人类社会日益增长的化石能源消耗和随之产生的的环境污染问题,迫切地要求我们发展利用清洁可再生替代能源的新技术。通过半导体催化剂将光能转化为化学能是太阳能转化利用的重要方式之一。但是,传统的氧化物半导体由于带隙较宽,大部分仅对紫外光有响应(约占太阳光谱能量的5%左右)。可见光(400-760 nm)作为太阳光谱的主要组成部分,占据了太阳光谱的主要能量。与无机半导体相比,有机共轭聚合物半导体不仅具有较宽的可见光吸收范围和较高的吸光系数,而且具有易于分子设计和调控等优点,在作为新型光催化剂近几年受到了大家的重视。尽管如此,共轭聚合物半导体仍然存在电荷分离效率低,电子迁移率低,光吸收范围有待进一步拓展等缺点。本文研究分别采用了共聚合分子调控、构造结构缺陷、接枝官能团修饰、单原子助催化剂负载等方法提升聚合物共轭半导体作为光催化剂的催化性能,为进一步研究有机共轭半导体催化剂进行了有益的探索。具体研究内容和结果如下:1.针对g-C3N4可见光吸收有限且电荷分离效率低下等问题,采用肌酐作为第二单体与尿素共聚合调控g-C3N4的分子结构。所得碳氮共聚物相比于g-C3N4,可见光吸收大大拓展(>550nm),电荷分离效率大大提高。光催化析氢性能提升近4倍。2.为了进一步拓展聚合物光催化剂的可见光吸收,我们通过构造结构缺陷使原本不具备光催化活性的聚噻吩材料能够催化光驱动析氢反应。研究发现结构缺陷主要来自于噻吩单元的偶联方式、端基和短链分子,这些结构缺陷会影响共轭聚合物的光吸收、形成表面反应活性位点。我们通过合理设计、控制缺陷浓度合成了一种高效的、可见光响应可达650 nm以上的聚噻吩复合结构核/壳光催化剂;3.为了进一步理解结构-性能之间的关系,这里我们采用非芳环二烯置换法和聚合后再修饰法合成了一系列含有不同支链官能团的聚噻吩乙烯撑有机共轭聚合物。我们将这一系列聚合物分别组装制备成有机太阳能电池和可见光催化剂,对它们的的光电性质和光催化析氢性质进行了研究。我们发现吸电子官能团可以减小聚合物的带隙,降低分子内电荷传输的荧光激发,提升光电性能和光催化活性。4.为了研究表面催化活性中心对光催化过程的影响,我们成功合成了0.1 wt.%Pd1/C3N4单原子催化剂,并将其应用于光驱动的乙烷的选择性氧化反应,乙酸选择性高达98.7%,TOF高达262.2 Acetic acid per Pd site per hour。此外,我们利用聚合物共轭半导体自身的双亲性和半导体光学性质,采用独特合成策略合成了一系列不同负载量的Pt单原子催化剂,最高负载量可高达6 wt.%。研究证明,3wt.%的Pt单原子催化剂具有最佳的光催化析氢性能。此外,我们采用同一合成策略还制备出了高负载量的Pd,Cu,Ni单原子催化剂。