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金属有机凝胶(metal-organic gels, MOGs)和金属有机骨架化合物(metal-organic framewoks, MOFs)都是由金属离子和有机配体自组装形成的有机-无机杂化材料。MOGs和MOFs综合了有机、无机和纳米材料的优良性质,具有良好的光学、电化学、催化和吸附等功能特性,并且在形态和结构上具有灵活的可调性。目前,基于二者的优良特性,在分析化学、吸附科学以及催化等领域已有广泛的应用。本文基于含有羧基和三联吡啶的配体Hcptpy(4-[2,2’:6’,2"-三联吡啶]-4’-苯基羧酸)与金属Zn2+的作用开展了两方面的研究：常温下合成了发光MOGs并将其应用于阴离子识别和晶体生长介质；水热条件下可控合成了Zn-Hcptpy发光微米花MOFs,并用于选择性的识别含硫氨基酸。具体研究内容如下：一、发光金属有机凝胶(Zn-MOGs)的合成及应用1.Zn-MOGs的合成及其在阴离子识别中的应用 在有机碱三乙胺(TEA)介质中,双齿配体Hcptpy与金属锌离子形成Zn-Hcptpy配合物,再通过氢键、π-π堆积、金属一金属作用等非键作用得到发蓝色荧光的Zn-MOGs。考察了浓度、温度、时间等条件对Zn-MOGs形成的影响,确定了纤维状Zn-MOGs的内部结构。基于不同的阴离子对Zn-MOGs中心金属离子(Zn2+)的不同亲和性,将Zn-MOGs作为阴离子识别探针,通过Zn-MOGs的物理状态和荧光、颜色等变化,建立了同时可视化识别F-、Cl-、Br-、I-、SCN-、N3-、PO43-、CO32阴离子的分析方法；并利用软硬酸碱原理对识别机理进行了详细的解释和讨论。2.MOGs向MOFs的转化 实验发现,Zn-Hcptpy MOGs可以作为晶体生长的介质,实现MOGs向MOFs的转化。在Zn-Hcptpy MOGs中加入不同的金属离子(如Cr3+[3d3]、Mn2+[3d5]、Fe3+[3d5]、Co2+[3d7]、Ni2+[3d8]、Cu2+[3d9]、Cd2+[4d10]、 Hg2+[5d10]),一定时间后,Ni2+和Cu2+使Zn-MOGs的结构坍塌,其中Fe3+和Cu2+使凝胶变成溶胶状态,而Co2+和Ni2+使MOGs完全裂解转变成由许多小颗粒自组装形成的八面体Co(Ni)-MOFs。元素分析、XRD、SEM等表征表明MOGs的纤维结构完全被破坏,在结构和形貌转换过程中发生了金属离子交换,Zn2+被Co2+(Ni2+)完全置换出来,Co2+(Ni2+)与配体重组得到干净无杂质的八面体MOFs。与其他金属离子相比,由于Co2+和Ni2+不饱和的最外3d电子层有很强的吸电子能力,能够与配体配位结合形成稳定的八面体晶体,从而置换出Zn2+。Zn-MOGs不仅作为了MOFs生长的介质,还为MOFs生长提供了所需的前驱体,实现了从分子水平上的结构转换。二、Zn-Hcptpy微米花MOFs的可控合成及其在选择性识别含硫氨基酸中的应用在120℃水热条件下,以Zn12+和多齿配体Hcptpy为原料,一步合成了由微米片自组装的微米花。利用有机碱三乙胺(TEA)调节反应体系的pH值,实现了Zn-Hcptpy产物不同形貌和结构的可控合成。研究了微米花从配位成核到交叉针状结构的形成,再自组装形成花球的生长机制。基于微米花Zn-Hcptpy MOFs中配位不饱和Zn2+对含硫氨基酸中S的强亲和作用形成稳定的Zn-S键,导致Zn-Hcptpy MOFs的固体黄色荧光被有效的猝灭,实现了Zn-Hcptpy MOFs对含硫氨基酸的选择性识别。