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将太阳能转换为氢能是人类解决能源短缺与环境污染的一个重要机遇和挑战。基于光敏剂、催化剂和牺牲剂的“三元组分”光致析氢体系可以较快地实现水还原制备氢气,已经成为科学家研究的一个热点。在光敏剂的开发中,具有结构通式为[Ir(C^N)2(N^N)]+的离子型铱(Ⅲ)配合物是最为成功的光敏剂之一。然而,在基于离子型铱(Ⅲ)配合物光敏剂的光致析氢体系中存在以下缺点：光敏剂不溶于水,使用的反应溶剂通常为高浓度的有机溶剂水溶液；使用的催化剂多由贵重金属组成,使得体系成本昂贵；光敏剂容易分解,导致光致析氢体系寿命较短。本论文围绕上述问题,设计、制备了不同结构的铱(Ⅲ)配合物光敏剂,旨在构建简单、高效、稳定的光致析氢体系。主要研究内容如下：(1)设计、制备了一系列亲水性铱(Ⅲ)配合物Ir(C^N)2(Hbpdc)[HC^N=2-(4-三氟甲基苯基)苯并噻唑(1),HC^N=2-(3-三氟甲基苯基)苯并噻唑(2),HC^N=2-苯基苯并噻唑(3),HC^N=2-苯基-5-(三氟甲基)苯并噻唑(4),HC^N=2-(N，N-二甲基氨基-4-苯基)-5-(三氟甲基)苯并噻唑(5)；Hbpdc=4-羧基-2,2’-联吡啶-4’-羧酸根]。由于铱(Ⅲ)配合物有较强的亲水性,在水溶液中以上述铱(Ⅲ)配合物为光敏剂、胶体Pt为催化剂、三乙醇胺(TEOA)为牺牲剂的体系实现了光致析氢。在苯基苯并噻唑的苯环上引入三氟甲基可以有效地提高光敏剂的性能,基于光敏剂2的TON值达到1501。将铱(Ⅲ)配合物敏化在二氧化钛表面,并通过光还原的方法在二氧化钛表面担载Pt纳米颗粒,二氧化钛加强了光敏剂与催化剂之间的电子传输,有效地提高了光敏剂在光致析氢中的性能。(2)设计、制备了六种离子型铱(Ⅲ)配合物光敏剂[Ir(C^N)2(N^N)]+[HC^N=2-(4-三氟甲基苯基)吡啶,N^N=4-羧基-2,2’-联吡啶-4’-羧酸根(1)；HC^N=苯并[h]喹啉,N^N=4-羧基-2,2’-联吡啶-4’-羧酸根(2)；HC^N=苯基吡啶,N^N=4,4’-二甲醇基-2,2’-联吡啶(3)；HC^N=2-(4-三氟甲基苯基)吡啶,N^N=4,4’-二甲醇基-2,2’-联吡啶(4)；HC^N=2-(4-叔丁基苯基)吡啶,N^N=4,4’-二甲醇基-2,2’-联吡啶(5)；HC^N=苯基吡啶,N^N=4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶(6)],同时制备了“水溶性”的胶体二硫化钼催化剂。以上述制备的铱(Ⅲ)配合物为光敏剂、胶体二硫化钼为催化剂、抗坏血酸或者TEOA为牺牲剂的体系在甲醇与水的混合溶液中实现了光致析氢。由于羧基可以锚定在二硫化钼粒子表面,加强了光敏剂与催化剂之间的电子传输,使得配合物1和2所在的体系具有较高的出氢活性。光致析氢体系活性随着二硫化钼纳米粒子颗粒变小以及分散性变好而增强,优化反应条件后基于二硫化钼的TON最高值达到3124,在400nm单色光光照下获得最高的表观量子效率为12.4%。光敏剂在光催化反应中被光分解导致上述基于铱(Ⅲ)光敏剂和二硫化钼催化剂的光致析氢体系出氢速率降低。(3)设计、制备了一系列中性异配铱(Ⅲ)配合物Ir(thpy)2(C^N)[thpy=2,2’-噻吩吡啶；HC^N=2-苯基苯并噻唑(1),HC^N=2-(4-三氟甲基苯基)苯并噻唑(2),HC^N=2-(3-三氟甲基苯基)苯并噻唑(3),HC^N=2-(N,N-二甲基氨基-4-苯基)-5-(三氟甲基)苯并噻唑(4)]。以上述铱(Ⅲ)配合物为光敏剂、[Co(bpy)3]Cl2(bpy=2,2,-联吡啶)为催化剂和TEOA为牺牲剂的体系实现了光致析氢。光致析氢体系寿命超过72小时,基于光敏剂1的TON值达到348,在350nm单色光光照下获得的最高表观量子效率为1.62%。体系出氢速率衰减的原因是由于催化剂在反应过程中被分解,向体系中重新加入催化剂后出氢速率可以重新恢复。以两种离子型铱(Ⅲ)配合物[Ir(thpy)2(dtb-bpy)](PF6)(5)(dtb-bpy=4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶)与[Ir(ppy)2(dbt-bpy)](PF6)(6)(PPY=2-苯基吡啶)为参比光敏剂,所有的中性铱(Ⅲ)配合物光敏剂具有更高的稳定性,主要原因是中性铱(Ⅲ)配合物多了Ir-C σ键以及光敏剂激发态在反应中采用氧化淬灭的方式参与反应。(4)设计、制备了一系列中性同配铱(Ⅲ)配合物Ir(C^N)3[HC^N=2-苯基吡啶(1),HC^N=2-(4-三氟甲基苯基)吡啶(2),HC^N=2-(4-正丁基苯基)吡啶(3)]。以上述铱(Ⅲ)配合物为光敏剂、[RH(dtb-bpy)3](PF6)为催化剂和TEOA为牺牲剂的体系实现了光致析氢。基于上述中性同配铱(Ⅲ)配合物光敏剂所在的光致析氢体系展现了较高的稳定性和活性,优化反应条件后基于光敏剂1的TON值达到3040,在380nm单色光光照下获得了最高的表观量子效率为2.59%。以离子型铱(Ⅲ)配合物[Ir(ppy)2(bpy)](PF6)为参比光敏剂,所有的中性铱(Ⅲ)配合物比离子型铱(Ⅲ)配合物在光致析氢体系中具有更高的活性和稳定性。