太阳能在可持续能源的供应和环境污染物的处理方面起着非常重要的作用。纳米二氧化钛由于其低成本、高效能以及环境友好的特征,被认为是光解水制氢中最有潜能的催化剂。然而,这类纳米颗粒材料具有很强的非精确特性,包括粒径不均一,无机-有机界面信息不明确,以及表面成分不确定等。这些不确定性极大阻碍了对这类重要光催化材料的基础研究,比如催化机理,电荷转移以及表界面改性等。因此,作为纳米二氧化钛材料结构和反应的模拟化合物,具有明确结构的晶态钛氧簇合物逐渐成为科学家们研究的焦点。其精确的原子位置信息,明确的配体-簇核连接方式,可调控的簇核尺寸,以及较好的溶解性都为光催化性质的理论研究提供了可能。尽管许许多多的钛氧簇合物已经被报道,但是簇核尺寸相对较小,对称性较低,稳定性也相对较差。因此,本论文旨在通过溶剂热合成法,探索新型高核钛氧簇合物的合成,尤其关注高对称性结构的构筑,并且通过表面功能化合成高稳定性的钛氧簇合物,最后研究了一系列基于{Ti3(μ3-O)｝单元的钛氧簇基规整超分子结构的组装。本论文的主要研究内容包括以下三个方面:(1)采用低温溶剂热法,调控反应的温度、溶剂、pH值和反应时间,进而调控钛源在溶剂中的水解聚合进程,成功制备了首例富勒烯型钛氧簇Ti42和两例高核钛氧簇Ti44。研究表明他们分别具有高的溶液稳定性和较好的光解水制氢效果,也证明了高核钛氧簇合物在提高材料的光解水性能方面有潜在的应用价值。(2)通过调节反应中3-环己烯-1-甲酸的用量,合成了一系列3-环己烯-1-甲酸修饰的具有良好光解水制氢效果并且在水和空气中稳定的簇合物。此项研究证明了钛氧簇合物的表面功能化在理论和材料应用方面都有潜在的应用价值。(3)通过选择具有不同构型的二羧酸配体,制备了一系列基于{Ti3(μ3-O)｝单元的线型{Ti3}2结构,三角形{Ti3}3结构和四边形{Ti3}4结构。该研究证明了配体的立体结构对钛氧簇单元的超分子组装具有导向作用。