太阳能具有取之不竭、洁净无污染、可再生等优点,在未来新能源开发中占有举足轻重的地位。而氢能被普遍认为是一种理想、无污染的绿色能源,其燃烧值高且燃烧后的产物对环境不会造成任何污染,因此,氢能开发是未来解决能源危机和环境污染问题的理想途径之一。而氢能技术开发面临的核心问题是如何实现大规模且廉价地制氢。在众多氢能开发手段和途径中,利用太阳能光催化分解水制氢是最为理想和最有前景的技术,被誉为“21世纪的梦幻技术”,而开发高效、廉价的实用性新型光催化剂是实现这一技术的关键,成为当前该领域的研究热点之一。光催化分解水制氢当前面临的核心问题主要是量子产率低和对可见光波段响应弱,解决这些问题的关键是具有特殊结构和性能光催化剂的选择和制备。开发高效新型可见光光催化材料,不仅在环境和能源方面有着重大的应用价值,而且可促进材料、化学、物理、环境和能源等多学科的交叉和融合,催生新的重大前沿研究领域。因此开展太阳能光催化分解水制氢的研究,既是我国实施可持续发展战略的重大需求,又反映了当前多学科交叉和融合的发展趋势。本论文围绕共轭微孔聚合物的分子设计、制备策略及其光催化分解水制氢性能展开。设计合成多组分多级结构的新型共轭微孔聚合物光催化剂,将具有电子和空穴传输能力的结构基元引入到聚合物主链中,合成能有效运输和分离光生电子-空穴的新型共轭微孔聚合物;将窄带隙基元共聚于大分子骨架中,制备能有效吸收可见光的共轭微孔聚合物光催化剂,系统研究制备共轭微孔聚合物的骨架结构、结构组成、比表面积和能隙带宽等对其光催化性能的影响;构筑具有可见光响应光催化分解水制氢共轭微孔聚合物的制备新方法。主要研究内容包括以下四个方面:(一)比表面积可控调节的共轭微孔聚合物光催化剂分别选用具有平面刚性和空间扭曲结构的共轭结构为前驱体,功能化修饰上具有多官能度可聚合的反应基团,通过共聚的方式合成系列具有不同构架单元的共轭微孔聚合物,研究聚合物的构架单元、聚合度及交联程度对制备聚合物比表面积的影响,通过调节聚合物的基本构建模块以实现制备共轭微孔聚合物比表面积的有效调控,研究含不同结构单元的共轭微孔聚合物光催化剂对光催化制氢的活性的影响。(二)具有光生电子和空穴传输能力共轭微孔聚合物的可控合成光催化反应发生在材料的表面,因此提高光生电子和空穴快速迁移至光催化剂材料的表面和有效实现彼此的分离,从而避免光生电子和空穴的复合尤为关键。通过化学共聚方式将具有电子传输能力的杂环化合物(如噻吩和苯并噻二唑结构单元)引入到聚合物骨架中,实现具有电子传输能力共轭微孔聚合物光催化剂的制备。研究聚合物光催化剂中不同电子性质结构单元对光催化性能的影响。(三)能隙带宽可控调节的共轭微孔聚合物光催化剂将窄带隙单体通过共聚的方式键合于聚合物的骨架中,制备出能吸收更多可见光的带隙较窄有机共轭微孔聚合物光催化剂;通过调节具有不同带隙结构的聚合单体的比例在同等聚合条件下合成可吸收不同可见光谱段的系列聚合物,实现制备聚合能隙带宽宏观方面的有效调控,研究不同带隙结构的聚合单体的不同组合方式对聚合物光催化剂的光催化性能影响。(四)含强荧光结构单元的共轭微孔聚合物的制备将强荧光发色团通过衍生得到多官能度可聚合的反应基团,合成出结构新颖的共轭微孔聚合物光催化剂;通过荧光基团的引入改变聚合物的光敏性质,研究了在空气下对有机化合物的非均相催化氧化。针对以上合成的系列聚合物,开展光催化分解水制氢的性能研究。研究制备聚合物基本构建模块和比表面积对光催化分解水制氢性能的影响,对比研究具有/不具有电子或空穴传输性能共轭微孔聚合物的光催化性能,研究共轭微孔聚合物的能隙带宽与光催化性能之间的相互关系;以及光催化反应体系中空穴俘获牺牲剂的种类及光源的强度和波长等外部条件对光催化性能的影响,评价共轭微孔聚合物光催化剂的循环利用活性和寿命。