近年来,随着化石能源使用带来的一系列环境污染加剧以及化石能源本身的枯竭,开发清洁可再生能源已经成为了全世界关注的热点。氢能作为一种高能量密度且无污染的可再生能源被认为是一种可用于替代化石能源的应用前景广泛的清洁能源,同时氢燃料电池也由于其高能量转换效率、产物无污染被视为一种理想的动力提供装置。通过光解水将太阳能固定到氢气之中,然后使用氢燃料电池将氢能转换成可供机械设备直接使用的电能被认为是未来理想的能源转换体系之一。但是目前光解水制氢以及氢燃料电池中的能源转换过程效率较低,因此氢能制取和氢能使用过程中,不可避免的要涉及能源转换催化剂的使用。本文通过环己六酮与三聚氰胺聚合制备了一种具有二维结构的高含氮量的新型的共价有机聚合物(即COPHM),并研究了该共价有机聚合物衍生物在能源转换过程中的催化作用。首先,通过共价有机聚合物原位生长的方式对二氧化钛进行了修饰改性,改变共价有机聚合物合成反应物的添加比例,制备了不同的共价有机聚合物修饰的二氧化钛材料(即TiO2@COPHM-0.1、TiO2@COPHM-1 和 TiO2@COPHM-10)并进行了光解水产氢实验。相较于未修饰的二氧化钛(3.13 eV),TiO2@COPHM-1具有更窄的带隙(2.53 eV)和更好的可见光吸收能力,这意味着经过共价有机聚合物修饰后的二氧化钛具有更高的能量利用效率。在产氢实验中,TiO2@COPHM-1展现出了出色的产氢性能,在人造光源下,产氢速率达到162.7μmo1 h-1,而未修饰的仅仅只有51.3 mo1 h-1。除此之外,COPHM衍生材料在电催化氧还原方面也表现出了优异的性能。在含有阴离子的表面活性剂F127的辅助下制备了 COPHM衍生催化剂Fe@COPHM-F127。Fe@COPHM-F127起始电位为1 V,半波电位0.87 V,起始电位与Pt/C相当,半波电位高40 mV。同时,Fe@COPHM-F127在催化过程中表现出了优异的稳定性以及抗甲醇中毒性能。