金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）材料,作为一种新型多孔晶态材料,具有新颖的拓扑结构、可调控性、孔结构可修饰等特点,在许多领域有着比较广阔的应用前景,如能源气体的储存与分离、催化、手性拆分、化学传感器及荧光等传统领域以及药物传递、生物医学等新兴领域,正快速发展成为材料、能源和生命科学交叉领域中的研究对象。本论文依据晶体工程学原理,致力于设计合成新型的MOFs材料,对他们的结构进行详细的表征,并进一步研究他们的气体储存与分离、催化、荧光性能,探索结构与性能之间的关系。主要研究内容如下:1功能化和高度有序化的多孔材料中的酰胺基与客体分子的相互作用在催化反应中发挥着重要的作用。选择五个具有两种活跃性不同的官能团（如酰胺、氨基和羟基等等）修饰的微孔锌配位聚合物,对其催化诺文葛耳缩合反应（Knoevenagel缩合反应）进行了研究。研究结果表明,五个功能化的微孔锌配位聚合物是高效、可循环利用的非均相催化剂。值得注意的是,化合物3孔道内壁的酰胺基和氨基两种活跃性不同的官能团在Knoevenagel缩合反应中表现出优越的协同催化作用,并选择性催化不同分子尺寸的底物。2利用双官能团有机配体HCPT（4-（4-carboxyphenyl）-1,2,4-triazole）和Co²⁺构筑了一个具有笼状及通道结构共存的MOF框架,气体吸附研究表明,该MOF在室温条件下对乙炔具有较高的吸附量,而氮气和甲烷几乎是不被吸附的。并进一步探究了其在催化[2+2+2]环加成反应中的应用。3利用三元羧酸配体H₃BTB（1,3,5-Ttis（4-Carboxypheny）benzene）)和Tb³⁺构筑了一个二重互穿并具有笼状多孔的Tb-MOF1框架,该框架是一个带有负电荷的阴离子框架。荧光检测表明Tb-MOF1对污染性的小分子和金属阳离子尤其是Al³⁺,表现出了高度灵敏的荧光识别功能。虽然目前已经报道了很多关于Al³⁺荧光识别的MOFs结构,但都是基于一个特征发射峰,而Tb-MOF1是首次报道的通过两个不同发射峰之间的能量转移实现对铝离子的高度灵敏识别。4利用柔性二元羧酸配体H₂OBA（4,4’-Oxybisbenzoic acid）和Tb³⁺以及第二辅助配体共同构筑得到了两个Tb-MOFs框架。其中Tb-MOF2为三维三重穿插型结构,该结构可以简化成一个3,6-连接的双节点拓扑结构,拓扑符号{4²·6}₂{4⁸·6⁶·8},这种拓扑结构还没被报道过,是一种新的拓扑结构。Tb-MOF3为三维二重穿插型结构,气体吸附测试结果表明,Tb-MOF3对乙炔及二氧化碳表现出了较好的吸附能力,相比较而言甲烷与氮气的吸附量则较小。通过调节Eu³⁺和Tb³⁺在Tb-MOF3中不同的掺杂比例,实现了荧光颜色从绿色到黄色,最后到红色的变化。进一步将该化合物用于不同有机溶剂分子和金属阳离子的荧光识别研究。实验结果表明Tb-MOF3对有机小分子溶剂丙酮和金属阳离子Cu²⁺表现出高灵敏性的荧光识别。