随着世界各国经济的迅猛发展,人类对能源的需求逐渐增大,三大传统化石能源日益枯竭,新能源势必成为未来能源的支柱。清洁能源氢气具有燃烧热值高、不排放任何污染物的特质,是最具发展潜力的新能源。当前,氢气的有效储存是限制氢能源发展的瓶颈。在众多的储氢材料中,氨硼烷质量储氢密度高(19.6 wt%),具有安全无毒、热稳定性和化学稳定性好的特性,拥有非常好的商业应用前景。催化氨硼烷水解制氢以放氢温度适中、放氢量大、环境友好等优点而成为该领域研究的热点。目前多相催化剂存在诸多缺点,例如催化剂用量大、放氢速率慢、副产有毒气体等。相比而言,均相催化剂催化中心分布均匀,在催化活性和选择性方面有极大优势。而有关均相催化的氨硼烷水解制氢研究甚少见诸报道,究其原因在于缺乏稳定高效的水溶性催化剂,因此开发研究高效、高选择性的水溶性均相催化剂对于理解催化氨硼烷水解机制具有重要的学术价值,同时对于推动氨硼烷商业化应用具有重要的现实意义。本文设计合成了四种水溶性良好的N-毗啶联吡唑类铱配合物,并应用于催化氨硼烷水解制氢反应。首先合成了含取代基(Me, MeO, HO)的N-吡啶联吡唑双齿配体。通过这些配体与铱水合物[Cp*Ir(H2O)3]SO4 (Cp*=C5Me5)反应制备了四种水溶性催化剂。随后利用该类催化剂来催化氨硼烷水解放氢。利用[Cp*Ir(6-OH-py-pz)(H2O)]SO4对反应温度、溶液pH值、底物浓度、催化剂用量等条件进行了优化。在确定的最优条件下比较了几种催化剂的活性,结果显示[Cp*Ir(6-OH-py-pz)(H2O)] SO4表现出了最好的催化效果。平均转化频率(TOF)达到360 h-1,1.5小时后所有氨硼烷被彻底水解。在0.3 M氨硼烷条件下9小时后催化水解所有氨硼烷,转化数(TON)达到了1622。[Cp*Ir(6-Me-py-pz)(H2O)] SO4的活性则很低,在加入催化剂0.25小时后才缓慢放氢。[Cp*Ir(4-Me-py-pz)(H2O)] SO4的活性要高于[Cp*Ir(6-Me-py-Pz)(H2O)]SO4,加入催化剂后反应体系立刻放氢。这说明邻位取代甲基的空间位阻作用抑制了催化反应的进行。催化剂[Cp*Ir(6-MeO-py-pz)(H2O)] SO4是所有四种催化剂中活性最低的,放氢实验持续了31小时后,氨硼烷的转化率大约只有50%。结合文献报道和实验结果,本文提出了利用[Cp*Ir(6-OH-py-pz)(H2O)] SO4催化氨硼烷水解放氢的可能机理。其中配体上邻位的羟基增加了催化剂的水溶性。更重要的是碱性条件下生成的氧负离子(0-)和金属中心协同作用,分别与氨硼烷的N-H和B-H形成氢键,从而促进脱氢反应进行,大大提升了催化剂的活性。