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氢气是清洁的可再生能源,发展氢能源被认为是可持续地解决能源问题的一种重要方式。地球上有丰富的水资源,利用水作为原料制备氢气被认为是最经济的一种方法。在水分解成氢气和氧气的过程中,水氧化生成氧气的半反应是复杂的四电子过程,而且具有较高的能垒,是一个瓶颈问题。因此,如何合成高效稳定的水氧化催化剂是重要的研究课题。过渡金属配合物具有丰富的光学、氧化还原性质和催化性能而备受关注。已报道的金属配合物水氧化催化剂主要以含有Ru、Ir等贵金属元素的配合物为主。近年来,有关Mn、Cu、Fe、Co等非贵金属配合物水氧化催化剂的报道不断地出现。与贵金属催化剂相比,这些第一过渡系金属配合物的水氧化催化剂的成本较低,具有广阔的应用前景。在本研究工作中,合成了双核铜和铁金属配合物,并研究了它们的水氧化催化活性。研究内容包括：1.合成了两个双核铜配合物[Cu2(tpbn)(CH3OH)4(ClO4)2](ClO4)2 (1)和[Cu2(tpbn)(CioH8N2)2](C104)4(CH3COCH3)2 (2) (CioH8N2=2,2’-bipyridine, tpbn=(N,N,NN’-四(2-吡啶甲基)-1,4-丁二胺)。通过X-ray单晶衍射对配合物的结构进行了分析鉴定,配合物(1)中的Cu(Ⅱ)属于六配位的八面体构型,配合物(2)中的Cu(Ⅱ)属于五配位的四方锥构型,其中每个tpbn分子螯合和桥联两个Cu(Ⅱ)离子。2.在醋酸钠-氢氧化钠的缓冲溶液中,以过硫酸氢钾作为氧化剂,测定了双核铜配合物在不同pH值、不同浓度条件下的水氧化催化活性。其中,(1)在pH=12.50的缓冲溶液中催化活性较好,转化数(TON)为2.4。(2)在pH=12.50的缓冲溶液中催化活性较好,转化数为3.8。 (1)和(2)的电催化活性研究表明,在pH=12.50的醋酸钠-氢氧化钠的缓冲溶液中,(1)和(2)催化水氧化的起始电压约为0.8 V。3.合成了三个双核铁的配合物[Fe2O(C12H8N2)4](H2O)2(ClO4)4(3) (C12H8N2= 1,10-邻菲罗啉)、[Fe20(CioH8N2)4](H20)2(C104)4 (4) (C10H8N2=2,2’-联吡啶)、[Fe2O(Ci2Hi2N2)4](H2O)2(ClO4)4 (5) (C12H12N2=4,4’-二甲基-2,2’-联吡啶),并研究了它们的水氧化催化性能。在醋酸钠-醋酸的缓冲溶液中,以过硫酸氢钾作为氧化剂,测定配合物(3)-(5)在不同pH值、不同浓度条件下的催化活性。其中,(3)在pH=4.50的缓冲溶液中催化活性较好,TON为3.8；(4)在pH=3.45的缓冲溶液中催化活性较好,TON为7.7；(5)在pH=7.00的缓冲溶液中催化活性较好,TON为12.3。(3)、(4)和(5)的电催化活性研究表明,在pH=7.50的醋酸钠-醋酸的缓冲溶液中,(3)、(4)和(5)的催化水氧化起始电压约为1.20 V。