运用晶体工程学原理,设计组装具有不同网络结构的金属有机框架晶态材料,并研究其在发光、分子基磁性材料、气体的选择性吸附、分离与存储、选择性催化、化学传感器等领域的应用,是目前化学、物理学、材料学及生命科学等学科的前沿基础研究课题。如何在分子水平上探索金属有机框架晶态材料的组装规律和理化性能,并将其应用于设计合成具有特定结构和功能的晶态材料,实现对其结构乃至物性的调控,是该领域研究的最重要的主题之一。本论文选取半刚性的V型芳香羧酸、对称/不对称、异构芳香羧酸为有机结构基块,通过实验探索,设计合成出了四个系列共计28例金属有机羧酸框架晶态材料,并对系列晶态材料进行了结构分析和光谱、热稳定性方面的分析和表征,筛选出了部分系列金属有机框架晶态材料,研究其光催化及气敏性能,总结了其中规律。本论文全文共分4章。第一章,主要阐述了金属有机框架晶态材料的研究进展、特征分析、分类及在材料领域里的不同应用价值,并对本论文的选题意义和所取得的结果做了总结。第二章,首先对金属有机框架晶态材料的合成方法进行了总结,然后针对本论文中选取的不同类型的有机羧酸构件及不同类型的金属离子,采用不同的合成策略,合成出28种未见文献报道的晶态材料,并对具体的合成过程进行了描述和总结。第三章,首先通过X-射线单晶衍射技术对所获得不同系列的金属-有机羧酸框晶态材料的晶体结构进行了测试,结构分析表明：晶态材料1是双核轮桨[Zn2(COO)4]次级构建单元构筑的二重穿插pcu网；晶态材料4为基于[Zn5(η2-O)2(μ2-η1:η1-CO2)]2-五核簇形成的三维6-连接sxd网络；晶态材料5a和5b,是一对拓扑异构体,分别为未见文献报道的(3,4)-连接的三维结构和(3,4)-连接二重穿插的三维网络；晶态材料6是一例新的不同于5的(3,4)-连接三维拓扑结构；晶态材料11为一例新的基于[PbⅡ6(μ4-O2-)2]8+铅氧簇的8-连接自穿插拓扑网络；晶态材料12是一维杆形Pb-O-Pb链状构建单元形成的(4,5)-连接的三维结构；晶态材料23是三维(3,5)-连接hms网；晶态材料24是(4,6)-连接的三维网络；晶态材料26为(3,4,5,6,7)-连接的三维结构；晶态材料27为(4,5)-连接的三维网络；晶态材料3,8,22为类似的二维44-sql层状结构；晶态材料25是含有一维开放式隧道的二维层；晶态材料20和21为异质同构体,是由异手性螺旋链交替连接形成的二维层；晶态材料2,9,10,13,14和19,分别为形态各异的一维链状结构；晶态材料7和16则是零维的双核结构,通过存在于低维结构中的氢键或芳香环的堆积作用将其拓展为高维超分子结构；晶态材料15,17和18分别与晶态材料1,3和5b为同质异构体；进而对上述结构进行了总结；其次,测试了晶态材料1-8,11,12,24-27在室温下的固体荧光发射谱；16,17,18和19的变温磁化率及1-12,18,24-27的热稳定性,结合实验测试结果初步探讨了上述晶态材料的构效关系。第四章,首先对金属有机框架晶态材料在光催化和化学传感器方面的研究进行了概括；然后,以氙灯为模拟太阳光源,以甲基橙、刚果红和罗丹明B等有机污染物的光催化降解实验为观测平台,研究了晶态材料1,4,6和15,16,17的光催化性能,发现上述晶态材料对三个污染物都产生了不同程度的降解,在相同测试条件下,晶态材料4对刚果红、罗丹明B的脱色率分别达到95.7%和91.0%,晶态材料1对刚果红、罗丹明B的脱色率分别达到91.8%和89.5%,晶态材料16罗丹明B脱色率分别达到95.4%,表明该类晶态材料具有作为新型光催化材料的潜质；其次,筛选Cu(Ⅱ), Co(Ⅱ)部分系列金属有机羧酸框架晶态材料15,16和18,对其气敏性质进行了研究,发现晶态材料15和18对甲醇饱和蒸汽具有明显的正响应性,晶态材料15元件对甲醇气体表现出较高的灵敏性,但线性较差,而晶态材料18对甲醇气体表现出适中的灵敏性,而且在较大的浓度范围内的线性较好,为晶态材料在化学传感器方面的应用提供了实验依据。总之,本论文的所得研究结果不仅丰富了晶体工程学与材料化学的研究内容,而且也对有目的设计、合成结构各异且具有特殊性能的金属有机羧酸框架晶态材料具有重要的借鉴价值。