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利用太阳能直接光解制氢,将氢作为能源载体,替代日益枯竭的石油、煤炭等化石资源可从根本上解决当今世界的能源危机。实现太阳能到氢能转变的一条潜在途径是建立能实现光驱动分解水的光化学电池(photoelectrochemical cell, PEC),其工作原理是将基于光敏剂和催化剂构建的可见光驱动水氧化体系修饰于光阳极,模拟光合作用释氧复合体(Oxygen-evolving Complex, OEC)催化水氧化,再利用水氧化产生的电子和质子在阴极完成还原反应,释放出氢气。由于水氧化反应是一个涉及四个质子和四个电子转移以及O-O键形成的复杂过程,目前已成为制约太阳能光电化学电池发展的瓶颈。突破这一瓶颈的关键在于设计合成高效水氧化催化剂并将其应用于可见光驱动水氧化体系。本论文设计合成了五个以二价金属钌为催化活性中心,2,2’-联吡啶-6,6’-二甲酸根(bda)为平面配体,对位取代的吡啶为轴向配体的分子水平的单核水氧化催化剂Ru(bda)L2 (L=4-甲基吡啶,Ru1；4,4’-联吡啶,Ru2；4-三氟甲基吡啶,Ru3；4-氯吡啶,Ru4；4-叔丁基吡啶,Ru5)。我们分别研究了这五种单核催化剂在pH=1.0和pH=7.0条件下的电化学性质。以[Ce(NH4)2(NO3)6] (CeⅣ)为氧化剂,我们还研究了它们在CF3SO3H水溶液(pH=1.0)中的催化水氧化性质,结果发现：Ru2是目前报道的效率最高的水氧化分子催化剂之一(TON可达4319)。以Ru(bpy)2Cl2为光敏剂,Na2S2O8为电子受体,我们还研究了催化剂Ru1-5在pH=7.0条件下的光驱动催化水氧化活性。结果发现：配体L上4-取代基的电子效应和催化剂的活性之间存在着一定关系：吸电子能力：-CF3>-Cl>-Py>-tBu,相应的催化活性：Ru4>Ru3>Ru2>Ru5。为了进一步研究配合物Ru1-5的催化水氧化机理和提高催化剂活性,论文合成了三个含N-donor桥联配体的双核钌催化剂：(μ-L)[Ru(bda)(4-Me-py)]2 (L=1,4-二(N-咪唑基)丁烷,Ru9；1,3-二(N-咪唑基甲基)苯,Ru10；1,3-二(4-吡啶基)丙烷,Ru11)。与文献报道不同,本论文在合成配合物Ru1-5时采用了两步法：在得到中间体Ru(bda)(DMSO)2之后将其继续与其他轴向配体反应得到目标催化剂分子。两步法不仅节省了反应后处理的时间,又提高了反应的总产率。它将为今后合成类似配合物提供一条高效简便的路线。