能源危机和环境污染是当今世界人类面临的两大难题。人工光合作用,实现太阳能向化学能的转化,是解决能源与环境问题的理想途径之一。原子精确的金纳米簇（Au NCs）,具有分立的、类分子的能级结构。随着金原子数目和纳米簇三维结构的改变,金纳米簇家族的能级结构会相应改变,在紫外-可见范围内表现出光学吸收,具有纳秒到微秒量级可调的光致发光寿命,以及传统的金纳米粒子无法比拟的丰富的氧化还原态。因此,金纳米簇在太阳能转化领域兼具光敏剂和共催化剂的功能。然而,在反应条件下纳米簇结构因参与氧化还原过程而导致的化学键断裂,金属聚集等稳定性问题一直以来制约着金纳米簇在催化领域的应用。因此,如何维持纳米簇结构的光化学稳定性,发挥其独特的电子性质,是金纳米簇家族在太阳能转化领域广泛应用的关键。本论文以纳米簇家族明星材料-水溶性Au₂₅（SG）₁₈为研究对象,采用多孔ZIF-8载体组装并辅以Ti O₂半导体保护层的方式,解决了金纳米簇因失去配体保护而聚集的瓶颈问题;进一步以金纳米粒子作为参照,研究了纳米金作为光催化反应助催化剂时其粒子尺寸对反应性能的影响;在此基础上,引入分子基Re催化剂,同时实现水分解制氢和CO₂还原为CO的过程中,提高了光催化反应整体的光电子利用率。另外,通过在Au₂₅（SG）₁₈多孔ZIF-8载体中引入具有催化还原性能的金属Co离子,极大地提高了光催化性能;通过载体中Co/Zn比的调变,反应总的电子利用率比原始Au₂₅（SG）₁₈@ZIF-8催化剂提高了近10倍,并且实现了混合气体产物中H₂/CO比例的调变。具体研究如下:（1）以Au₂₅（SG）₁₈@ZIF-8为前驱体,利用水热法在ZIF-8外合成了一层无定型的Ti O₂壳。Au₂₅@ZIF-8@Ti O₂和Au NPs@ZIF-8@Ti O₂光催化CO₂还原和水分解结果表明,Au₂₅@ZIF-8@Ti O₂产H₂量（1577μmol/g/h）比Au NPs@ZIF-8@Ti O₂提高了5倍,同时CO量（21μmol/g/h）提高了3倍,揭示了金纳米簇作为助催化剂比纳米金具有更高的催化还原性能。为了进一步提高光电子利用率,在Au₂₅@ZIF-8@Ti O₂催化剂表面嫁接具有催化还原CO₂为CO的Re P分子,制备了双催化位点Au₂₅@ZIF-8@Ti O₂-Re P。该催化剂表现出较高的催化活性（产H₂速率达到2245μmol/g/h,产CO速率为132μmol/g/h）和极高的光化学稳定性,循环使用后Au₂₅没有发生团聚,Re PH分子催化剂也没有脱落。（2）在原始Au₂₅（SG）₁₈@ZIF-8催化剂中通过引入具有催化还原活性的Co离子,获得了一系列不同Co/Zn比的二维片状Au₂₅（SG）₁₈@Co/Zn-ZIF-L催化剂。通过优化Co离子的含量,极大地提高了光催化还原反应的电子利用率。当Co含量为1.38 wt%时,光催化活性最高,在可见光下(100 m A·cm^-2)反应1小时后,产生20.55μmol H₂、14.53μmol CO。研究结果还表明,Co/Zn-ZIFs载体由于不同拓扑结构,导致CO₂吸附性能的差异,从而影响到光催化反应性能,纳米片状Au₂₅（SG）₁₈@Co/Zn-ZIF-L比十二面体状Au₂₅（SG）₁₈@Co/Zn-ZIFs具有更高的催化性能。