多金属氧簇作为一种拓扑结构丰富、功能特性强大的纳米尺寸聚阴离子团簇,在溶液中通过静电相互作用可以与阳离子表面活性剂复合形成各种各样的结构,是一种优秀的超分子组装单元。基于静电相互作用没有方向性的特点,多金属氧簇静电组装体往往受界面能影响聚集成团或层,较难形成有规律的排布。二维超分子有机骨架是从二维配位有机骨架和二维共价有机骨架中发展而来的一种新型的多孔框架材料。其在一定程度上解决了传统骨架通常存在形式为晶体或粉末、加工性差的弱点,同时也引入了柔性和智能响应等优点。然而相对于配位、共价骨架领域的蓬勃发展,超分子骨架仍发展缓慢,这与其结合模式较为单一有关,因许多超分子作用不具有方向性,固难以被用于构筑有序的骨架材料。如果能将多金属氧簇与骨架材料相复合则可以利用骨架材料超高的比表面积来提高多金属氧簇的许多功能。目前已有两种解决思路,一是利用配位键构筑多金属氧簇晶态材料,二是将多酸填入MOF的孔中。直接利用静电力构筑骨架仍然是一大难点。在本论文中,我们通过利用表面活性剂阳离子头与阴离子簇间的空间匹配关系,限制住阳离子在多金属氧簇表面的自由滑移,实现了桥联单元的有序排列,构筑了基于多金属氧簇的二维离子有机骨架,为该领域所遇到的困难提供了一种解决方案。下面我将通过两个部分对多金属氧簇二维离子有机骨架进行研究。第一、为了构筑出一种柔性亲水的骨架材料,我们设计并合成了一系列含不同聚乙二醇链节数的双头型阳离子表面活性剂。其末端包含了阳离子吡啶基团和偶氮苯基团,通过利用核磁氢谱、质谱和有机元素分析我们对双头型阳离子表面活性剂的化学结构进行了一系列表征。通过加入α环糊精与偶氮苯基团形成主客体复合物,我们期望能够抑制偶氮苯间的疏水作用从而得到在水溶液中均匀分散的组装体。我们首先利用一维核磁氢谱研究了不同浓度比例下复合物化学位移的变化,发现其符合主客体慢交换作用的规律,并通过作Job‐plot曲线拟合得到了两组分的键合比为2比1。进一步通过二维NOESY测试我们可以更精确的得知环糊精的小口端靠近双头型阳离子表面活性剂的吡啶端（外侧）,大口端靠近内侧。我们还通过ITC研究了主客体结合过程中的热力学变化,向双头型阳离子表面活性剂中滴入环糊精后体系内自发的进行了主客体的识别并放出热量,拟合得到结合比为2比1,结合常数约为10⁴ M^-1,增加离子强度会增大主客体识别的结合常数。通过圆二色滴定的方法同样也可以确认两组分间形成了主客体包结且结合比为2比1。第二、将上一部分工作中得到的双头型阳离子准轮烷与不同化学组成的Keggin型多金属氧簇在水溶液中进行混合,我们得到了新颖的基于静电力的组装体。首先通过观察溶液的丁达尔现象以及根据DLS数据我们可知溶液中形成了微米尺寸的组装体,比较组装前后的核磁氢谱我们认为准轮烷结构仍然保持完好。我们随后通过水膜法、浸润提拉法和减压抽滤法将组装体无损的转移到了超薄微栅碳膜、云母以及多孔聚碳酸酯的表面并分别使用透射电子显微镜、原子力显微镜和粉末X射线衍射对其进行了表征。可以判断组装体为半径约几个微米,厚度约为一个环糊精或多酸分子大小且整体高度均匀的薄片,其半径与组装体溶液的浓度呈正相关,最大可长到十几微米。我们对其可能存在的组装结构利用分子模型进行了模拟,发现四个环糊精在二维平面内能与多金属氧簇形成很好的尺寸匹配关系且两个环糊精分子间可能会形成氢键,随后我们用高分辨透射电子显微镜验证膜上多金属氧簇按照正方平面点阵结构排列。总而言之,本论文以静电力构筑超分子二维骨架这一思路作为出发点,以体积匹配协同组装限制住静电力方向为方法,首先合成了一种双头型阳离子表面活性剂,并研究了其与α环糊精间的主客体识别过程,确定了结合比与结合常数;随后利用这种双头型阳离子准轮烷与Keggin多金属氧簇在水溶液中静电组装,得到一种二维多金属氧簇离子有机骨架,并对其结构进行了分析和拟合。本工作不仅为超分子有机骨架提供了新的构筑思路,同时也实现了溶液中多金属氧簇的有序自组装。