化石燃料储量有限,难以满足人类社会迅速增长的能源需求,氢气是一种高能量密度且不含碳的能量载体,可以作为化石燃料的替代品。利用从风能、太阳能等可再生能源转换得到的电能,通过电化学催化水裂解产氢,从而将电能转换为化学能,是一种间接利用可再生能源制氢的可行途径。水裂解反应包括析氢（HER）和析氧（OER）两个半反应,其中OER涉及到四个电子和四个质子转移的复杂过程,需要较大的过电位,而且反应速率缓慢。研发高效、稳定、廉价的水氧化非贵金属分子催化剂是实现人工光合作用需要解决的关键问题之一。受到许多双金属酶中金属离子的协同催化作用的启发,本论文设计合成了两个多齿吡啶-胺配位、柔性链连接的双核铜分子催化剂,[L1Cu₂（?-OH）]（BF₄）₃（1,L1=N,N’-二甲基-N,N’-二{2-[二（2-吡啶基甲基）氨基]乙基}乙烷-1,2-二胺）和[L1Cu₂（CH₃CN）₂]（BF₄）₄（1′）,以及两个与之对应的单核铜分子催化剂,[L2Cu（OH₂）]（BF₄）₂（2,L2=N,N-二甲基-N’,N’-二（2-吡啶基甲基）乙烷-1,2-二胺）和[L2Cu（CH₃COCH₃）]（BF₄）₂（2′）,利用质谱和元素分析表征了所得配合物,并通过X-光单晶衍射方法确定了1、1′和2′的分子结构。通过质谱、紫外光谱和电子顺磁共振谱研究了铜分子催化剂在碱性溶液中存在的状态和稳定性。在此基础上,对双核铜配合物1和与其相应的单核铜配合物2的电化学性质和催化水氧化反应性能进行了比较研究。结果表明1对水氧化反应的过电位明显低于2,而催化活性远高于2。在pH 12的磷酸缓冲溶液中,1的k_cat1值为144 s^-1,比2的k_cat1高约30倍,是迄今为止在类似的测试条件下报道的催化活性最高的非贵金属水氧化分子催化剂。长时间恒电压电解实验表明1在水氧化反应条件下具有很好的稳定性,其催化电化学水氧化反应的法拉第效率（97%）远高于2（87%）。实验结果和理论计算均表明,柔性且稳定的连接桥使双核催化剂1中的两个铜中心处于相邻位置,具有双金属协同催化作用,避免了反应过程中生成不稳定的高价态铜中间体,从而明显降低了水氧化反应决速步骤形成O-O键的活化能,提高了铜分子催化剂的催化活性和稳定性。而单核铜分子催化剂催化水氧化反应所需的活化能明显高于双核铜催化剂1。