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金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,简称MOFs)是一类杂合的有机-无机超分子材料,是纳米多孔材料家族的新兴成员,由于其具有较大的比表面积、较高的孔隙率、特殊的金属中心(饱和或不饱和金属位点)等独特的性质以及丰富的几何构型,使其在催化以及吸附相关领域内具有传统多孔材料无法比拟的、巨大的应用潜力。能源危机和水环境污染问题已经成为当前亟待解决的焦点问题,直接威胁人类的生存。生物质资源作为地球上唯一一种可再生的碳能源,将其有效转化既可以提供能源,又可以提供各种化工原料。另一方面,人类经济社会发展过程中产生的大量水体污染物(有机染料废水、重金属污染物、磷污染)直接排入水体,对生态环境造成破坏,对人类身心健康造成危害,因此对水体污染物的处理已经刻不容缓。吸附法是去除水体污染物的有效方法之一,但传统的吸附材料大多存在选择性差、吸附容量低等缺点,所以开发高效、绿色环保的吸附剂是吸附去除水体污染物的关键。本文将MOFs材料应用于催化和吸附领域,探索其在转化生物质能源、处理水环境污染问题中的应用途径,论文主要内容包括：(1)按照文献报道的合成方法,采用溶剂热法,以不同的配体及金属源制备两种Al基MOFs材料：MIL-53(Al)和氨基功能化的NH2-MIL-101(A1),通过粉末X射线衍射、N2吸附/脱附、傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、透射电镜、热重分析、氨气程序升温脱附分析、X射线光电子能谱等测试手段对材料的物理化学性质进行了表征。(2)将MIL-53(A1)用于催化水解生物质羧甲基纤维素钠(CMC)制备高附加值化学品5-羟甲基糠醛(5-HMF)的研究,探索了催化剂加入量、反应温度、反应时间、催化剂种类等影响因素对催化反应的影响,并探讨了反应机理。在最优反应条件下,5-HMF摩尔产率为40.3%,总还原糖TRS摩尔产率为54.2%。该催化剂化学稳定性和水热稳定性都较好,循环使用三次后,催化效果基本不变。本研究为生物质的绿色转化以及生物质资源的多元化应用提供了一个新的研究思路。(3)将氨基功能化的NH2-MIL-101(Al)材料作为吸附剂应用于水溶液中阴离子刚果红染料的吸附,系统地研究了吸附剂用量,吸附温度,吸附时间,离子强度,吸附剂种类等因素对吸附过程的影响。结果表明,NH2-MIL-101(Al)对阴离子刚果红染料具有优异的吸附性能,吸附效果远远超过未氨基化的MIL-101(A1)和其它几类MOFs材料,吸附容量可达到1302.4mg·g-1。同时,吸附剂对刚果红染料的吸附动力学模型研究结果表明,NH2-MIL-101(AI)对阴离子刚果红染料的吸附能很好地符合Lagergren准二级动力学模型,粒子内扩散是该吸附过程的速控步骤；吸附等温线研究表明该吸附的过程符合Langmuir吸附等温线模型;热力学数据分析表明吸附吉布斯自由能ΔG°、吸附焓ΔH、吸附熵△S°均为负值,表明该吸附过程是自发的、放热的、熵值减小的过程。(4)采用NH2-MIL-101(Al)为吸附剂,用于去除水体中重金属污染物砷,对吸附剂用量,吸附温度,吸附时问,离子强度,吸附剂种类等因素对该吸附行为的影响进行了探讨。结果表明,NH2-MIL-101(Al)对重金属砷有较好的去除效果,吸附容量可达85.2mg·gg-1。动力学研究表明Lagergren准二：级动力学模型可以较好的描述该吸附过程,.该吸附过程受颗粒内扩散控制。吸附等温线能很好地符合Langmu ir模型,热力学研究表明,吸附吉布斯自由能ΔG°、吸附焓△H°、吸附熵ΔS°均小于0,说明该吸附行为是自发的、放热的、熵值减小的过程。(5)研究了NH2-MIL-101(A1)对水体污染物磷的吸附去除,考察了各种实验参数如吸附温度,吸附时间,离子强度,吸附剂种类等对吸附性能的影响。同时也研究了该吸附过程的动力学、吸附等温线、热力学。结果表明,NH2-MIL-1O1(A1)对磷的吸附效果较好,吸附容量可达42.8mg·g-1, Lagergren准二级动力学模型能够很好地描述其吸附动力学过程,且该吸附过程受颗粒内扩散控制。吸附等温线与Langmuir模型表现出更好的相关性,根据热力学参数吸附吉布斯自由能△G。<O、吸附焓ΔH°<0、吸附熵△S°>0,说明了NH2-MIL-101(A1)对磷的吸附过程是自发的、放热的、熵值增大的过程。