金属-有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是一种新型多功能纳米多孔材料，在储存气体、气体分离、催化反应、生物化学及载药等领域极具潜在应用价值。MOF-5是MOFs系列有机框架化合物的典型代表之一。作为一种具有应用潜力的储氢材料，MOF-5仍存在一些缺陷，如在潮湿环境下水分子很容易攻击相对比较弱的金属有机配位键，使得MOF-5的晶体相转变或者结构坍塌。因此开展对MOFs吸水稳定性、改性骨架结构从而增强MOF-5耐水性的系列研究工作，具有重要的实际及理论意义。　　本文以MOF-5的耐水性能为研究工作的核心内容:分别用溶剂热法和直接加入法合成MOF-5，探讨合成方法对MOF-5性状和耐水性的影响;利用镍掺杂MOF-5材料，考察掺杂后MOF-5的耐水性;采用机械研磨活化MOF-5，研究机械研磨对耐水性能的影响;构建系列H2O分子与Zn4O(BDC)3作用模型，进行量子化学模拟计算，解析了H2O分子与次级结构基元框架的微观作用机制。论文的主要工作及结果如下:　　(1)采用溶剂热法和直接加入法制备MOF-5，采用XRD、SEM、TGA/DTG和FTIR多种手段对其进行表征，考察了不同制备方法对MOF-5性状的改变及其对耐水性能的影响;在实验基础上用量子化学计算方法解析了MOF-5次级结构基元Zn4O(BDC)3与H2O分子相互作用微观机制。实验结果表明，溶剂热法合成的MOF-5_R为立方体结构的黄色晶体，晶体颗粒表面相对平滑，结晶度较直接加入法合成的白色粉末状MOF-5_Z高;XRD显示两者暴露在空气中一段时间后结晶度均降低，并开始吸附水分子形成弱结合水;根据DTG和IR可知，暴露在空气中后，MOF-5_Z较MOF-5_R更易吸收水分子形成弱结合水，框架结构坍塌程度更高，即溶剂热法制备的MOF-5_R耐水性能更好。理论计算结果表明，H2O与Zn4O(BDC)3间存在弱键合稳定化作用，并且其中H2O处于side方位时，H2O分子与框架结构间弱成键作用可能性最大。　　(2)选择Ni为同构掺杂金属合成掺杂的Ni-MOF-5，考察掺杂后MOF-5的耐水性能。EDS元素分析发现直接加入法和溶剂热法都成功将Ni元素掺杂到结构中;SEM结果表明溶剂热法掺杂合成的Ni-MOF-5_R的形貌发生较大的变化，由立方体变为球体，有可能是因为Ni粒子合并到结构中部分替代了Zn4O簇中的Zn原子导致结构扭曲发生变化;IR显示掺杂的和没掺杂的MOF-5的IR特征峰差别不明显，但根据DTA可知镍掺杂后的MOF-5热分解温度大大降低，间接证明了同构结构的存在。耐水性的研究中，DTG和IR结果一致，MOF-5_R和MOF-5_Z在放置空气中8天后都发生明显变化，但是Ni-MOF-5_R和Ni-MOF-5_Z几乎不变，说明Ni掺杂后的Ni-MOF-5_R和Ni-MOF-5_Z耐水性有所增强。　　(3)对溶剂热法和直接加入法合成的MOF-5机械研磨30 min，研究机械活化对耐水性质的影响。实验结果表明研磨后的MOF-5_R和MOF-5_Z的耐水性能都大幅下降。研磨后暴露在空气中两天后的MOF-5_R发生相变;而MOF-5_Z只是结构部分坍塌，没有发生相变。用量子化学方法计算了MOF-5中水分子的水稳定化能与坍塌度的关系，发现体系坍塌后，水稳定化能增大，耐水性下降;对水分子在部分坍塌框架中不同方位时进行几何优化计算，发现当水分子位于坍塌端时，可以通过更多的位置使H原子与断裂端O原子形成氢键，或O原子与Zn4O簇中的Zn形成Zn-O键，降低体系能量达到稳定。