研究可再生能源是短期和长期工业推广的优先领域,其中光解水制氢制氧被认为是最有前途的方法之一,利用太阳能光解水制氢制氧是近年来备受关注的一个具有挑战性的研究课题,它具有大规模提供清洁可再生能源的潜力。金属钌氧化合物,金属钌阳离子化合物和含氮金属钌化合物由于具有特殊结构,在光物理方面性能优良,可以作为光催化剂使用。实现光解水的研究内容主要分为光催化装置的研制和光催化剂的制备两个方面,本实验室引进构建了一套较先进的光催化制氢制氧装置,并合成了具有一定催化能力的单核与双核钌化合物,用该装置测试了该系列光催化剂的产氧性能,主要工作如下:1.现有的可见光催化装置受限于光源发热量大、难以散热和气体的收集等问题,采用的大多是排液集气型和排水集气型光催化装置,但是这些装置对于实验数据的准确性和稳定性没有保障,针对这些问题,我们引进构建了既易于散热,又能使产生气体实现在线分析的光催化反应器。该光催化装置可以提供一个真空密闭的环境,与外界隔绝,排除了外界气体的干扰,保证了装置的气密性和稳定性,实现了气体的在线收集,只要该气体不被玻璃吸附的前提下,均能被气相色谱检测出来,确保数据的准确性。为此,该装置可广泛用于光解水制氢、制氧和常温下CO₂还原制甲醇、甲烷等有机小分子的实验的研究。2.金属钌化合物因具有独特的氧化还原和光化学性质,被广泛应用于光催化制氢制氧,钌化合物在反应中既可以作为光催化剂,又可以作为光敏剂。本章以此为切入点,合成了一系列含有不同取代基的二烷基二硫代氨基甲酸钠（DTC）和邻菲啰啉（Phen）类单核钌配合物[（phen）₂Ru（Me₂NCS₂）]（PF₆）（1）、[（phen）₂Ru（Et₂NCS₂）]（PF₆）（2）、[（phen）₂Ru（ⁿPr₂NCS₂）]（PF₆）（3）、[（phen）₂Ru（ⁿBu₂NCS₂）]（PF₆）（4）和一个含μ-O氧桥的双核钌配合物[（bpy）₂Ru（μ-O）（μ-Me N=NMe）Ru（bpy）₂]（Cl O₄）₂（5）,并通过紫外-可见光谱、红外光谱、核磁共振氢谱、电化学和单晶X-射线衍射等方法对目标化合物1～3和5的结构和性质进行了表征。3.使用300W的氙灯作为可见光源（使用420nm滤光片）,系统分析了光催化剂种类、催化剂的用量、光照强度、牺牲剂的用量、p H值、光敏剂的含量、溶剂等因素对产氧活性的影响。研究表明,以2mg（0.18 mmol%）双核钌配合物[（bpy）₂Ru（μ-O）（μ-Me N=NMe）Ru（bpy）₂]（Cl O₄）₂（5）为光催化剂,15mg（2.3mmol%）的[Ru（bpy）₃]Cl₂为光敏剂,添加15mg（6.3mmol%）的Na₂S₂O₈为电子牺牲剂,调节体系的p H为9,乙腈和水的比例（v:v=1:1）,250W光强下,体系可以得到最大的产氧量（TON=96）,在此基础上,分析并推测了三组分体系的光解水产氧机理。