钛氧簇合物是一类极具发展潜力的晶体材料,可作为催化剂应用于光催化反应之中。但由于其结构的复杂性,使得目前对其应用的研究仍处于发展阶段。基于此,本文将从钛氧簇结构的多样性入手,通过掺杂过渡金属和对配体的微调来改变钛氧簇的带隙,设法增强钛氧簇的光催化性能,实现钛氧簇在可见光存在下光催化水分解产氢,和可见光存在下催化降解有机染料。同时,通过杂金属铜的掺杂,我们发现钛氧簇会在Z扫描下表现出一定的非线性光学的性能。本文主要的研究内容分为以下三个部分:(1)为了拓展钛氧簇的基本结构类型,我们合成了一种类似于Anderson构型的钛氧簇。它表现出一定的有机染料降解效果。为了提升它的应用价值,我们在这个体系中引入了过渡金属铜离子。铜离子的引入不仅仅改变了钛氧簇的结构,而且还极大的增强了它光催化水分解产氢的效果——是类Anderson型钛氧簇的41倍。与此同时,铜离子的引入也增强了钛氧簇的光响应电流的强度,同时并未影响降解有机染料的效果。(2)水杨酸配体具有结构简单、配位模式丰富等特点,是较为理想的研究钛氧簇带隙的材料。为了更深一步研究钛氧簇合物的性质,我们选用强吸电子取代基氟来调节水杨酸配体的电子效应,从而影响到钛原子与水杨酸类配体的配位方式,最后得到了4种钛氧簇结构。我们对这四个钛氧簇化合物的光电流响应、染料降解效果以及光解水产氢能力进行对比时发现,上述性能与氟取代基的位置有关。这充分说明取代基效应不仅对有机合成有影响,而且对无机团簇的形成和性质也有一定作用。同时,实验结果也表明,氟取代不仅能有效改变钛氧簇的结构,同时能增强其光催化水分解产氢和光催化降解染料的性能。(3)为了进一步拓展杂金属掺杂钛氧簇结构的多样性,我们通过溶剂热法得到了两例铜掺杂的钛氧簇。其中一例是蝴蝶型的结构新颖的钛氧簇,另一例是哑铃型的钛氧簇。通过对其光催化产氢和光电流性能测试,我们发现团簇中铜离子增多可能会影响其配体-电荷转移(LCCT)跃迁,从而导致其光催化性能增强。我们通过对其进行Z扫描测试,发现这几例铜掺杂钛氧簇都具有饱和曲线转反饱和曲线的趋势,因此,可作为一类潜在的非线性光学材料。