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金属-有机多面体(Metal-organic polyhedra简称MOPs),是一类有机-无机杂化材料,其独特的结构,特定的空腔尺寸,以及在空腔中封装功能客体分子的特点,在气体吸附与分离、分子识别、药物运输、催化等领域中存在很大的应用价值。但是,MOPs仍存在骨架刚性不足、难以金属功能化等缺点,制约着它们在气体吸附与分离、催化等领域中的应用。本论文首次发现选择合适的端配体是一种对MOPs空腔笼进行金属功能化的有效途径,金属功能化可以显著提高MOPs的骨架刚性、气体吸附性能和催化性能。我们用3,6-咔唑羧酸(CDC)合成了六个八面体MOPs材料[Cu12(CDC)12(DMA)6(H2O)6]·xS(S=noncoordinated solvent molecules)(1),[Cu12(CDC)12(Apz)2(DMA)4(H2O)6]·xS(2),[Cu12(CDC)12(Pz)2(DMA)6(H2O)4]-·xS(3),[Cu12(CDC)12(Apz)2(DMA)4(H2O)6Cu0.5(H2O)6]·xS(4),[Cu12(CDC)12(Apz)2(DMA)4(H2O)6Ni0.5(H2O)6]·xS(5),[Cu12(CDC)12(Apz)2(DMA)4(H2O)6Zn0.5(H20)6]·xS(6),其中 Apz氨基,Pz是吡嗪,DMA是N,N-二甲基乙酰胺。全部端配体为DMA的1和部分端配体为Pz的3无法进行笼腔金属功能化,而部分端配体为Apz的2则允许Ni2+、Cu2+、Zn2+离子进入笼腔,形成4,5和6,但半径更大的(Ca2+、Sr2+、Ba2+、Co2+)等无法进入笼腔,表明2具有对Ni2+、Cu2+和Zn2+离子的选择性识别行为。4-6的比表面积分别为 381.5、417.9、303.2 m2/g,远大于 2 的 254.1 m2/g。2 和 4 对 CH4、C2H2、C2H4、C2H6气体的吸附测试表明笼腔金属化可以提高MOPs的气体选择性。其中,4对C2H2/CH4吸附选择性为210,高于2的143。同时,我们测试了 1-6的催化氧化苯乙烯开环反应。4,5,6具有较高的转化率,多次循环利用后,仍能保持较高的催化活性。而化合物1,2,3在多次催化之后,催化活性显著降低。本论文为MOPs材料的笼腔功能化提供了一种简便、有效的合成策略,为功能化MOPs材料在气体存储与分离、催化等领域中的应用提供新思路。