金属有机框架（MOFs）是一类备受关注的有机-无机杂化材料,具有高度规律的空间网络结构、较大的比表面积及孔容积、良好的化学稳定性和可修饰配体等特性,在工业催化、选择性吸附和气体分离等领域具有较好的应用前景。制备具有新型结构的金属有机框架,或通过引入官能团或功能性配体,可以赋予金属有机框架新的性能,拓展其应用范围。本论文采用二茂铁衍生物和各类金属离子分别作为配体和金属节点,以简便的溶剂热法制备得到了一系列具有二维超薄纳米片、银耳状和微球状形貌的二茂铁基金属有机框架,研究了不同反应条件对其晶体结构与形貌的影响,探讨了其形成机理,并分别探索了其在催化反应、污染物处理和选择性离子吸附中的应用。（1）以1,1’-二茂铁二甲酸（FDC）与氯化锆为原料,乙酸作为调节酸,通过溶剂热法制备得到了二维二茂铁基金属有机框架超薄纳米片（FMOF）,其边长约为600nm,厚度约为11 nm。研究了调节酸对于FMOF晶体构筑的影响,结果表明只有在使用乙酸且用量在一定范围内才能制备得到具有高结晶度的FMOF。通过PXRD、SEM、TEM、TG、AFM和XPS等测试对FMOF的形貌和各类理化性质进行表征,并且由吸脱附等温线分析可知FMOF的BET比表面积和平均孔径分别296.69 m2/g和5.24 nm。使用“搜索-匹配”策略,利用实际样品的PXRD图谱和Materials Studio软件构筑了 FMOF的晶体结构模型,确定了 FMOF的晶系及空间群归属、晶体棱长、轴角和层间距等晶体参数。通过对不同反应阶段FMOF的形貌及晶体结构的分析,推断其可能的形成机理为:具有非平面结构的FDC配体相较于传统的对苯二甲酸类平面配体具有更大的空间位阻,其位阻效应进而影响Zr6O8金属簇节点在不同方向上的配位倾向,因此晶体会更倾向于在同一平面内延伸生长以减小配体的位阻效应,最终形成二维片层。（2）利用FMOF中具有还原性的二茂铁基配体,在无其他还原剂引入的条件下实现对氯亚钯酸钾（K2PdC14）的原位还原,制备得到了一系列不同Pd纳米颗粒负载量的Pd/FMOF复合物。使用负载量为3.35 wt%的Pd/FMOF作为催化剂用于苯甲醇的催化氧化反应,在12小时内苯甲醇转化率的可以达到89.3%,并且气相色谱分析表明该催化剂可将苯甲醇高选择性地转化为苯甲醛,在经过3次循环反应后,依旧能保持约60%的反应转化率。使用硼氢化钠（NaBH4）作为还原剂,通过快速还原反应,改变氯金酸（HAuCl4）的添加量制备了一系列不同Au纳米颗粒负载量的Au/FMOF。在使用Au/FMOF作为催化剂参与对硝基苯酚（4-NP）还原为对氨基苯酚（4-AP）的反应中,研究了反应条件如反应温度、催化剂或还原剂的用量和反应物浓度等对Au/FMOF催化性能的影响,通过准一级动力学方程计算了不同反应条件下的反应速率,结果表明使用Au/FMOF作为催化剂时,对4-NP的反应速率最高可以达到1.71 min-1,在10个循环的重复使用后依旧可以达到超过99%的4-NP转化率,在对邻硝基苯酚（2-NP）的催化还原中同样具有优异的催化活性。（3）以乙酸锆替代在制备FMOF时使用的氯化锆作为锆源,同样在FDC和乙酸作为配体和调节酸的条件下,以溶剂热法制备得到具有银耳状形貌的TFMOF金属有机框架。通过PXRD分析,发现TFMOF与FMOF具有相同的晶体结构,但与形貌为相对分散的单片FMOF不同,TFMOF由大量尺寸约为1μm,厚度在20-30nm的片层构成,片层之间有明显的交错与重叠。研究了调乙酸和反应温度对TFMOF形貌的影响,尽管不同温度下制备得到的TFMOF具有不同的形貌,但均具有较好的结晶度。