催化/分离科学技术的发展对国民经济社会的可持续发展至关重要,其核心是开发清洁经济的高性能催化剂/吸附剂。近年来,锆基多孔功能材料因具有稳定性高、比表面积大、环境友好而且易于功能化修饰等特性在众多新型催化/吸附材料中备受关注。材料的组成、微观结构与形貌决定其催化/吸附性能,而材料的组成、微观结构与形貌又与合成方法与结晶过程密不可分。因此,本论文探索了多种策略合成超稳锆基功能多孔材料以及其在付克酰基化、铃木交叉耦联反应吸附脱硫及催化氧化深度脱硫中的应用,系统地研究了材料合成-结构-性能多层次的构效关系,取得了系列创新性成果,具体介绍如下:(1).采用溶剂热一锅法直接合成了高比表面积(1065-2058 m2/g)和高磷钨酸(HPW)负载量(32.3 wt.%)的酸性锆基功能MOF材料(HPW@Zr(BTC)。研究表明适量HPW的引入不仅在合成过程中起到模板作用提高了锆基MOF材料的结晶度和热稳定性而且赋予其超强酸的酸性。该功能材料在苯甲酰氯与茴香醚的付克酰基化反应中展现了良好的催化活性,其中HPW负载量为28.2 wt.%的HPW@Zr(BTC)催化活性最好,苯甲醚的转化率可达99.4%,对甲氧基二苯甲酮的收率可达97.9%,而且催化剂至少可连续循环使用五次。(2).开发了一种调制剂辅助合成大尺寸高稳定Zr-BTC晶体的方法,基此采用三种策略合成了纳米钯负载的锆基功能材料(Pd@Zr(BTC),(c)Pd-PVP/Zr(BTC),(d)Pd/Zr(BTC)),该材料在溴化苯和苯并硼酸的铃木交叉耦联反应中展现了良好的催化活性。其中采用调制剂辅助的溶剂热一锅法合成的Pd@Zr(BTC)催化性能最佳,在温和反应条件下,联苯收率大于97.2%,而且该催化剂在多次循环使用过程中无纳米钯颗粒聚集且保持较高的催化活性。(3).燃料脱硫是现阶段节能减排和环境保护的重要措施。吸附脱硫是一种较为经济的燃料脱硫手段。在本文中,采用后功能修饰方法合成了 HPW/Zr(BTC)酸性材料用于燃料吸附脱硫的研究,并采用非线性Langmuir吸附模型和范特霍夫吸附热模型对苯并噻吩的吸附脱除行为进行描述。研究表明,HPW的质子酸性位点和Zr-BTC的路易斯酸性位点的协同作用极大提高了功能材料对苯并噻吩的吸附脱除,其中HPW(1.5)/Zr(BTC)最大吸附容量可达290 mg.g-1,高于Zr-BTC(38 mg.g-1),和目前报道的最好吸附剂的吸附容量相当。(4).含硫化合物的催化氧化降解是燃料深度脱硫的一种有效途径。采用溶胶-凝胶水热法一步合成了负载磷钼钒酸(PMV)和钯纳米粒子的双功能催化剂(Pd-PMV/MZr02),用于模型燃料中二苯并噻吩(DBT)和苯并噻吩(BT)的催化氧化脱硫。以叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂,在温和反应条件下,DBT和BT转化率分别为>99.0%和97.7%且催化剂至少可重复使用10次。Pd-PMV/MZrO2功能材料合成简单、易规模制备、催化活性高且稳定性好,是一种具有工业化应用前景的燃料深度氧化脱硫的双功能催化剂。