本论文依据晶体工程学原理,从金属有机骨架晶体材料的功能性出发,主要研究这类化合物的合成、拓扑结构和多功能性质,旨在探索金属有机骨架晶体材料的结构多样性;并在结构研究的基础上,开发新型次级结构单元以及具有新颖拓扑结构的金属有机骨架晶体材料的设计合成与性质应用。本论文选择不同构型的有机羧酸配体合成出十一种金属有机骨架晶体材料,对其进行了单晶结构解析,并研究了金属中心和开放骨架结构赋予这些材料在光学、磁学、储存以及吸附分离方面的性能。第一章为绪论,概述了金属有机骨架材料的相关术语、合成研究与发展,金属有机骨架材料的分类、金属有机骨架晶体材料以及稀土元素构筑的金属有机骨架晶体材料。在第二章中,我们利用半刚性的多齿有机羧酸配体——1,3,5-环己三酸与稀土金属元素合成了七个三维具有开放骨架结构的金属有机骨架晶体材料,由于稀土元素在光学和磁学方面的特殊性能,所获得的金属有机骨架材料不仅具有较好的吸附和储存性质,而且拥有金属中心赋予的独特的光学和磁学性能。在第三章中,基于结构与拓扑学的分析,我们以1,4-反丁烯二酸作为有机羧酸配体合成金属有机骨架材料的研究为基础,选择(1,4-反丁烯二酸+乙酸)和(1,4-反丁烯二酸+1,3,5-均苯三酸)同时参与构筑骨架结构,分别采用中温扩散法和溶剂热反应法,设计合成了两个新颖的双羧酸配体构筑的金属有机骨架晶体材料。在第四章中,为了考察含有C=C键的半刚性羧酸配体对金属有机骨架晶体材料结构的影响,选择了1,2,3-丙烯三酸为有机配体,采用中温溶剂挥发的方法与过渡金属元素合成了具有三维结构的金属有机羧酸骨架晶体材料。本论文详细地阐述了上述金属有机骨架晶体材料的合成条件和方法、结构特点、光学、磁学以及储存和吸附分离性质。在丰富金属金属有机骨架材料合成化学和结构化学的同时,为该材料的定向合成和性质开发积累了有价值的实验事实。