发光金属-有机框架材料（MOFs）因在荧光传感和发光器件中巨大的应用前景而备受关注。由于金属-有机框架材料功能单元和修饰方法众多,为框架结构的功能设计提供了诸多可能,易于实现对各类离子和小分子的特异性荧光检测。然而,当前的研究大多数只能做到利用粉末样品进行荧光传感,这严重限制了MOFs的实际应用。MOFs传感材料的实用化则极度依赖于薄膜制备技术的发展,特别是在气体传感领域,薄膜具有携带方便、可承受气体吹扫、与待测气体接触面积大等不可替代的优点。在本文中,我们开发了原位二次生长法、基底自发氧化法等方法制备了多种MOF薄膜,丰富了MOF薄膜的制备方法。并通过后修饰、配体设计等方式引入了发光基团与气体响应位点,制备出发光MOF薄膜。在此基础上,探索了新型气体荧光检测机理,开发了基于发光MOF薄膜的高选择性和快速响应的气体荧光探针。以α-Al₂O₃陶瓷片为基底,1,2,4-苯三甲酸为有机配体,采用溶剂热法与铟离子原位合成了MIL-124（In）薄膜。采用铕离子后修饰MIL-124（In）薄膜中的裸露羧基,获得了具有发光性能的MIL-124（In）@Eu³⁺薄膜,且该薄膜的荧光不易受温度与湿度影响。MIL-124（In）@Eu³⁺薄膜荧光对氨气具有淬灭型检测能力,计算后的检测限为26.2 ppm,且加热后薄膜荧光能恢复到初始水平。这是由于氨气能与MIL-124（In）@Eu³⁺薄膜中尚未配位的羧基反应,生成-COONH₄,降低了配体吸收激发光能量的效率,导致薄膜荧光强度下降。-COONH₄受热易分解,因而薄膜加热后荧光得以恢复。为了提高对有害气体的检测灵敏度,我们研究建立了直接合成稀土基金属-有机框架薄膜的新方法,即“原位二次生长”策略。利用该方法,首次在普通玻璃上实现了铕基金属-有机框架膜的制备,并用于气态SO₂的荧光传感。首先在普通玻璃上合成UiO-66-NH₂薄膜作为种子层。由于相匹配的成分和结构,可以通过原位二次生长在UiO-66-NH₂薄层上制备Eu-BDC-NH₂膜。二次生长过程研究表明,UiO-66-NH₂薄膜作为种子层,在合成Eu-BDC-NH₂薄膜时充当结构导向剂及提供配体的作用。Eu-BDC-NH₂薄膜表现出很强的Eu³⁺特征荧光发射,且可被SO₂气体快速淬灭。该薄膜对SO₂气体的检出限为0.65 ppm,响应时间短至6 s。此外,发光光谱和模拟计算结果表明,该显著的荧光淬灭效应是由配体和SO₂分子之间的电荷转移引起的。荧光增强型探针可以将“暗”的材料提亮,从而避免常见的能淬灭荧光的干扰因素。我们利用了后功能化修饰方法制备了MIL-100（In）@Eu³⁺/Cu²⁺薄膜,并用该发光薄膜实现了对气态H₂S的荧光增强型检测,室温下检测限低至0.535ppm。采用后修饰法在MIL-100（In）薄膜上引入Eu³⁺和Cu²⁺,其中Cu²⁺可以阻碍有机配体向稀土离子传能,此时薄膜无荧光,处于“关闭”态;当通入硫化氢气体后,Cu²⁺可与硫化氢气体发生沉淀反应脱去,此时MIL-100（In）@Eu³⁺/Cu²⁺薄膜的荧光得以增强,处于“开启”态,从而实现对硫化氢气体的增强型荧光检测。此外,我们以稀土离子溶液为墨水,在MIL-100（In）薄膜上写入了防伪图案,在285 nm的紫外光激发下,可以读出荧光防伪图案。如何提高MOF晶体和基板之间的粘附性是制备高质量MOF膜所面临的重要挑战。我们提出了一种基于金属基底自发氧化的简便策略,开发了具有高稳定性的MOF晶体膜。通过利用金属基底作为唯一的金属源,可以在不同的配体溶液中合成五种不同的MOF膜,分别为MOF-5-（OH）₂膜、ZIF-8膜、ZIF-67膜、Zn-BTC膜和ZJU-66膜。扫描电子显微镜测试和粘附力测试证明了所获得的MOF薄膜的高稳定性。即便在强腐蚀性环境中,所制备的薄膜形貌也可以很好地保存,从而确保其在极端环境中的应用。其中ZJU-66是一种全新的晶体,是由锌离子与2-氨基对苯二甲酸配位得到的框架结构,其荧光可以对二氧化氮气体产生响应,这是由于二氧化氮的强吸电子作用使得配体的HOMO与LUMO能级发生改变,导致光激发与发射效率降低,引起了荧光淬灭。