近年来，金属-有机框架(MOFs)已经成为新材料的一个研究热点，这不仅因为它们在结构和拓扑上的新颖性，也归因于它们在荧光、分子识别、气体存储与分离、磁性、催化和生物医药等方面的潜在应用价值。目前，MOFs的研究重点是通过设计有机配体和选取合适的金属构筑具有新颖结构和特殊性能的框架。然而，把MOFs作为一种新的功能材料应用于各个领域依然是一项巨大的挑战。　　本论文选取以往研究较少的半刚性多羧酸配体。在MOFs的构筑过程中我们合成并使用了以下10个有机配体:　　4-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]苯甲酸(H3L1)　　4-[N,N-二(4-甲基苯甲酸基)-氨基]-2-甲基苯甲酸(H3L1-CH3)　　4-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]-2-氯苯甲酸(H3L1-CI)　　4-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]-2-硝基苯甲酸(H3L1-NO2)　　6-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]-2-萘甲酸(H3L2)　　4-[[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]肉桂酸(H3L3)　　2-[[N,N-二(4-甲基苯甲酸)氨基]对苯二甲酸(H4L4)　　3-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]苯甲酸(H3L5)　　5-[N,N-二(4-甲基苯甲酸基)-氨基]间苯二甲酸(H3L6)　　2-[N,N-二（4-甲基苯甲酸基）-氨基]苯甲酸(H3L7)　　利用所设计合成的有机配体，我们合成了24个新的MOFs化合物。所有新化合物都通过元素分析、热重分析、粉末衍射、红外等手段进行表征，其中16个化合物的结构通过单晶X-射线衍射进行了结构表征。同时，测试了相关化合物的气体吸附、蒸汽吸附和荧光性能。主要研究内容如下:　　1、具有气体或蒸汽吸附性能的MOFs化合物的合成和性能分析　　以H3L1、H3L1-CH3、H3L1-CI、H3L1-NO2、H3L2和H3L3作为有机配体，通过与不同的金属离子在溶剂热条件下自组装得到以下6个MOFs化合物:　　{[Zn4O(L1)2]·9DMF·9H2O}n(1)　　{[Zn4O(L1-CH3)2]·9DMF·9H2O}n(2)　　{[Zn4O(L1-Cl)2]·9DMF·9H2O}n(3)　　{[Zn4O(L1-NO2)2]·9DMF·8H2O}n(4)　　{[Zn4O(L2)2]·11DMF·9H2O}n(5)　　{[Zn4O(L3)2]·11DMF·9H2O}n(6)　　化合物1是一个三维多孔框架。通过官能团化和延长配体长度两种策略我们设计了5个配体，并分别用这些配体与Zn2+离子自组装构筑了三维的多孔MOFs化合物2-6。由于化合物1-6都具有很好的热稳定性和多孔性，因此，我们对化合物1-6的吸附性能进行了表征。气体吸附结果表明化合物1-6都具有很好的氢气和二氧化碳吸附性能，说明这几个化合物在储氢和温室气体捕获等方面有潜在的应用。在常压下化合物1-4的氢气和二氧化碳的吸附量都遵循相同的变化规律:1＜2＜3＜4。此外，我们也研究了在高压下这些化合物的氢气吸附性能，试验结果表明其遵循与常压时相反的规律，即:1＞2＞4＞3。这一研究结果表明，在常压下吸附物-被吸附物之间的相互作用对气体吸附性能起主要作用;但是高压下，比表面积占主导作用。总之，官能团化的MOFs化合物2-4的气体吸附性能都比化合物1有所提高，证明了官能团化策略的成功之处。但是，延长碳链的策略基本上都失败了，只有化合物5提高了氢气吸附量。此外，蒸汽吸附结果（1、3和4）表明该系列化合物拥有疏水的框架。随着溶剂极性降低这些框架的蒸汽吸附量逐渐增加，并且这些框架都对有毒害的有机蒸汽苯和甲醇都具有很好的吸附性能。　　2、具有荧光性能的MOFs化合物的合成和性能分析　　以H4L4、H3L5和H4L6作为有机配体，通过与不同的金属离子在溶剂热条件下自组装得到以下18个MOFs化合物:　　{[Tb(HL4)(H2O)2]·2DMA·0.5H2O}n(7)　　{[Tb(HL4)(H2O)2]·2NMP·0.5H2O}n(8)　　{[Tb(HL4)(H2O)2]·4.5H2O}n(9)　　{[Tb(HL4)(H2O)2]·2DMF·0.5H2O}n(10)　　{[Tb(HL4)(H2O)2]}n(11)　　{[Eu(HL4)(H2O)2]·2DMA·0.5H2O}n(12)　　{[Eu(HL4)(H2O)2]·2NMP·0.5H2O}n(13)　　{[Eu(HL4)(H2O)2]·4.5H2O}n(14)　　{[Eu(HL4)(H2O)2]·2DMF·0.5H2O}n(15)　　{[Eu(HL4)(H2O)2]}n(16)　　{[Tb(L5)(H2O)2](DMF)(H2O)}n(17)　　{[Eu(L5)(H2O)2](DMF)(H2O)}n(18)　　{[Dy(L5)(H2O)2](DMF)(H2O)}n(19)　　{[NH2(CH3)2][Tb(L6)](DMF)(H2O)4}n(20)　　{[NH2(CH3)2][Eu(L6)](DMF)(H2O)4}n(21)　　{[NH2(CH3)2][Gd(L6)](DMF)(H2O)4}n(22)　　{[NH2(CH3)2][Dy(L6)](DMF)(H2O)4}n(23)　　{[NH2(CH3)2][Tm(L6)](DMF)(H2O)4}n(24)　　(1)化合物7-16是一个系列的三维多孔稀土荧光框架。荧光测试表明该系列框架的荧光对客体分子表现出很明显的依赖性，通过用不同客体分子交换我们可以可逆的调节框架的荧光强度和量子产率。我们首次证明了通过客体分子交换就可以增强镧系MOFs荧光的主要原因是客体分子与框架之间存在着氢键作用力。此外，我们发现两个含有游离水分子的框架的量子产率较去溶剂化的框架都有所提高，说明水分子在这里增强了框架的荧光而不是淬灭框架的荧光，这在文献中是很少见的。此外，通过比较不同框架的量子产率我们发现客体分子对框架荧光的增强作用由强到弱的顺序为:NMP＞DMA＞DMF＞H2O。(2)化合物17-19和20-24是另外两个系列的稀土荧光MOFs。虽然我们选择的有机配体类似，但是得到的结构差别很大。此外，这些框架都具有较高的热稳定性。化合物17、18、20和21都具有很好的荧光性能。分别体现了Tb3+和Eu3+离子的特征发射以及较高的量子产率和较长的荧光寿命。此外，由于配位水对荧光的淬灭作用导致化合物17和18的量子产率比相对应的化合物20和21低。以上稀土化合物有望在分子识别、传感和LED等方面应用。