近年来,金属有机骨架化合物（MOFs）已经成为当今化学家和材料学家最为青睐的一类新型有机-无机杂化的晶体材料。与传统的材料相比,MOFs材料不仅具有丰富多样的拓扑和结构,也具有很多优异、独特的性质,如超高的比表面积、可调节的孔道结构以及可修饰的骨架结构等特点,因此,MOFs材料在气（液）体的储存与分离、异相催化、磁学、光学、传感、药物递送等诸多领域都有着潜在应用价值。MOFs材料的结构受到众多因素的影响,如:有机配体、金属源、金属簇、反应温度、反应溶剂、合成方法、模板剂等。目前,在该领域的研究工作主要聚集在两个方面:一是新型的MOFs材料的设计合成与性质研究;二是对已经报道的材料进行功能化来提高材料的相应性质。本论文主要研究新型多孔MOFs材料的设计合成及其相关的性能研究。我们一共使用了六个不同的有机配体,即:1,3,5-tris（3,5-di（3,5-dicarboxyphenyl-1-yl）phenyl-1-yl）benzene(H₁₂TDDPB),2,4-bis（3,5-dicarboxyphenylamino）-6-ol triazine（H₄BDPO）,pyridine-3,5-dicarboxylic（H₂PDC）,1,3,5-tri（4-carboxyphenoxy）benzene（H3TCPB）,1,3,5-tri（4-（2H-tetrazol-5-yl）phenoxy）benzene（H₃TTPB）和1,3-di（4-carboxyphenyl）benzene（H₂DCPB）。将上述六个不同的有机配体作为有机单元,再分别与不同的过渡金属相互组装合成了十个从未报到过的新型多孔MOFs材料,并对其结构与相关的性质做了深入地研究与探讨。本论文的研究工作主要包括以下四方面内容:首先,我们设计合成了十二羧酸的枝状有机配体(H₁₂TDDPB),利用该有机配体与锌离子和镉离子分别配位组装得到了两个结构完全不同的、并且从未报到过的离子型多孔金属有机骨架材料,分别为[Cd₁₅（TDDPB）₄（H₂O）₆]?18[H₂N（CH₃）₂]?18DMAc（1）和[Zn3（TDDPB）]?2DMF?6[H₂N（CH₃）₂]（2）。化合物1含有两种不同的镉无机簇,分别为Cd₂（COO）₆和Cd（COO）₄,同时,有机配体H₁₂TDDPB也通过两种不同的配位方式和镉无机簇链接形成了三维的多孔骨架结构。由于不饱和金属位点和二甲基胺阳离子的存在,使得化合物1对CO₂展现了很高的吸附焓以及非常好的CO₂/CH₄分离效果。化合物2是由单核的锌无机簇和十二羧酸有机配体连接形成的三维多孔材料,拥有很明显的蓝色荧光性质。基于其荧光特点,化合物2可以通过荧光检测的方式来对有毒的、易爆的硝基类芳香化合物进行检测。其次,我们使用两个不同的含氮的羧酸有机配体（H₄BDPO和H₂PDC）和铜离子构筑了四个结构新颖的三维多孔材料,[Cu₂₄（BDPO）₁₂（H₂O）₁₂]?30DMF?14H₂O（3）,（Cu₂I₂）[Cu₂PDC₂（H₂O）₂]₂?[Cu（MeCN）₄]I?DMF（4）,（Cu₄I₄）[Cu₂PDC₂（H₂O）₂]₂?4DMF（5）和（Cu₂I₂）[Cu₃PDC₃（H₂O）₂]?2MeCN?2DMF（6）。这些新合成的Cu-MOFs多孔材料的结构中均含有[Cu₂（COO）₄]无机构筑单元,所以,它们无论是在稳定性方面,还是在气体的储存与分离方面都有着较为优异的表现。由于化合物3中有机配体BDPO_4-同时含有不参与配位的酸（-OH）和碱（-NH-和-N=）双官能团,可以对化合物3起到一种酸碱缓冲保护的作用,使其在酸和碱溶液中均具有较好的稳定性。再者,由于裸露的金属位点Cu²⁺和配体上的酸碱官能团的存在,使其在气体选择性分离和酸碱协同催化上都展现了很好的效果。通过节点取代的方法,我们合成了三个具有HKUST-1类似结构的多种铜簇的多孔材料,这些材料均展现了较好的CO₂吸附能力以及出色的CO₂/N2和CO₂/CH4分离效果。再次,我们成功地合成了两个含有相似结构的半刚性的三节点有机配体,不同之处就是配位节点分别是羧酸和四氮唑有机官能团,分别为H₃TCPB和H₃TTPB有机配体。将上述两个配体分别与锌离子、镉离子和铜离子进行组装合成了三个结构相似的二维层状的多孔金属有机骨架化合物,[Zn₃（TCPB）₂（H₂O）₂]?2H₂O?4DMF（7）,[Cu₃（TTPB）₂（H₂O）₆]?5DMF（8）和[Cd₃（TTPB）₂（H₂O）₆]?6DMF（9）。由于化合物7自身具有很强的蓝色荧光性质,基于三原色合成白光的原理,我们利用发蓝色荧光的化合物7作为主体材料,将Eu³⁺（红色）和Tb³⁺离子（绿色）通过浸泡的方法掺入化合物7的孔道结构中,再通过调整掺入的无机金属离子量的不同,不仅可以调控材料的荧光性质,甚至可以得到白色发光的固体材料。化合物8和9具有非常相似的结构,不同之处主要就是无机簇中金属离子的不同。但是,只有化合物8才具有非常出色的水稳定性,这主要可能是由于Cu-N键的键长（化合物8）明显比Cd-N键的键长（化合物9）小很多,从而导致化合物8的结构更加稳定。化合物8的液体吸附实验表明:化合物8对H₂O、MeOH和EtOH分子展现了不同的吸附能力,使其在醇和水分离上有着潜在的应用价值。再者,荧光测试表明化合物9具有很好的荧光性质,可以通过荧光淬灭的方式来检测具有污染性的硝基类化合物。最后,我们选择了一个V型的有机配体H₂DCPB,将其和锌离子组装合成了一个pcu拓扑的二重穿插的三维多孔材料,[（Zn₄O）（DCPB）₃]?11DMF?5H₂O（10）。通过荧光检测的方式,化合物10对硝基爆炸物（三硝基苯酚）展现了非常灵敏的检测能力（Ksv=3.7×104 M-1）。值得注意的是,化合物10的发射光谱在较高浓度的三硝基苯酚里面出现蓝移现象,而在其他硝基化合物里却均为红移。