液态有机物储氢技术在储氢密度和储运便利性上具有较大优势,因此成为目前最具发展潜力的氢能源存储技术之一。氢转移和无受体醇脱氢反应在反应压力和反应温度等方面条件较温和,因此在液态有机物储氢技术的加氢工艺和脱氢工艺中具有较大应用前景。但目前针对以上两种反应多采用贵金属配合物作为催化剂,且主要采用价格昂贵且对空气和水较为敏感的膦配体作为配合物骨架,这严重限制了其工业化操作。基于五甲基环戊二烯-金属（Cp*M）型配合物较好的稳定性以及钴配合物在加氢脱氢反应中的优异表现,本研究首次提出设计合成不含膦配体的系列非贵金属钴配合物[Cp*Co],并将其同时应用于氢转移反应和无受体醇脱氢反应中,明确配体种类和配位方式对反应性能的影响规律,阐明关键中间体的生成途径和控制步骤,获得氢转移反应和无受体醇脱氢反应中配合物结构与催化性能之间的重要联系,从而指导非贵金属配合物的结构设计和优化。首先,本研究以Cp*Co为配合物骨架,合成了单金属配合物A[Cp*Co（CO）I2]和双金属配合物B[Cp*CoI2]2。通过对两种配合物分子结构,电子特性及表面作用力表征计算系统地研究了金属配位状态对中心金属电子特性以及反应活性位点的影响。结果表明双金属配合物具有较低的中心金属还原电势,在电子转移过程中更倾向于金属内部的电子跃迁。配位方式没有改变氧化还原位点的分布,两种配合物的反应活性位点均主要集中于中心金属。将两种配合物应用于氢转移反应时,配合物B表现出更优催化性能。通过对碱的种类、催化剂载量等条件筛选,获得了在优化条件下对应产物1-苯乙醇高达99.8%的产率。该产率优于多数目前已报道应用于氢转移反应的非贵金属配合物,且与部分贵金属配合物催化性能相当。底物拓展研究结果表明,配合物B对芳香酮,脂肪酮和脂环酮均具有较好催化活性,其中,对供电子能力更强的芳香酮催化效果最优。其次,在配合物A,B的基础上,进一步引入质子响应型配体6DHBP（6,6-二羟基-2,2-联吡啶）并成功合成了配合物C[Cp*Co（6DHBP）（Ⅰ）PF6],D[Cp*Co（6DHBP）（OH2）（PF6）2]。通过对C,D配合物分子结构,电子特性及表面作用力表征计算系统地研究了不同辅助配体对中心金属电子特性以及反应活性位点的影响。结果表明引入6DHBP后中心金属还原电势进一步降低,其中,配合物D中Cp*Co组分与配体6DHBP具有更强亲合力,电子传递所需能量更低。在发生氧化还原反应时,计算得到配合物C,D发生氧化反应部分主要集中于6DHBP配体,还原部分则主要集中于中心金属Co上。将合成的系列Cp*Co配合物A-D应用于无受体醇脱氢反应时,配合物D表现出更优催化性能。通过对反应温度、反应溶剂、催化剂载量等条件考察,在优化条件下对应产物苯甲醛产率可达到43.8%,其选择性接近100%,该高选择性甚至优于部分Ir,Ru等贵金属配合物。最后,通过密度泛函理论（DFT）计算,本研究对Cp*Co型配合物在氢转移反应和无受体醇脱氢反应中的反应机理进行深入研究,确定各反应关键中间体的生成途径和控制步骤。结果表明,在氢转移反应中,配合物B在碱性条件下初始活性状态为[Cp*CoI2]-iPrO,该反应通过内球层反应路径进行,其中β-H消除过程为反应速控步骤,所需反应活化能为29.5 kcal/mol。在无受体醇脱氢反应中,配合物D参与反应的初始活性状态为Cp*Co（6DHBP-2H+）,其更倾向于通过外球层金属配体协同作用的反应路径,其中形成二氢配合物是反应速控步骤,所需活化能为15.8kcal/mol。通过对外球层反应路径中电荷转移过程分析明确了 Cp*配体在反应中起到稳定过渡态的作用。本研究结合实验和理论计算对Cp*Co配合物应用于氢转移反应和无受体醇脱氢反应进行了系统的研究,不但拓展了加氢/脱氢反应体系中非贵金属Co的应用,也深入研究了金属-配体的配位方式对不同反应中反应路径的影响,从而为更多非贵金属催化剂的设计和优化提供理论指导。