金属-有机笼,又称为金属-有机多面体（Metal–Organic Polyhedra,MOPs）,是当前研究热门的多孔材料之一,除了具备多孔框架材料传统的性质（有序的结构、可调的孔径、高孔隙率、良好的稳定性和可定制的功能性）之外,还具有独特的溶解加工性,可以与其他材料（例如高分子）发生反应或产生相互作用以制备高性能的复合材料。因此,MOPs已经成为实现不同科学领域合作的桥梁,在许多应用场景中都发挥着不可替代的重要作用,例如:气体储存或分离、智能传感、生物医药、能量转化、催化等。本论文基于MOPs的溶液化学的研究热点,总结了近年来MOPs通过预合成或后修饰在高分子领域的研究进展,设计合成了一类新型的超交联金属-有机笼复合膜（HCMOPs）,由可溶性的MOPs作为超交联聚合物网络中的高连接结点,制备均匀、无缺陷、多功能的自支撑膜材料,这项研究为多功能性膜的设计和制备引入了新的概念,并拓宽了MOPs的应用范围。本论文的主要工作如下:1.设计合成了带有-NH₂官能团的一系列MOPs,通过单晶X射线衍射进行结构解析,利用粉末X射线衍射、气体吸附、液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用、紫外吸收光谱、核磁等手段对材料的结构和性质进行表征。2.利用MOP-1和MOP-2制备了一系列的HCMOPs膜,通过红外光谱、扫描电子显微镜、能谱分析、应力-应变测试等手段对材料的结构和机械性能进行表征,并根据其结构特点,对HCMOPs膜的功能性进行了研究。由于MOPs的正电荷性质以及交联体系中动态亚胺键的存在,HCMOPs膜具有优异的选择性分离性能、自愈性能、形状重塑性能和抑菌活性,我们对这些性能展开了详细的研究,证明了该多功能性的膜材料在污水处理等方面具有潜在的应用价值。