太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，氢能被认为是二次能源中最为理想的无污染的绿色能源，利用太阳能光解水制氢和光催化CO2转化是当前各个国家研究的热点，这两种方式可以有效的解决当前面临的能源问题和环境问题。氮杂环卡宾(NHC)性质独特，具有强碱性及强亲核性，它作为一种反应中间体，反应活性非常高，近年来氮杂环卡宾作为配体在CO2固定与转化中已经被广泛应用。石墨烯和分子筛是当前光催化中普遍使用的无机材料，可以作为很好的支持材料，在负载型的催化研究中广泛采用。　　本文通过对NHC的1，3位取代基进行修饰，引入多联吡啶钌配合物，研究了该类化合物与CO2的相互作用。此外，还研究了多种无机材料对金属铁纳米粒子的分散作用，获得了高效的光催化产氢效率。具体研究结果如下:　　1.设计合成了4个含有多联吡啶钌的咪唑化合物，对其进行了核磁质谱表征、晶体结构分析、光谱性质研究和电化学研究。晶体结构解析表明，该类化合物是阴阳离子型化合物。电化学表明其氧化还原是一个单电子可逆的过程，对应的可逆对是RuⅢ/Ⅱ。室温在强碱的作用下，1，3位取代的咪唑化合物可以变为卡宾，可与CO2发生作用，我们用红外光谱表征了其与CO2的加合物。　　2.原位生成的金属铁纳米粒子是一种活性很高的光解水制氢的催化剂，为了解决原位生成的金属铁纳米粒子团聚的问题，我们使用石墨烯、MCM-41分子筛和羧甲基纤维素钠三种材料作为支持材料，有效的分散了原位生成的铁纳米粒子，与不加入支持材料相比产氢效率分别提高了7倍、4倍和2倍。同时我们还讨论了其他条件对光解水产氢效率的影响。　　3.通过一种新合成方法合成了2个吡啶并噻唑类化合物，对其进行了核磁质谱表征和光谱性质研究，还对其晶体结构进行了解析。该类化合物在固体的状态下存在激发态分子内质子转移(ESIPT)的现象，固态时发射出较强的荧光。我们为了阻断其ESIPT，加入三氟化硼乙醚与其反应，得到了两个氟硼化合物，其固体的发光也随之消失。