氢能作为一种燃烧值高，燃烧产物无污染的清洁能源，被认为是替代传统化石燃料的一种理想能源。受自然界中光合作用启发，以太阳能作为能量载体驱动水分解是制备氢气的理想途径。水分解反应分成水还原成氢气和水氧化成氧气这两个半反应，后者由于涉及复杂的电子、质子转移，被认为是水分解的主要障碍。所以开发高效稳定的水氧化催化剂具有重要意义。本论文以设计高效稳定的水氧化分子催化剂体系为立足点，通过引入不同的过渡金属中心和易于制备的配体成功构建了基于Ru(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的单核水氧化催化剂。接着又结合当前光催化产氢体系中光敏剂短缺的研究背景，以席夫碱化合物作为四齿配体，合成了单核Pt(Ⅱ)光敏剂，并用于光催化产氢三组分体系中。具体研究结果如下:　　1.以席夫碱化合物作为平面配体，以异喹啉或者4-甲基吡啶作为轴向配体，成功制备了四个单核Ru(Ⅱ)配合物Ru1-Ru4，并通过NMR，ESI-MS和元素分析等手段对其结构进行了表征，同时得到了配合物Ru2和Ru4的单晶解析。以硝酸铈铵作为氧化剂，在pH1.0的三氟甲磺酸水溶液中，配合物表现出了较高的水氧化催化活性和稳定性，以Ru3作为催化剂时，水氧化TON值可以达到3200。通过电化学性质和催化动力学的研究证实了上述配合物在催化过程中采取水的亲核进攻机理，而Ru3中甲氧基基团的存在有助于促进水的亲核进攻。通过HR-MS捕获到了七配位的RuⅤ=O中间体，证实了异喹啉配体在催化过程中并没有被水分子取代。　　2.通过自组装的形式，Cu(Ⅱ)与配体TEOA在水相中形成了单核Cu(Ⅱ)配合物[Cu(TEOA)(H2O)2][SO4]。在E=1.3 V vs NHE电压电解的过程中，以Cu(Ⅱ)配合物作为前驱体，在工作电极表面形成了一层均匀的棕色膜，棕色膜表现出了良好的电催化水氧化效果:过电位为550mV，法拉第效率高达100％，Tafel斜率为-130 mV/decade。通过SEM，EDX，PXRD，XPS和ICP-MS等手段证实了该棕色膜为微米尺寸的无定型的CuO。自组装形成的配合物作为催化剂前驱体可以避免Cu(Ⅱ)在碱性溶液中形成Cu(OH)2，也可以扩大催化体系中电解质的选择范围。而简单易得的催化条件为以后的水氧化催化体系的设计提供了借鉴作用。　　3.以席夫碱化合物作为配体合成了三种单核Pt(Ⅱ)席夫碱配合物Pt1-Pt3，并对其光谱性质和电化学性质进行了研究。在可见光照射下，以Pt(Ⅱ)席夫碱配合物作为光敏剂，以Co(Ⅲ)配合物作为产氢催化剂，以TEOA或TEA作为电子牺牲剂的三组分体系中成功实现了光催化产氢。对产氢体系的条件进行了优化，Pt1在优化条件下产氢TON值高达601。研究表明，光敏剂在催化条件下激发态的淬灭速率与光敏剂的产氢表现相一致。对体系的机理研究表明，激发态的光敏剂Pt*还原淬灭生成的Pt-将催化剂还原成Co(Ⅰ)，再经过质子化后生成的Co(Ⅲ)H是产氢的活性中间体。