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在多孔结构的纳米材料里,纳米孔洞金属-有机骨架材料是其中的一颗璀璨的明珠。纳米孔洞金属-有机骨架材料(Nanoporous Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)是由过渡金属离子／过渡金属簇与多齿有机配体(如羧化物,磺酸盐)作为次级结构单元,通过共价键构成三维结构的是高度结晶的有机-无机杂化材料。由于该类型的材料具有多样的孔道和拓扑结构、低密度、高比表面,易于制备、通过更换金属离子和配体可达到孔道尺寸可调和可裁剪性可设计出性能优异的材料等优点,在储存气体、均相催化、传感、固载药物等方面有广泛的潜在应用,受到科学工作者的广泛关注。金属-有机骨架材料拥有比传统沸石类材料更优异的多孔性能使其更适于固载活性物质达到改性目的。由于维数可调,孔道内表面易于化学修饰的特点,与传统沸石类多孔物质相比,MOFs成为固载纳米颗粒的新型的模板。目前,在MOFs孔穴中固载活性物质已经引起了极大关注。本论文,我们以金属-有机骨架作为载体,固载活性物质,如纳米铜颗粒、杂多酸等,达到改性目的,并且研究了相应的物理化学性质。同时,设计、合成纳米级的基于铁的羧酸MOFs,表面二氧化硅修饰后,以其作为前躯体,获得纳米尺寸的磁性多孔核-壳材料,并研究了其磁分离、靶向载药性质。本论文主要内容如下：1.采用水热方法合成的MIL-101(Cr)作为载体固载纳米铜颗粒。在水合肼还原,微波照射下,纳米铜颗粒在MIL-101(Cr)孔洞内部迅速成核生成。所生成的纳米铜颗粒在MIL-101(Cr)在其孔洞内部的大约有2-3nm,在MIL-101(Cr)外部的大约有100nm左右。将所合成的Cu/MIL-101(Cr)纳米复合物有效的催化还原硝基芳香类化合物,结果显示了很高的催化活性。同等条件下,合成的纳米铜颗粒,尺寸大约在10nm左右。证明MIL-101(Cr)孔洞尺寸确实起到了限制纳米铜颗粒生长的作用。结果表明同等条件下,纳米铜颗粒对芳香硝基类化合物的还原能力比Cu/MIL-101(Cr)纳米复合物的弱,而单纯的MIL-101(Cr)则没有还原芳香硝基化合物的能力。这证明了Cu/MIL-101(Cr)纳米复合物的催化能力来自其孔洞内部大约有2-3nm的铜颗粒,而不是固载到MIL-101(Cr)表面的纳米铜颗粒。相比于金、银、铂等贵金属,廉价的铜在催化领域更有发展前景和商业潜力。2.在不使用HF的条件下,合成的MIL-100(Fe)做载体固载磷钨酸。采用两种方法固载磷钨酸。一种是浸渍法,另一种是一步合成法,即在磷钨酸存在下,合成MIL-100(Fe)noF,达到固载磷钨酸的目的。运用PXRD、IR、 SEM、TEM等对所合成的样品的晶体结构、形貌、尺寸等进行表征。通过XRD测试发现,在不使用HF的条件下,合成的MIL-100(Fe)noF其结晶性稍弱,但是合成所需时间短,且避免使用强腐蚀性酸,有利于环保。采用浸渍的方法固载的磷钨酸,固载量低,同时由于MIL-100(Fe)noF窗口尺寸的限制,磷钨酸分子大量吸附到MIL-100(Fe)noF载体的表面,没有进入孔洞内部,并且MIL-100(Fe)noF载体在磷钨酸溶液的酸性条件下,会不断分解。而采用直接合成使得磷钨酸在MIL-100(Fe)noF内部孔洞中生成的方法,固载量高,并且磷钨酸分布均匀。稳定性测试表明,直接在MIL-100(Fe)noF孔洞中合成固载的磷钨酸,是相当稳定的。这与MIL-100(Fe)noF的窗口尺寸小于磷钨酸分子相一致。使用MIL-100(Fe)noF固载磷钨酸后仍有很高的比表面和孔体积,展示了很高的工业应用前景,对其在催化、吸附方面的研究将继续开展。3.通过微波辅助的方法,快速合成了具有窄尺寸分布／八面体结构的MIL-53(Fe)纳米晶。然后通过凝胶-溶胶方法,对其包裹一定厚度二氧化硅,之后采取煅烧处理,形成纳米尺寸的磁性多孔核-壳材料。所形成的磁性多孔核-壳材料具有很好的磁性,可以方便的实现磁分离。同时,考察了其对药物NIM的固载和缓释性能,发现对NIM的固载达到0.101gg-1,在37℃条件下,模拟体液的生理盐水中,药物NIM完全释放出来需要19d。所合成的磁性多孔核-壳材料有望应用于磁共振成像、靶向药物等领域。