利用超分子催化体系，从结构和功能上部分模拟氢化酶活性中心活化氢及产氢的复杂过程，对于开发清洁能源和保持人类生态环境平衡及可持续发展具有重要的科学意义。本项目拟开展人工氢化酶Fe/S和Ni/Fe/S配合物的合成和催化反应的研究。1，通过对唯铁氢化酶活性中心结构的模拟，设计合成具有光活性的超分子Fe/S簇配合物，研究其光致电子转移反应及催化还原质子制氢的基本原理，为开发新型的人工氢化酶系统奠定化学基础。2，通过对镍铁氢化酶活性中心结构的化学模拟，设计合成Ni/Fe/S簇配合物，研究其催化活化氢气的机理，为开发新型燃料电池催化剂以取代铂等贵金属奠定化学基础。本项目最终的目标是利用可见光将水还原成氢气及高效的Ni/Fe/S催化剂，使我国在人工放氢酶、新型太阳能制氢和燃料电池催化剂等具有重大应用前景的高科技领域的基础研究方面达到国际领先水平。

项目首次合成并测定了含质子-负氢的Fe/S配合物的晶体结构,证明了催化剂中碱基作为质子捕获和传输载体的作用,研究结果对于揭示天然氢化酶活性中心的产氢机制具有重要意义。研制并优化了一系列可用作光致产氢的Fe/S催化剂,首次实现可见光驱动光敏剂向氢化酶模型配合物的电子转移和催化质子还原产氢, 提出了Fe/S配合物的光致产氢机理；采用铱光敏剂取代钌光敏剂, 产氢效率提高到660TON, 在体系的吸光范围和产氢效率等方面都优于当时文献报道的其它非贵金属催化体系。利用光敏剂与催化剂之间的静电相互作用,构建了由有机染料和钴配合物组成的完全不含贵金属的催化体系,光致产氢TOF值相对于有机光敏剂和钴催化剂分别为8.7和5.3/min, 是目前文献报道的完全不含贵金属的分子催化体系中光致产氢TOF最高的体系。构建了完全不含贵金属的锌卟啉-Fe/S分子器件,是首例通过催化剂与光敏剂配位自组装而构建的有效的光活性产氢分子器件；进一步构建了卟啉锌-钴肟光致产氢分子器件,光致产氢TON达到46,高于目前文献报道的非贵金属分子器件的产氢活性。这些研究结果对于开发利用廉价催化剂进行太阳能转换制氢具有重要的学术意义。