钛氧簇在光催化产氢、二氧化碳还原、环境污染物降解,以及催化氧化脱硫等方面均显示了良好的催化性能。同时,钛氧簇精确的晶体结构信息为在团簇水平上研究催化材料的构效关系提供了重要的结构模型。目前,提升钛氧簇的可见光吸收,以及在催化反应中的结构稳定性（尤其是在水相反应中的稳定性）是钛氧簇催化材料研究的重要课题。本论文针对以上问题,采用配体功能化和金属掺杂等策略,设计合成了一系列发色团配体功能化,以及主族金属、稀土、过渡金属掺杂的钛氧簇,通过单晶X-射线衍射对簇合物的晶体结构进行了表征。系统研究了所合成钛氧簇的基本物理化学性质,及其光谱性质和光电化学性质。对钛氧簇的光催化性质,包括光催化氧化脱硫和光催化染料降解进行了深入的研究。分析和探讨了团簇结构对催化性能的影响规律。本论文研究取得的研究成果如下:1、合成了8-羟基喹啉配体功能化钛氧簇合物[Ti9（μ3-O）7（μ2-O）3（μ2-OiPr）（OiPr）5（O2CtBu）9（OQ）]·HOiPr（Ti9OQ）和[Ti12（μ3-O）8（μ2-O）6（μ2-OiPr）2（OiPr）4（O2CtBu）12（OQ）2]·4H2O(Ti12OQ2)（HOQ=8-羟基喹啉）。8-羟基喹啉配体的引入显著拓展了钛氧簇的可见光吸收范围,并有效降低了带隙（～2.4 e V）。对钛氧簇在可见光条件下的光催化氧化脱硫性能进行了研究,研究结果表明钛氧簇的簇核结构对光催化活性有显著的影响。2、合成了主族金属Ca掺杂钛氧簇[Ca2Ti8（μ3-O）8（Ac O）2（OiPr）2（BA）16]·4H2O（BA=苯甲酸）。由于其独特的{Ti8Ca2O8}簇核结构以及与16个苯甲酸配体配位,该钛氧簇在p H=2?12范围的水溶液中具有较高的结构稳定性。光催化降解甲基橙（MO）实验表明,该簇合物具有较高的光催化活性和良好的循环稳定性。3、合成了稀土金属掺杂钛氧簇[Er2Ti8（μ3-O）8（μ2-O）2（μ2-OH）2（BA）16](Ti8Er2BA16)和[Yb2Ti8（μ3-O）8（μ2-O）2（μ2-OH）2（BA）16](Ti8Yb2BA16)（BA=苯甲酸）。由于其独特的笼状Ti8Ln2的簇核结构,以及16个苯甲酸配体对簇核的配位保护,该团簇在酸性和碱性水溶液中均表现出较高的稳定性。钛氧簇对亚甲基蓝（MB）的光催化降解和二苯并噻吩（DBT）的光催化氧化脱硫均显示了良好的催化性能。实验结果表明,Er3+更有利于提高钛氧簇在光催化过程中的电子-空穴分离效率,从而提高了Ti8Er2BA16的光催化活性。4、合成了过渡金属Ni掺杂钛氧簇[Ni2Ti4（μ3-O）2（μ2-O）2（BA）12（CH3CN）（H2O）]?CH3CN(Ti4Ni2BA12,BA=苯甲酸)和[Ni2Ti4（μ3-O）2（μ2-O）2（O2CtBu）6（MA）4（OQ）2]（Ti4Ni2OQ2,HOQ=8-羟基喹啉）。晶体结构分析表明Ti4Ni2BA12与Ti4Ni2OQ2具有类似的Ti4Ni2簇核结构。研究了钛氧簇在可见光条件下的光催化氧化脱硫性能。实验结果表明,与苯甲酸配体相比,8-羟基喹啉配体功能化有效提高了钛氧簇的可见光光催化性能。