目前,全球能源供应的重要组成部分是化石能源,然而,化石燃料的持续使用也造成了严重的环境问题,如空气污染和温室效应。因此找到一种清洁的、环保的可再生能源已经成为了人类的迫切需求。开发利用太阳能显然是最可行的长期解决方案。人工模拟光合作用,可以有效地利用和储存太阳能,将太阳能转换成化学能。有效实现人工光合作用的一个途径是建立能吸收可见光的光电化学电池,其中在阳极发生水氧化反应产生质子和氧气,在阴极发生氢还原或者二氧化碳还原。光电化学电池中,光阳极的析氧反应是实现人工光合作用的瓶颈,因为它涉及多个电子和质子的转移,需要很高的活化能。因此,在广泛使用这种技术之前需要克服的障碍之一是开发稳定和高效的光电阳极。本文两种分子钴配合物修饰到BiVO₄电极表面,作为光阳极,用于光电化学分解水制氢体系。Co（salophen）配合物由于疏水作用可直接吸附到多孔BiVO₄电极上制备分子催化剂/半导体混合光阳极（Co1/BiVO₄和Co2/BiVO₄）。在中性（pH=7.0）条件下,考察了复合电极的光电催化性能,结果表明,Co（salophen）配合物能显著提高光阳极的光电催化活性。在模拟太阳光条件下(AM 1.5 G,100 mW cm^-2),当施加电压达到1.23 V时,Co1/BiVO₄和Co2/BiVO₄复合电极的电流密度达到了3.89 mA cm^-2和4.27 mA cm^-2,约为未经修饰的的BiVO₄电极的三倍。强度调制光谱（IMPS）分析表明,Co（salophen）配合物不仅能加速电极表面水氧化反应,而且还减少表面复合。在0.7 V时,Co1/BiVO₄和Co2/BiVO₄的半电池太阳能转换效率分别为1.09%和1.18%。由于它们的疏水性,Co（salophen）配合物可以紧紧地吸附在BiVO₄的表面。经含有四个疏水性叔丁基的Co2配合物修饰的BiVO₄复合电极,在1.23 V vs RHE施加电压下光电解3小时过程中电流密度始终稳定在3.5 mA cm^-2。基于以上结果我们可以知道,这两种基于分子水氧化催化剂（WOC）的光阳极具有很强的光电催化活性和稳定性,甚至比大多数最先进的非均相催化剂制得的复合电极的性能都要好。此外,本文采用滴涂方式将酞菁钴催化剂CoF16Pc负载到钒酸铋电极上,制得了CoF16Pc/BiVO₄光阳极,通过在0.1 M磷酸盐缓冲溶液中进行光电化学测试。结果表明,复合阳极的光电流密度比单独钒酸铋电极电流增加了一倍以上,说明CoF16Pc具有良好的水氧化催化性能。此外,将CoF16Pc负载到多壁碳纳米管MWCNT上,并作为阴极取代贵金属铂,与CoF16Pc/BiVO₄光阳极组成二电极体系的光电化学电池,有效地实现了光阳极分解水产生氧气的同时,在阴极催化还原CO₂。