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太阳能有效利用是现代社会解决能源短缺和环境恶化难题的重要途径。众多的太阳能利用途径中，模拟自然界光合作用、发展高效太阳能光催化产氢体系一直是化学家们研究的重点。自然界中，氢化酶能够高效催化质子还原生成氢气，每个氢化酶活性中心每秒可产生6000～9000个氢气分子。过去十多年中，研究者们在模拟天然氢化酶领域开展了大量的工作，但人工模拟氢化酶普遍存在稳定性差和活性低的缺点，而且多数人工模拟氢化酶只能在有机溶剂体系或有机-水混合溶剂体系中使用。因此，寻找稳定人工模拟氢化酶的新方法、发展将脂溶性人工模拟氢化酶用于纯水溶剂中的新策略有重要的意义。本论文中将人工模拟氢化酶通过非共价和共价的方法分别固载到分子筛和树枝形聚合物载体上，研究了载体的应用对催化体系的稳定化作用、以及对光催化产氢的促进作用，成功将疏水人工模拟氢化酶催化中心应用于纯水溶剂体系光催化产氢。具体研究成果如下: 1.MCM-41固载模拟铁铁氢化酶在纯水溶剂中光催化产氢研究:利用K+交换的MCM-41介孔分子筛(K-MCM-41)通过物理吸附作用固载疏水的模拟铁铁氢化酶Hy，得到固载催化剂Hy@MCM-41。以[Ir(ppy)2bpy]Cl和TEA为光敏剂和牺牲体，成功实现了Hy@MCM-41在纯水溶剂中光催化产氢。 2.MCM-41固载光敏剂-铁铁氢化酶二元复合物光催化产氢研究:合成了光敏剂Ps和模拟铁铁氢化酶Hy共价连接的二元复合物Ps-Hy，通过离子交换作用将Ps-Hy固载到K-MCM-41上，得到了固载催化体系Ps-Hy@MCM-41。以Ps-Hy或Ps-Hy@MCM-41为催化剂，TEA为牺牲体，在乙腈-水混合溶剂中构筑了光催化产氢体系，Ps-Hy@MCM-41的催化产氢活性是未固载Ps-Hy的3倍以上。红外光谱和瞬态吸收光谱研究表明，K-MCM-41对Ps-Hy的稳定化作用是Ps-Hy@MCM-41体系光催化活性增加的主要原因。 3.树枝形聚合物修饰人工模拟氢化酶(Hy-Gn)的制备及光催化产氢研究:设计合成了-1～3代聚酰胺-胺树枝形聚合物(PAMAM)修饰的人工模拟氢化酶Hy-Gn(n=-1～3)。以Ru(bpy)3Cl2为光敏剂、Hy-Gn为催化剂、H2A为牺牲体，在纯水溶剂中构建了均相光催化产氢体系，-1～3代人工模拟氢化酶催化产氢转换数(TON)分别为130、170、190、250±12和970±40。瞬态吸收研究表明，随代数增加的Hy-Gn催化产氢活性源于树枝形聚合物结构对光催化过程中产生电荷分离态的稳定化作用。进一步设计合成了PAMAM骨架修饰t-苄基结构人工模拟铁铁氢化酶(P-Hy-G3)，与芳醚骨架修饰的相同催化中心结构的人工模拟铁铁氢化酶(A-Hy-G4)相比，P-Hy-G3光催化产氢活性仅为A-Hy-G4的1/3。 4.冠醚修饰模拟铁铁氢化酶的合成及光催化产氢性质初步探讨:设计合成冠醚状铁铁氢化酶C-D-Hy和C-Hy及相应的模型化合物C-M-Hy，单晶结构确定C-D-Hy和C-Hy催化活性中心只存在a，e构象。研究了三个模拟铁铁氢化酶的电化学性质、光物理性质，C-M-Hy、C-D-Hy和C-Hy基态性质无显著差异。以Ir(ppy)2(bpy)PF6为光敏剂、TEA为牺牲体，初步比较了C-Hy和C-M-Hy的光催化产氢性质，C-M-Hy的催化活性比C-Hy高三倍以上，推测可能是C-M-Hy和C-Hy催化活性中心构象差异所引起的。