金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs），作为一类新兴的材料，一般是由无机金属结构单元和有机结构单元相互交替连接而构筑的。本论文主要介绍了两种具有不同性质的该类材料，一种是由轮桨型的双核铜簇及包含苄氧基的四齿羧酸配体构筑的具有优良二氧化碳气体吸附性质的化合物，另一种是通过在材料中同时引入稀土金属铕离子及铽离子，与含炔基的三羧酸配体构筑的具有白光发射及温度传感性质的金属有机框架材料。此外，我们还开展了水溶液中荧光有机探针分子对重金属离子及焦磷酸根（pyrophosphate anion，PPi）离子的检测研究，并将其应用在生物细胞中。实验结果表明，该荧光小分子不仅生物无毒，而且其对特定的离子有较高的检测灵敏度和选择性，预示着其在生物体内外检测方面有潜在的应用价值。具体地说，本论文的研究工作主要分为以下三个部分：1、双核铜与四齿羧酸有机配体构筑的具有优良二氧化碳气体吸附性质的金属有机框架化合物：本文利用半刚性的5-(3,5-二羧基苄氧基)-间苯二甲酸作为有机连接单元，双核铜簇[Cu2(COO)4]作为金属结构基元，设计合成了具有nbo拓扑结构的多孔金属有机晶体材料。单晶X-射线衍射分析表明，该化合物结晶在单斜晶系，所属的空间群为P21/c。氮气吸附测试表明，该化合物拥有较大的比表面积（1773m2/g），在273K，0.95bar的条件下，化合物对于二氧化碳气体有很高的吸附能力（170cm3/g），并且在低压区测得的CO2/N2分离比是20.6，说明在该条件下，化合物对这两种气体具有良好的分离效果。此外，我们还对材料做了循环吸附二氧化碳气体的测试，反复循环6次后，材料对二氧化碳气体仍然具有很好的吸附能力。为了进一步提高二氧化碳的吸附量，本文将碳纳米管引入到晶体材料中，使碳纳米管管壁与晶体结构之间形成利于吸附二氧化碳分子的超微孔结构，从而使该复合材料在273K，0.95bar条件下的二氧化碳吸附量达到210cm3/g。2、稀土铕离子及铽离子双掺的金属有机框架材料的白光发射及温度传感性质的研究：在溶剂热的条件下，设计并合成了一系列稀土铕离子和铽离子双掺的金属有机框架化合物，编号分别为1，2，3，4，5，6，7，8。通过调变原料中两种金属离子的掺入比例，实现了在紫外光照射下，荧光由蓝色到红色的调变，并且当Eu3+与Tb3+的掺入比例为0.5%:99.5%时，得到了具有白光发射性质的化合物4（Tb0.995Eu0.005CPEIP），CIE坐标值为（0.34，0.31），这与标准值（0.33，0.33）非常接近。随后，我们研究了化合物4的温度传感性质。结果表明，当温度在80-330K的范围内，荧光的颜色由橙色过渡到红色，充分证明了该类材料在温度响应方面有着潜在的应用价值。在低温区80-175K的范围内，通过数据拟合，我们发现ITb/IEu与温度T之间呈现出如下的线性关系：T=175.0-159.1ITb/IEu可见，该类化合物可以被用作低温区的荧光比率计。3、荧光有机探针分子对生物体内外重金属离子及焦磷酸根（PPi）离子的检测：构筑金属有机框架材料的有机配体，如果结构中包含大的共轭体系，就会产生迷人的光学性质。而这种有机小分子本身处于游离的状态时，在外界能量的激发下，可以发生电子在能级间的跃迁，从而发射特征的荧光或磷光。本研究基于一种四齿羧酸9,10-双-(3,5-二羧基苯乙炔基)-蒽（4s）有机小分子，利用结构中包含的蒽环共轭体系、炔基及羧基基团，将该化合物用作铜离子、铅离子及PPi离子的荧光探针。在水溶液中，铜离子或铅离子的存在可以使该化合物在475nm的特征发射峰处出现明显的荧光淬灭现象。这可能是由于结构苯环上的羧基与铜离子或铅离子形成了络合物，抑制了电子在能级间的跃迁，从而使荧光强度显著降低。此外，我们在形成的铜-羧酸络合物的体系中加入PPi离子，由于焦磷酸根较强的络合能力，使铜离子被PPi离子络合，从而使探针分子再一次游离到水溶液中，而使荧光恢复。我们还将该类检测应用到生物活细胞中，发现该化合物对细胞的毒性很低，拓展了该化合物的应用范围。本论文主要关注金属有机框架材料在气体吸附及荧光发射性质方面的应用，利用晶体工程学原理，通过选择适宜的金属和有机配体，不断优化实验合成条件，仔细分析讨论产物的结构特点，最终得到了具有特定结构和优异性质的金属有机框架材料。此外，我们还对荧光探针分子在离子检测上的应用做了初步研究，进一步证明了结构对于性质的决定作用，为多孔材料中有机配体的设计及合成提供了一些新的思路。