观察TFMOF晶体早期阶段的SEM图像可知,TFMOF的银耳状形貌源自晶核在反应初期的互相结合团聚,而后在生长过程中互相交叉重叠,并非是形成独立片层后的自组装。对不同反应阶段TFMOF的形貌、晶体结构、元素构成与UiO-66金属有机框架进行了对比分析,推测TFMOF可能的形成机理为:乙酸锆的使用有利于加速反应初期Zr608金属簇的形成,进而促进大量晶核的形成,反应液中浓度较高的晶核会发生团聚,而后在晶体生长阶段团聚体中的晶核形成片层的过程中,相邻片层以FDC分子互相联结,进而形成具有银耳状形貌的TFMOF金属有机框架。相较于FMOF,TFMOF的反应收率有明显的增加（90 mg vs 30 mg）。（4）利用TFMOF中大量未配位饱和的Zr608金属节点作为潜在吸附位点,考察了其对水体中有机染料刚果红（CR）的吸附性能。在对吸附条件进行优化的条件下,TFMOF对CR的最大吸附容量可以达到252.3 mg·g-1,并且可以于10分钟内达到吸附平衡。通过吸附动力学和吸附等温线研究可知TFMOF对CR的吸附行为符合准二级吸附动力学模型,且TFMOF对CR的吸附行为可以通过Sip吸附等温线模型进行描述,表明在TFMOF是以化学吸附的方式在特定位点与CR结合。实验中发现单位TFMOF中CR的最大吸附数量接近于TFMOF中Zr608金属簇的数量,以及吸附前后TFMOF中Fe位点的化学环境并未发生明显的改变,推测TFMOF可能主要以配位未饱和的Zr608金属簇与CR中的磺酸基团以配位作用相结合。在三个循环的重复使用后,仍能保持约120 mg·g-1的最大吸附容量。在TFMOF中作为配体以分子级规律分布的FDC可以作为一种高效的Fenton催化剂,在H2O2作为氧化剂的条件下,通过电子转移生成的羟基自由基实现对有机污染物的高效降解。以RhB作为模型物探讨了 pH、H2O2用量等条件对降解性能的影响并进行了优化,研究表明TFMOF对于三种有机染料RhB、MO和RBV均具有较好的催化降解性能,分别于30 min、80 min和15 min内即可使超过96%的染料分子降解。（5）在聚甲基吡咯烷酮（PVP）分子中羰基与配体的竞争性结合和疏水分子链的空间位阻作用等多种影响下,以FDC与硝酸钴为配体和金属节点离子制备得到了新型二茂铁基金属有机框架微球FMOF-Co。PXRD分析表明了 FMOF-Co与早期研究报道中的中空微球颗粒具有相同的晶体结构和元素组成。研究了FMOF-Co对于水溶液中金离子的吸附性能,结果表明FMOF-Co对金离子的吸附可以在20分钟内达到平衡,并且最大吸附容量可达1888.9 mg·g-1。通过吸附动力学、等温线和热力学分析了 FMOF-Co的吸附行为,表明该吸附过程为符合准二级动力学模型的化学吸附及Langmuir吸附等温线模型的单分子层均匀吸附。通过DFT计算发现在FMOF-Co的FDC配体中Fe位点为金离子的主要吸附位点。利用FMOF-Co对溶液中金离子特有的亲和性,考察了 FMOF-Co在含铜离子和镍离子的混合离子溶液中对金离子的吸附选择性。在金离子与杂离子浓度均为100 ppm的条件下,FMOF-Co可以吸附回收溶液中超过95%的金离子,而对于铜离子和镍离子分别仅有0.6%和2.0%的回收率。在具有极高浓度杂离子的模拟实际废液（[Au3+]=100 ppm,[Cu2+]=18000 ppm,[Ni2+]=3300 ppm）中金离子的吸附选择性实验中,FMOF-Co同样可以实现对85%金离子的回收,对铜离子和镍离子也依旧能保持低于3%的吸附率。