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随着化石能源日益枯竭,取之不尽、用之不竭的绿色太阳能作为新兴能源受到了广泛的关注,其中在高效光催化剂存在下太阳光驱动水裂解产氢被认为是一种解决能源危机的有效途径。目前光催化剂主要包括无机半导体、有机半导体和有机-无机杂化材料,早期以二氧化钛为代表的无机半导体存在可见光区响应差、催化产氢稳定性弱等缺点限制了它的发展,以共轭聚合物为代表的新兴有机半导体由于电子结构易调节、可见光区响应强等优点逐渐引起研究人员关注。但有机半导体由于光生弗兰克（Frenkel）激子结合能大导致电子-空穴无法有效弥散到催化剂界面而严重制约了其产氢速率。最近我们课题组发现有机硼单元作为受体单元嵌入共轭聚合物骨架中可有效提高激子解离与传输能力并能有效的促进光催化裂解水的产氢性能,但由于有机硼单元对水氧敏感、需要大位阻基团包裹等原因,导致三配位有机硼材料存在活性位点难以暴露以及稳定性差等问题。在有机硼单元有利于载流子分离与传输认知下,我们利用氮孤对电子与硼2p空轨道相结合构筑B←N配位键,由于硼氮元素的电负性差异赋予了B←N配位键大的偶极矩（5.2 D）,当B←N配位键被嵌入共轭聚合物骨架时,极大的促进了载流子分离与传输,提高了光催化裂解水的产氢能力。此外B←N配位键的嵌入还能有效降低共轭材料的能带以及提高其亲水性。为了解决有机硼单元共轭聚合物活性中心难以暴露和稳定性不足等问题,本工作开展了水氧稳定的基于硼氮配位键的共轭聚合物有机材料并把它们应用到光催化裂解水产氢研究中,并通过偶极矩、内建电场以及激子结合能等角度阐述硼氮键引入对于载流子分离与传输效率的影响,主要的研究内容如下:工作一:为解决课题组前期报道的三芳基硼共轭聚合物活性位点暴露不够、稳定性差等问题,本章合成了两种新型水氧稳定的基于B←N配位键的D-A型共轭聚合物PBNN和PBNP。PBNP在AM 1.5G(100 m W cm-2)模拟太阳光照射下光催化产氢速率（HER）可达到9445μmol g-1 h-1,420 nm单束光照射下表观量子产率AQY420nm=5.98%,并且可以维持高效产氢速率达32小时以上。相比于全碳型共轭聚合物PCCP,引入B←N配位键的PBNP和PBNN,由于大偶极矩的存在导致强内建电场和低激子结合能（Eb）的产生,促进了激子解离与传输。此外B←N配位键还增强了共轭聚合物的吸光能力以及亲水性,进而提高了光催化产氢能力。本章工作为构筑高效光催化裂解水产氢光催化剂提供了新途径。工作二:为提升含硼氮键共轭聚合物产氢活性以及进一步阐明硼氮键对于共轭骨架的影响,本章工作在保留硼氮配位键的基础上向共轭骨架中额外再引入氮元素,合成了两种新型共轭聚合物PBM和PBMP。通过对电子能级、表面静电势、偶极矩、键长以及芳香性等方面的进一步探索揭示了硼氮键对于促进光生电荷传输的重要性;氯铂酸原位光沉积1%Pt助催化剂,在AM 1.5G(100 m W cm-2)模拟太阳光照射下PBM的HER可达优秀的50388μmol g-1 h-1,是未负载助催化剂时HER的3.03倍;另一硼氮配位键共轭聚合物PBM也能提升至40132μmol g-1 h-1;而不含硼氮键的共轭聚合物P29添加铂助催化剂后性能仅提升到4788μmol g-1 h-1,远低于含硼氮配位键的共轭聚合物。本章工作既验证了B←N配位键对于光催化产氢性能的重要性,也验证了共轭聚合物与助催化剂的协同性,这为改善共轭聚合物与铂助催化剂的协同作用提供了新思路。工作三:针对硼氮配位键共轭聚合物Suzuki-Miyanra Coupling聚合钯残余问题,在前期硼氮配位键共轭聚合物PBN基础上把甲基取代替换成苯环取代并引入窄带隙噻吩基团,以及实验镍催化自聚合成三种含有硼氮配位键的共轭聚合物PBN-Ni、PBP-Ni和PBS-Ni。相比Suzuki-Miyanra Coupling自聚得到钯残余的PBN,PBN-Ni性质仍可达到17435μmol g-1 h-1,说明钯残余并不是硼氮配位键共轭聚合物高光催化活性的主要原因;此外引入窄带隙噻吩的硼氮配位键共轭聚合物PBS-Ni光学带隙低至1.93 e V、吸收边可达643 nm,其吸光能力覆盖了绝大部分可见光区,在3%Pt助催化剂负载下PBS-Ni的HER可达到5534μmol g-1 h-1。本章工作对Suzuki-Miyanra Coupling聚合钯残余问题做了详细的比较并解释了钯残余并非光催化高活性的主要因素。