为了能够解决人类目前面临的严峻的能源危机问题和因化石燃料的燃烧导致的环境污染问题,科学家认为通过人工模拟光合作用进行水裂解制备氢气和氧气从而实现太阳能到化学能的转化过程是一项行之有效的解决方案。其中,水氧化过程动力学缓慢,成为水裂解研究的瓶颈,因此大量研究投入到开发高效,廉价,稳定的水氧化催化剂。第一过渡金属氧化物是一类极具潜力的水氧化催化剂,受到研究工作者的广泛关注。但随着对这类材料的探索,研究者将重点集中在机理的研究上,以便理论指导实践,进一步提高其催化活性,实现工业化。另一方面,过渡金属取代的多酸金属氧酸盐作为稳定的均相分子催化剂,在机理研究方面的潜力被研究者们广泛关注。因为它们具有全无机的配位结构,因而可以承受水氧化反应过程中的强氧化环境。Co、Ni、Cu等过渡金属原子由于受到缺位杂多酸配体的影响会表现出特有的物理化学性质。本文则主要在Co/Cu过渡金属氧化物作为光催化水氧化催化剂和电催化水氧化催化剂的开发方面展开了研究工作,对含Co,Cu,Ni,Mn,Zn的过渡金属取代的POM的光催化水氧化性能也做了初步探索。主要包括以下几个方面:1.合成、表征了一系列以MOF为牺牲模板剂的多孔Co₃O₄/Cu O中空多面体纳米笼复合材料,并优化了Co/Cu比例。在Visible-light/Ru（bpy）3²⁺/Na₂S₂O₈光催化水氧化体系中,测试了上述材料的催化活性。研究结果发现,多孔Co₃O₄/Cu O中空多面体纳米笼具有异质结通过形成内在电场加强了电子空穴的分离,在光驱动水氧化中增强了光催化产氧活性。2.合成、表征了一系列具有相同形貌的多孔中空多面体纳米笼材料:Cu-ZIF-T(Cu_0.2Co_2.8O₄),Cu O/Co₃O₄和Co₃O₄,来探究不同修饰方法对于光催化、电催化产氧催化剂活性的影响。将Cu²⁺掺杂到Co₃O₄晶格中的催化剂Cu-ZIF-400和将Cu O负载到Co₃O₄上的催化剂Cu O/Co₃O₄具有比Co₃O₄更好的电、光催化产氧性能。并且探索了不同煅烧温度对于催化剂Cu-ZIF-T活性的影响。3.合成、表征了一系列不同过渡金属取代的杂多酸盐水氧化催化剂[M₂(B-β-Si W₈O₃₁)₂]16-(M=Cu²⁺/Co²⁺/Mn²⁺/Ni²⁺/Zn²⁺)。在Ru（bpy）3²⁺/visible-light/Na₂S₂O₈光催化水氧化体系中,对上述各个POM的水氧化催化活性进行了研究。研究结果发现,不同的过渡金属取代的杂多酸具有不同的水氧化催化性能。