金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类由金属中心和有机配体通过配位键形成具有周期性无限网络结构的晶态材料。MOFs不仅具有优美的拓扑结构,还呈现出超高的比表面积,并且可以通过配体修饰获得功能多样的MOFs材料。近几年,研究者通过在MOFs材料中引入不同的功能基团和金属离子,使其功能多样化,在质子传导、二阶非线性光学、催化、铀酰吸附等领域都具有广泛的应用。本论文中选用2,2’-联吡啶-5,5’-二羧酸(H2-BPYDC)、4,4’-联苯二羧酸(H2-BPDC)和4,4’-二吡啶胺(DPA)配体构筑金属-有机骨架材料。利用这三种配体与过渡金属离子(Fe(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Zn(Ⅱ))反应合成出了一系列MOFs材料,并通过X-射线单晶衍射和红外光谱对其进行了结构表征,并对一些化合物进行了质子传导、电催化、气体吸附和二阶非线性光学效应等性能的研究,发现一些MOFs化合物显示出了材料的一些特性。本论文中合成了11个化合物,它们的分子式如下所示:{[Fe(H-BPYDA)(C2O4)]·(Me2NH)0.5·2H2O}n(1){[Co(H2-BPYDA)(C2O4)·(Me2NH)0.5·2H2O}n(2){[Zn(H2-BPYDA)(C2O4)]·(Me2NH)0.5·2H2O}n(3){(Me2NH2)2[Zn6(μ4-O)(ad)4(BPDC)4]}n(4){[Ni(DPA)2(CrO4)(H2O)]·2H2O}n(5){[Co(DPA)2(CrO4)(H2O)]·2H2O}n(6)[Ni(DPA)2(CrO4)]n(7)[Co(DPA)2(CrO4)]n(8)[Ni(DPA)2(W04)]n(9)[Co(DPA)2(WO4)]n(10)[(H2-DPA)2(SiF6)]n(11)本论文主要分为四个章节:第一章为前言部分,主要介绍了金属-有机骨架的研究背景、合成方法、分类及其在气体吸附分离、铀酰吸附、质子导电、电催化和二阶非线性光学效应上的应用,并对本论文的选题根据和意义做了简要概述。第二章利用2,2’-联吡陡-5,5’-二羧酸配体与金属离子反应,在辅助配体草酸的存在下合成了三个异质同晶化合物1、2和3。选择这两种配体的目的是为了通过羧酸基团的质子传递来获得质子传导材料。通过对化合物1、2和3的结构分析,可知其为一维链状结构,这些一维链通过氢键相连而形成具有一维孔道的三维超分子结构,溶剂水分子在孔道中通过氢键作用形成一维氢键水链,因此,这些化合物可能会表现出质子传导性能。我们对化合物1、2和3进行了质子导电性能测试,化合物都表现出一定的质子导电性能,化合物1在85℃和98%RH(RH表示相对湿度)条件下,电导率达到了1.14×10-3 S cm-1。铀矿开采和核能发电过程中,都会产生含铀酰的废水,因此水相分离铀酰是该领域的一个重要的研究课题。我们课题组以前利用4,4’-联苯二羧酸和腺嘌呤合成了一个水稳定的化合物4,化合物4为具有一维孔道的三维结构,并且未配位的羧酸氧原子指向孔道,因此该材料对水溶液中铀酰的去除提供了可能,详细的铀酰吸附分离实验表明,该化合物在pH=4时的最大铀酰吸附量为114.7mg·g-1,且能快速去除铀酰离子,为MOFs材料应用于铀酰离子的水相分离提供了新的样板材料。第三章介绍了以4,4’-二吡啶胺(DPA)为配体合成的化合物5-11,选择4,4’-二吡啶胺是由于它含有两个吡啶氮原子,与二价金属离子配位能形成比较稳定的化合物。并且在该体系中还引入了无机阴离子CrO42-和WO42-,进一步增加了化合物的稳定性。化合物5和6为异质同晶结构,为类金刚石结构,该单一类金刚石三维结构内大部分的孔空间没有被溶剂分子填充,所以化合物表现为四重穿插结构,因此其有效孔很小。在这两个化合物中,无机阴离子作为单齿配位的终端配体。化合物7-10为Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子构成的异质同晶结构,在这些化合物中,无机阴离子作为双齿配位的桥连配体,金属离子在DPA配体和无机阴离子的桥连下形成了三维的结构。化合物7-10都表现出一定的催化产氧能力,并且在1M KOH溶液中,化合物8表现出较好的析氧性能,当电流密度为10 mA cm-2时,过电位为398 mV,塔菲尔斜率为100.12 mV dec-1、化合物11是六氟化硅离子被H2-DPA阳离子通过氢键桥连形成的一维螺旋链结构。该化合物结晶于非中心对称的结构,因此研究了其二非线性光学性能,其二阶非线性光学效应的强度是磷酸二氢钾(KDP)参考材料的的1.4倍,是一种较好的二阶非线性光学材料,最后对它的二阶非线性光学效应产生的机理进行了研究。第四章对本论文的工作进行了总结和展望。