随着人口增长和工业化的不断发展,全球能源需求持续飙升。由于化石燃料储量有限,环境问题日益突出,将太阳能转化为氢气是实现可持续发展的关键。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是人类能源的战略发展方向。但是,构造足够有效且稳定的从转换体系仍然是一项重大挑战。因此,就需要我们开发高效的催化剂来满足我们对氢能源的需求。共价有机框架（COFs）是一种新型的多孔有机材料,它是由有机构筑单元通过强共价键连接而成,是一种良好的晶型多孔结构材料,被应用于多种领域（气体存储、吸附、光电和催化等）。COFs具有其独特的化学物理特性,如化学可调性,纳米尺寸的孔结构,高比表面积,共轭性,良好的结晶度等,这些优势意味着COFs有潜力成为光催化研究的先锋。尽管作为光催化剂COFs已经显现出巨大的发展潜力,但关于COFs光催化分解水产氢的研究还处在初级阶段,并面临着诸多问题和挑战。本论文有目的地设计合成了7种COFs,通过从结构-性能关系入手,探索提高COFs光催化分解水效率新方法,开拓COFs设计合成新思路。具体的研究内容如下所示:（1）本文首先采用固定主体框架结构,改变连接键的方式,构建了三个结构相关的、腙键与烯酮胺连接键比例不同的COFs,实现了一个可调的COFs平台,并对比了连接键对COFs产氢性能的影响。不同比例的烯酮胺与腙键的键合可以改变结构的有序性、可见光吸收范围、禁带宽度、电子空穴的迁移速率等。在可见光照射下,纯烯酮胺连接的COFs产氢速率为12109.6μmol g-1h-1,远优于烯酮胺键-腙键连接和纯腙键连接的对应物(473.4和92μmol g-1h-1)。重要的是,通过光电化学实验和理论计算的结合揭示了烯酮胺作为连接键COFs具有较好的光催化活性,这是由于烯酮胺基团的COFs具有更强的电荷离域能力,更高效的电子空穴分离和转移能力,且在光诱导还原反应中具有更有利的禁带宽度。该结论为光催化COFs的结构设计提供了方法。（2）提高光生电荷的有效分离和转移是提高COFs的光催化活性的关键策略。尽管建立供体-受体系统是诱导电子-空穴分离的一种有吸引力的方法,但共轭体系往往容易导致电子空穴的复合。在自然界光催化系统Ⅱ中由于存在两个受体光催化效率大大提升,我们想将此策略引入COFs合成中来提高光催化产氢性能。在这里,我们通过席夫碱反应合成了四个COFs,以研究当苯胺作为电子供体,三嗪和烯酮作为受体时（同时存在与否）对电子-空穴分离效率的影响。实验表明,当三嗪和烯酮同时存在于COFs中时,COFs电子的离域范围更广、电子-空穴分离效率更高、并且具有更正的氧化电位,这有利于电荷的进一步分离,并使电子高效地转移至Pt助催化剂上进行催化。由两个受体组成的COF表现出最高的光催化析氢速率为6286.1μmol g-1 h-1（分别为仅包含三嗪或仅包含酮的COFs的41.2倍和3.4倍）和最高的表观量子产率0.64%（420 nm）。此外,通过改变桥联苯环的长度,研究了供体-受体距离对电子-空穴分离的影响。实验表明,一个苯基的迁移距离更有利于催化反应。这项工作为高效COFs光催化剂的设计提供了见解和支持。