1.引言

随着时代的发展，人类对能源的需求量越来越多，这导致了地层中储存的化石燃料加速消失殆尽。据报道，2008年全球能源使用量已达到5.32#215;10²⁰J，其中化石燃料的使用占到84%。当今，化石燃料的消耗速度要远高于其生成速度^[1]，在不久的未来，世界人口越来越多，这必然将导致燃料匮乏，世界能源将出现空洞。另外，使用化石燃料导致了对生态环境的严重破坏。因此，寻找高效、清洁、可再生、易于储存的能源替代品迫在眉睫。

太阳能是一种清洁、可持续的能源，利用太阳聚变释放的能量，可以完全满足人类生活生产的需求。将太阳能转化为直接能源的方法大概有这几种：一、利用光伏设备(photovoltaic, PV)直接将光能转换为电能；二、利用植物光合作用产生的植物和农作物副产品合成生物燃料；三、利用光热设备，将光能转化成热能；四、人工模拟光合作用。其中，利用太阳光驱动水裂解释放氧气和氢气是研宄的主要方向^[2]。

人工光合作用^[3-5]受自然光合作用启发，利用光能在催化剂作用下，将水分解成O₂和H₂。目前该研究的重点在于研制出高效、廉价的超分子器件。该器件的核心部分是光电转化催化剂。先前的催化剂主要是贵金属基(例如Pt，Pd和Rh)络合物^[6-12]。但贵金属有限的储量不利于其大规模应用。从长期发展来看，用于大规模氢气生产的催化剂应该依靠廉价的金属而不是贵金属^[13]。Lehn和同事在20世纪80年代研究了基于钴胺肟的均相光化学制氢^[14]；最近，Artero及其同事研究钌或铱发色团与钴肟催化剂配位的超分子器件，用于光化学氢生成，取得成效^[15-16]。

2.钴催化剂的发展趋势

2.1钴催化剂的种类

基于钴的催化剂大多数是大环配合物。

(1) 重氮二烯类大环钴配合物（如图1）

（2）卟啉衍生物类钴催化剂（如图2）

这种催化剂是相当稳定的催化剂，且容易吸附在电极表面。