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发展可大规模使用的廉价再生且无污染的能源,已成为21世纪我们面对的最重大的挑战之一。H2被认为是最合适的选择对象,因为其燃烧产物只有H20。通过人工光合作用裂解水为02和H2,被认为是储存能量的最有前途的技术之一。光解水是由两个半反应组成：质子还原为H2和水氧化为O2(H2O→H2+02)。在人工光合作用中,水的氧化提供电子给另一个半反应,故是整个过程的瓶颈。因此,发展有效的水氧化催化剂(WOC),对获得廉价可再生无污染能源有着重要的意义。在近几十年中,为了发展金属络合物做水氧化催化剂,科学界已经付出了很多努力,而且也已经取得了相当大的进步,但发展高转化数(TON)、高转化频率(TOF)和高量子产率的水氧化催化剂,依然是一个重大的科学挑战。在此,我们提出了一个高效的光催化水氧化反应体系,在N,N’-双水杨醛缩乙二胺钴(Ⅱ)盐(SalenCo(Ⅱ))存在下,使用[Ru(bpy)3]2+做光敏剂,Na2S2O8做牺牲电子受体,硼酸-硼酸钠溶液做缓冲溶液进行光催化水分解产氧反应。我们主要开展了如下三部分工作：1.合成了([[meso-tetra(4-carboxyphenyl)porphyrinato]cobalt(Ⅲ)]Cl)·7H2O,[CoⅢCoⅡ(H2O)W11O39]7-[CO4(H2O)2(PW9O34)2]10-,[CoⅡ(Me6tren)(OH2)]2+,和Co-Salophen,并进行了表征。将SalenCo(Ⅱ)的水氧化活性同另外5个钴化合物作比较表明,在相同反应条件下,SalenCo(Ⅱ)的活性最好。我们考察了催化剂浓度、缓冲溶液种类、pH和光敏剂种类对水氧化反应的影响。我们对化合物SalenCo(Ⅱ)使用多种实验手段包括紫外可见光谱(UV-vis)、动态光散射(DLS)、循环伏安(CV)、扫描电镜(SEM)、X-光电子能谱(XPS)、质谱(ESI-MS)和陈化实验等,考察了它的稳定性。上述的实验表明SalenCo(Ⅱ)在水氧化催化过程中,是水解稳定的,但氧化不稳定,即SalenCo(Ⅱ)是前催化剂。在水氧化过程中SalenCo(Ⅱ)会原位氧化分解,生成纳米钴氧化物以及钴的氢氧化物。这些物种才是真正的水氧化催化剂。2.合成和表征SalenCo@SBA-16。将SalenCo引入SBA-16纳米笼内部,并通过烷基化缩小SBA-16的孔径,使SalenCo无法流出,得到催化剂SalenCo@SBA-16。将其用做光催化水氧化反应,发现没有活性。原因可能是SalenCo在SBA-16纳米笼的内部,而更大尺寸的氧化剂分子[Ru(bpy)3]3+无法进入缩孔后的SBA-16笼内,故无法接触到活性组份SalenCo,因而只能检测到相当于没有催化剂时该体系能产生的极少量的氧气。3.测试了SalenCo(Ⅱ)、[CoⅡ(Me6tren)(OH2)]2+、CoTCPP和CoSlp的光催化水还原活性。氯铂酸做为助催化剂,曙红做为光敏剂,催化剂CoSIP与[CoⅡ(Me6tren)(OH2)]2+分别产生了37.5和49.5μmol的氢气。但无助催化剂时则无氢气产生。