多孔材料由于其高的比表面积、稳定的化学性质等优点已被广泛应用于气体分离、能量存储、催化反应等领域。多孔材料的种类繁多,包括分子筛、沸石、金属有机框架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）、共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks,COFs）等。其中,COFs 具有化学稳定性高、密度低,并且可以通过引入功能基团满足各种实际应用需求等优点,已成为多孔材料的研究热点之一。Salen是通过缩合反应,将醛和胺结合在一起得到的一种碱类称为席夫碱。Salen上有金属的活性配位点,易和金属相结合。因此,它常被用来合成Salen配合物。其中Salen-金属（Salen-M）,一种以金属原子为中心的Salen配合物,由于其独特的配位形式,通过改变金属原子的种类可以实现不同的化学功能。本文的研究工作,将Salen-M引入COFs,设计新的Salen-M-COFs材料,并将其应用于二氧化碳催化及乙烯/乙炔分离。传统的材料开发方式为试错法,对于一款新材料的开发通常耗时十余年。为此,科研工作者开始利用材料模拟与设计方法,在材料制备及测试前,对材料的结构和功能开展模拟研究,以加快材料的开发进度。因此,为了实现Salen-M-COFs材料的高效开发,先通过理论模拟方法,研究了以贵金属为中心原子的Salen配合物,在二氧化碳加氢制甲酸盐反应中的机理。根据理论计算结果,筛选出催化性能最佳的Salen-M结构,再通过实验方法,合成相应的Salen-M的COF结构,并应用于二氧化碳加氢制甲酸的催化反应当中。除此之外,基于元素周期表第四周期的过渡金属元素,设计了一系列的Salen-M配合物,探究了其对乙烯和乙炔的分离选择性,最终筛选出分离效果最好的两种Salen-M结构。本文的具体研究工作如下:1.从多孔材料的设计开发入手,重点研究了含有7种贵金属Salen-M结构的COFs材料的性能优化与应用。基于密度泛函理论（DFT）方法,计算了这7种Salen-M配合物催化二氧化碳加氢制甲酸盐的反应能垒。其中,反应能垒最低的配合物为Salen-Pd,其反应能垒的仅为10.09 kcal/mol。该模拟结果表明,Salen-Pd可以在常温常压下实现二氧化碳加氢制甲酸盐的反应。基于理论预测结果,将Salen-Pd引入COF骨架中,制备了相应的Salen-Pd-COF材料。结构表征结果证明合成了相应的COF结构。使用合成的Salen-Pd-COF材料,进行二氧化碳加氢制甲酸实验,在常温常压下,该反应即可进行。进一步开展的循环实验,验证了 Salen-Pd-COF催化剂具有良好的稳定性。2.采用DFT方法,系统地研究了 14种Salen-M配合物对乙烯和乙炔气体分子的吸附能。通过比较14种Salen金属配合物对两种气体分子吸附能的差异,发现Salen-Mn（Ⅱ）和Salen-Ni（Ⅱ）两种配合物可能具有最佳的乙炔和乙烯分离性能。进一步的研究,将Salen-Ni以及Salen-Zn结构嵌入到COFs骨架中,构建了3D-Salen-COF-Ni和3D-Salen-COF-Zn两种材料的周期性三维结构。使用巨正则蒙特卡罗（GCMC）方法,分别模拟了两种COFs材料对乙烯和乙炔的吸附性能。通过对比,发现3D-Salen-COF-Ni对乙烯和乙炔有更好的分离选择性,补充验证了 DFT计算得到的结论。相关模拟结果有助于开发有效去除乙烯气体中少量乙炔的多孔材料。