以半导体光催化实现能源转化及新的化学键构筑为可持续发展提供了蓝图,光催化剂作为光化学能转化的关键,其系统结构优化涉及到光吸收能力、载流子迁移效率、活性中心等。在很长一段时间里,研究者主要致力于新型无机半导体材料开发或改性。近来,采取有机合成策略构筑的共轭聚合物亦被证实具有优异的光催化性能,因其具有易功能化的结构特点,被认为是一种十分有前景的光催化材料。其中,具有一定晶态的二维共价有机框架（2D-COFs）更是引起大家的广泛关注,其全π共轭的框架结构使其光吸收能力可以拓展到可见光及近红外光,相对于无定型的共轭聚合物,高度有序的堆积π电子通道提供了促进激子迁移和电荷传输的途径,展现出极大的研究价值。然而,高稳定COFs的构筑,并将其应用于光催化领域一直是一个难题。本文创新性的采用Knoevenagel反应构筑了sp²碳桥连的COFs,内嵌联吡啶可用于螯合金属作为光催化反应的活性中心,实验结果表明sp²c-COF_dpy-Co及sp²c-COF_dpy-Ni分别可用于高效的CO₂还原及C-O偶联。具体研究内容如下:（1）通过Knoevenagel反应将联吡啶结构引入共价有机框架中,合成联吡啶基sp²c-COF_dpy。联吡啶构筑单元可用于进一步螯合Fe,Co,Ni,Cu等金属离子,从而在COFs中引入活性位点。通过XRD、FTIR、XPS、固体¹³C-CP/MAS NMR等表征证明了材料的成功合成,并通过XAFS等表征证明材料中的金属离子为单原子状态。尝试将sp²c-COF_dpy-metal用于光催化还原CO₂,实验结果表明,sp²c-COF_dpy-Co在可见光下表现出最好的光催化活性和选择性（CO和H₂）,分别达到1.0 mmol g^-1 h^-1和81.4%。通过瞬态吸收光谱、原位红外光谱手段确定了sp²c-COF_dpy在光催化还原CO₂过程中,Co作为活性位点,使电子平稳的从催化剂表面传递到CO₂上发生还原反应。通过与不含联吡啶结构的sp²c-COF_bp相比较,证明了联吡啶结构在COFs光催化还原二氧化碳中的重要作用。进一步结合理论计算,推测了光催化CO₂还原的可能途径,揭示了基于sp²c-COFs光催化还原CO₂过程中的构效关系。（2）将sp²c-COF_dpy-Ni应用于光催化C-O键偶联反应。在6 W的蓝色LED的照射下,sp²c-COF_dpy-Ni成功将对溴苯腈转化为对氰基苯甲醚。将氰基（-CN）用推电子基团或吸电子基团替换后,仍然取得了较好的反应结果,证实了反应的普适性。同时,当将反应的量扩大为1.81 g（10 mmol）时,产率仍然可以达到98%,循环实验和回收样品表征证实了COFs的高稳定性。