当今社会,化石燃料的开采和消耗带来了日益严重的环境问题,如温室效应、雾霾、大气污染等。将取之不尽的太阳能转化为洁净无污染的氢能是从根本上解决环境污染及能源危机的理想途径之一。有机染料作为光敏剂具有结构易于修饰和成本低廉等优点。为了构建低成本、环境友好的光催化产氢体系,本文制备了两例香豆素类光敏剂分子,单香豆素光敏剂（K-1）和双香豆素光敏剂（K-2）。K-1和K-2光敏剂分子不含任何贵金属元素和卤族元素,是仅由C、H、O、N四种丰产元素组成的纯有机分子。光敏剂K-1和K-2的紫外测试结果表明,两者均显示了很强的可见光吸收能力,其摩尔消光系数分别为44000 M^-1 cm^-1和71000 M^-11 cm^-1。利用单核钴为催化剂,DMT作为电子供体,在最优条件下:催化剂C-1（1.0×10^-55 M）、光敏剂K-2(1.0×10^-3 M)、电子给体DMT（0.1 M）,光敏剂K-2的光催化产氢性能比K-1提高了61倍。为了研究其光催化机制,首先对光敏剂、催化剂和电子供体进行了循环伏安测试,测试结果表明,相关的吉布斯自由能变为负值,表明体系电子转移热力学是可行的;其次,进行了荧光淬灭实验,分别向光敏剂溶液中加入催化剂和电子供体,以K-2分子为例,根据计算所得出的Stern-Volmer还原淬灭常数仅为35 M^-1,氧化淬灭常数为960 M^-1,证明光催化反应中单重激发态的电子转移效率较低;之后,通过瞬态吸收光谱的测试证实了含光敏剂K-2体系的光催化活性与K-1相比有所提高,其原因是K-2分子具备长激发态寿命（30.6μs）,且其在可见光激发下产生了长寿命的三重激发态,而含有K-1的光催化体系只存在时间很短的单重激发态（0.87 ns）。根据上述测试结果得到光催化过程:在光照条件下,光敏剂K-1（K-2）吸收入射光子的能量后,由基态跃迁到较高能级的单重激发态,然后K-2分子通过系间窜跃（ISC）形成稳定的三重激发态（K-2^*）,K-2^*从电子给体DMT中得到一个电子形成长寿命的三重态阴离子自由基(K-2^·￣),钴肟配合物从K-2^·￣中得到电子并进一步被还原为中间体Co（I）,Co（I）被质子化后生成CoIII-H活性中间体。CoIII-H主要通过以下两种途径生成氢气:（1）两个CoIII-H键发生均裂生成氢气;（2）CoIII-H得到一个电子生成CoII-H后进一步与质子反应生成氢气。K-1的光催化机制与K-2类似,只是K-1的光催化循环是由其短寿命的单重激发态引发的,这可能导致DMT向激发态K-1的电子转移效率低,进而导致光催化产氢效果不佳。综上所述,本文结合紫外可见光吸收、电化学、气相色谱、荧光发射光谱、瞬态吸收光谱和荧光寿命测试对光敏剂光催化产氢体系进行了系统的研究,有助于构建廉价高效的光催化产氢体系。