金属有机骨架(MOFs)，又称多孔配位聚合物(PCPs)，是一种新型功能性多孔材料，吸引了当今世界科学家们的广泛研究兴趣。科学家们围绕这个新兴起于本世纪初的课题，开展了大量的研究工作。与传统多孔材料相比，金属有机骨架材料具有一系列优点：丰富的结构类型，可调节的孔道尺寸(3-100)，高的比表面积(300-6500m2·g-1)，多种多样的化学组成以及可裁剪/修饰的骨架结构等。作为一种新型的功能材料，金属有机骨架材料在气体吸附，二氧化碳捕捉，能源气体(氢气、甲烷)储存，催化，药物传输，单分子磁体，分子识别，光学性质及选择性分离等方面具有潜在的应用价值，从而引起了社会各界的广泛关注。金属有机骨架材料的结构由单核、双核或多核的无机次级结构单元和有机配体连接而成。设计带有不同官能团(如氨基、硝基、磺酸基及氟基等)的有机配体，或者选择不同的金属中心，可以赋予金属有机骨架材料各种不同的功能。通过设计长度不同的有机配体，可以对金属有机骨架材料的孔道尺寸进行有效调控。通过后合成的方法，可以对金属有机骨架材料的骨架进行修饰，使骨架带有不同的官能团或者金属中心，从而改变金属有机骨架材料的功能。本论文从组装和功能研究的角度出发，设计合成了三种带有嘧啶基团的羧酸有机配体及卟啉羧酸配体，在溶剂热条件下，通过调节金属与配体的比例、调变溶剂的极性以及控制反应温度等方式组装得到了19个化合物。在对这些化合物进行结构分析以及基本表征的同时，我们探索了部分化合物的气体吸附与分离性能。本论文研究成果如下：(1)在溶剂热条件下，以4-(嘧啶-5-基)-苯甲酸、3-(嘧啶-5-基)-苯甲酸为有机配体，与过渡金属组装得到了十个不同结构的金属有机骨架材料(化合物1-10)。在化合物1中，六个硫酸根和八个铜原子配位形成八核铜簇的结构单元，1具有ant的拓扑结构，在[001]方向存在一条相互缠绕的双螺旋链，在[110]方向存在两条相反的螺旋链。化合物1的结构中存在3.45×4.03的一维孔道，1能吸附氢气、二氧化碳，而不能吸附氮气、甲烷，因而具有很好的二氧化碳/甲烷、二氧化碳/氮气选择性吸附分离性能。化合物1的二氧化碳吸附焓为47.7KJ·mol-1，高于大部分金属有机骨架材料。化合物2的结构中存在Cu2N2(CO2)4以及Cu2I2N4两种无机次级结构单元，同时存在两种不同配位模式的有机配体，具有新颖的(3,4,6)-连接的拓扑结构，表现出了较好的碘单质捕捉功能，可以迅速吸附和释放碘单质。3是具有dia拓扑结构的三维骨架化合物，具有较好的热稳定性能，可以稳定到350oC。化合物4、5是由相同的金属和配体，通过调节溶剂体系得到的具有相同无机次级结构单元的两个不同的二维层状化合物。6是具有双螺旋链的二维层状化合物。7、8也是相同的金属和配体通过调节溶剂体系得到的具有不同次级结构单元的一维链状化合物，9是二维层状化合物，10是一维链状化合物。(2)在溶剂热条件下，通过调节体系中的酸碱度、调变反应体系以及采用柱支撑的方法，以5-(嘧啶-5-基)-1,3间苯二甲酸为有机配体与不同的金属离子组装得到了八个金属有机骨架材料(化合物11-18)。11和12是同构化合物，11、12的结构中四个金属原子通过八个羧酸连接生成四核锰/锌簇无机结构单元，四核锰/锌簇连接十个有机配体分子。在化合物的结构中，有机配体有两种不同的连接方式，这两种有机配体分别连接三个四核锰/锌簇和两个四核锰/锌簇。结构分析表明化合物13是一个基于单核镉的二维层状化合物，结构中七配位的单核镉原子处于同一平面上，其轴向位置被DMA分子占据，通过柱支撑方法，向化合物13的合成体系中引入柱支撑配体如：吡嗪和4,4’-联吡啶，取代轴向配位的DMA分子，可以得到三维结构的化合物14和化合物15。其结构中镉原子都是采取七配位的单核镉配位模式。不同的是在14的结构中，单核镉原子配位一个吡嗪分子以及一个DMA分子；在15的结构中，单核镉原子和两个4,4’-联吡啶分子配位，连接方式的不同导致14的结构比较致密而15具有非常空旷的骨架结构。16-18所采用的金属源是硝酸铟以及硝酸铋，只有16得到了晶体结构。16具有二维层状结构，将单核铟简化为四连接点，该化合物具有sql拓扑结构。(3)以功能型的5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉作为有机配体，以硝酸铟为金属源，在溶剂热条件下组装得到了一个具有一维铟链结构单元的介孔铟-卟啉骨架材料(化合物19)。化合物19具有很好的热稳定性及水稳定性，我们对化合物19进行了系统的氮气、氩气、氧气、氢气、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷、丙烷等气体的吸附性能研究。化合物19的低温氮气、氩气吸附等温线是典型的IV-型介孔化合物曲线。在常温条件下化合物19表现出了很好的二氧化碳、乙烯、乙烷以及丙烷吸附能力。