氢能作为绿色环保的可再生能源,是传统化石燃料的理想替代品,对解决未来世界能源危机并实现人类可持续发展具有重要意义。以地球丰产的水资源为原料,通过水分解反应将太阳能转化为氢能是一条有效的制氢途径。水分解包括两个半反应,即水的氧化和质子的还原。水氧化反应由于涉及四个电子和四个质子的参与,是一个动力学更为缓慢的过程,被视为水分解反应的“瓶颈”。目前,过渡金属配合物在水氧化反应中表现出良好的水氧化活性。但金属配合物在水氧化反应中依然存在难以回收和稳定性较差等缺点,限制了其在工业生产中的应用。本文将含有过渡金属Fe、Ru的配合物与多相材料Bi VO4、C3N4、Melem、MIL-101（Cr）等通过简单的物理混合或共价键连接的方式相结合,分别在光催化、电催化和化学水氧化反应体系中系统研究了这些复合催化剂的水氧化催化活性和稳定性,并对催化剂结构与稳定性之间的关系进行了探讨。主要内容如下:（1）合成并表征了四种含有多吡啶结构的Fe基配合物,用化学稳定性更强的Bi VO4作为捕光材料来替代染料敏化体系中的[Ru（bpy）3]2+。Bi VO4的带隙宽度合适（～2.4 e V）、易于制备,因此在光催化领域引起广泛关注。但由于其光生电子和空穴很容易复合,导致其光催化水氧化活性较差。四种Fe配合物作为助催化剂均可有效地提升Bi VO4光生载流子的分离效率,从而提高了Bi VO4的水氧化活性,氧气收率最高可达99.1%。通过对水氧化稳定性的探究,我们发现Fe配合物在该体系中会发生分解,并在Bi VO4的110面原位生成Fe OOH纳米颗粒。Fe OOH被证明是Bi VO4真正的助催化剂,而溶液中残留的Fe配合物对Bi VO4的光催化活性几乎没有影响。通过~1H NMR检测发现多吡啶配体TPA在水氧化反应过程中发生了分解,这可能是造成含有多吡啶配体的Fe配合物在Bi VO4光催化产氧体系中不稳定的主要原因。（2）金属有机框架材料（MOFs）由于其优异的比表面积、孔隙率、易于调控修饰等优点,在催化领域中被广泛关注。利用MIL-101（Cr）-NH2的合成后修饰策略将三种Ru配合物固定到MOFs骨架上。通过XAS对三种锚定后的配合物进行了表征,证明锚定于MOFs骨架中的三种配合物结构分别为:[Ru（terpy-Ac）（pic）2Cl]+、[Ru（terpy）（isc）Cl2]、[Ru（terpy）（isc）（pic）2]2+。分子催化剂的锚定,显著地提升了其本身的活性和稳定性。通过对MOFs骨架中的配合物结构、催化活性和稳定性进行探究和分析,我们发现轴向配体和赤道面配体的调变可以改变催化剂的活性位点,进而改变催化剂的水氧化活性和锚定的稳定性。XAS测试表明含有[Ru-H2O]结构单元的分子是该类配合物的真正的水氧化催化剂。通过这种构筑策略合成的复合催化剂既可以通过对配合物的结构修饰和调变来改变催化剂的稳定性和催化活性,也实现了贵金属配合物的循环回收。（3）将三种Ru基配合物通过酰胺键连接到石墨相氮化碳（C3N4）骨架上合成了Ru-CN-1、Ru-CN-2、Ru-CN-3等三种催化剂。Ru-CN-1不仅在硝酸铈铵作为氧化剂的化学水氧化反应中表现出了最佳的活性,还在可见光驱动的水氧化反应中表现出了最佳的活性。Ru配合物的锚定不仅将C3N4材料的捕光边带位置从～450 nm扩展到～700 nm处,而且提高了C3N4材料光生电子和空穴的分离效率。Ru基配合物的锚定使得C3N4表现出分子催化剂的性质,为未来催化剂的设计合成提供了借鉴。（4）蜜勒胺（Melem）是石墨相氮化碳材料的单体,具有很强的导电性和丰富的末端氨基。通过有机配体在Melem骨架上的共价连接,在Melem骨架上原位合成Ru基配合物,得到的催化剂Ru-Melem不仅表现出化学水氧化活性,还在电催化水氧化反应中表现出很强的催化活性。通过与对应的分子催化剂进行比较,发现Ru配合物在锚定到Melem后,其电催化水氧化活性和稳定性都大大提高。造成这种提升的原因是分子催化剂的锚定不但抑制了分子间相互作用引起的金属配合物的分解,而且提高了催化体系的电荷传输效率。