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化石燃料的大规模使用极大地加速了人类的工业化进程，在创造巨大财富的同时也带来了严重的能源危机和环境污染，人们迫切需要寻找一种洁净可再生能源来解决当前面临的问题。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，且总量很大，完全可以满足人类对能源的需要。太阳能不能直接被储存和运输，需要转换成其他的能源形式，因此，太阳能转换研究成为能源研究领域的热点。氢气是一种具有高比热值的清洁能源，有望成为化石燃料的替代能源，如何利用太阳能将水分解为氢气是太阳能转换研究领域面临的巨大挑战。自然界中，氢化酶能够高效地催化质子还原成氢气，产氢速率高达每个氢化酶分子每秒可产生9000个氢气分子，但是这种天然氢化酶结构稳定性差，暴露在有氧环境中很快便发生不可逆失活。因此，制各稳定高效的人工模拟氢化酶具有重要意义。
本论文工作设计合成了多种新型人工模拟氢化酶，包括聚酰胺-胺树枝形聚合物包裹的Pt纳米颗粒(DENPt)，芳醚树枝形聚合物人工模拟氢化酶，紫精修饰的树枝形聚合物包裹Pt纳米颗粒;研究了它们在均相可见光催化产氢体系中的应用，得到了一系列有意义的研究结果。具体如下:
1.聚酰胺-胺树枝形聚合物包裹Pt纳米颗粒的制备及催化产氢研究。合成了外围带有不同个数羟基结构的不同代数聚酰胺-胺树枝形聚合物t-G4-OH，s-G6-OH和t-G6-OH，制备了三个系列的树枝形聚合物包裹不同大小的Pt纳米颗粒t-G4-OH/Ptx，t-G6-OH/Ptx和s-G6-OH/Ptx，用TEM表征了各样品中Pt纳米颗粒的大小。
以t-G4-OH/Ptx，t-G6-OH/Ptx或s-G6-OH/Ptx为催化剂，Pt-tppa+为光敏剂，乙基紫精为电子载体，三乙醇胺(TEOA)为牺牲体，构建了均相可见光催化产氢体系，三个系列的催化剂均表现出了优良的稳定性和催化产氢活性。对t-G6-OH/Ptx和s-G6-OH/Ptx的研究表明，由200个Pt原子所组成的Pt纳米颗粒在溶液pH值为9时具有最佳的催化产氢性能，外围为羟基结构的树枝形聚合物对内部Pt纳米颗粒活性中心没有钝化作用;在最佳条件下，光照25小时后，以t-G6-OH/Pt200和s-G6-OH/Pt200为催化剂的产氢体系的催化转换数(TON)分别为300±30和270±22。t-G4-OH/Ptx是以多个树枝形聚合物包裹而稳定的，过多的聚合物分子阻碍了电子转移的发生，使催化产氢活性有所降低。
2.芳醚树枝形聚合物人工模拟氢化酶的合成及催化产氢研究。
以芳醚树枝形聚合物为外壳，以[2Fe2S]簇为核心，合成了1-4代人工模拟氢化酶Hy-Gn(n=1-4)，化合物均通过了结构和纯度鉴定。以Hy-Gn为催化剂，铱配合物Ir(ppy)2(bpy)PF6为光敏剂，三乙胺(TEA)为牺牲体，构建了均相光催化产氢体系，各代Hy-Gn均表现出优异的催化产氢性能，且随代数增加而增强。1-4代的人工模拟氢化酶的催化转换数(TON)分别为8338±248、9485±238、10894±568和12242±464，初始的产氢速率(TOF)分别达到26340±1788h-1，30642±1008h-1，37794±1308h-1和40602±2916h-1。研究了光催化产氢机理，瞬态吸收光谱研究表明，树枝形聚合物对核心催化活性基团离子自由基随代数增加的稳定化作用是Hy-Gn催化产氢活性随代数增大的原因。
3.紫精修饰聚酰胺-胺树枝形聚合物包裹Pt纳米颗粒的制备及催化产氢尝试。
利用不同方法合成了外围乙基紫精修饰的4代聚酰胺-胺树枝形聚合物G4-EV2+和G4(C2N3H)-EV2+;以G4-EV2+为模板，制备了树枝形聚合物包裹的Pt纳米颗粒(G4-EV2+/Pt20)，用TEM表征了Pt纳米颗粒的大小。G4-EV2+/Pt20中Pt纳米颗粒作为催化活性中心还原H+生成H2，外围乙基紫精作为向催化中心传递电子的通道，以联吡啶钌Ru(bpy)32+和乙二胺四乙酸(EDTA)作为光敏剂和牺牲体，与G4-EV2+/Pt20构建的光催化产氢体系没有实现产氢，原因是紫精与光敏剂之间的电子转移过程因紫精被束缚而受到限制。