具有密度低和比表面积高等特性的纳米孔洞金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)是一种新型的多孔晶体材料。最近,国际上报道了一种基于MOFs的新型药物缓释系统,与传统药物缓释系统相比,MOFs具有固载率高且缓释可控等优势。然而,不管是传统的药物载体,还是基于MOFs的新型药物载体,都很难将药物以高浓度运输到人体需要治疗的部位,因为在药物运输到患病部位之前就已经在体内经过血液循环而稀释,如抗癌药的运输。多孔磁性核-壳复合物,在许多领域得到了广泛应用,它结合了壳的多孔性和核的磁学性双重优势。由于MOFs材料拥有其它孔材料所不能及的独特性质,所以设计和合成基于MOFs多孔磁性核-壳结构是合理的,这种磁性复合物将会在可循环利用催化、磁性分离、靶向载药以及磁共振成像等领域具有潜在的应用前景。然而,由于MOFs材料在很多情况下是不稳定的,所以,制备以MOF为核、无机材料为壳的结构是很困难的,同样,制备以MOF为壳、无机材料为核的核-壳结构也具有很大的挑战性。在本论文中,我们提出了一种简便可控的方法设计和合成新型的磁性核-壳MOF微球Fe3O4@MOF,并研究了这种磁性微球潜在的应用价值。本论文主要内容有如下四点：1.通过基于配位的后合成改性策略合成了一种新型的功能化MOF,并研究了其对污水中重金属Hg2+的去除,[Cu3(BTC)2(H2O)3]n (HKUST-1)骨架中的配位不饱和金属Cu(Ⅱ)中心的存在,使对HKUST-1进行选择性功能化修饰提供了可行性,所合成的巯基功能化的[Cu3(BTC)2]n对污水中Hg2+具有非常高的吸附能力(Kd= 4.73×105 mLg-1,718.14 mgg-1),我们希望这种巯基功能化MOFs将会为污水中重金属去除等环境保护方面带来一种有效的方法。2.在低温下,通过传统的电加热方法合成了一种新型的磁性MOF复合物Fe3O4/Cu3(BTC)2,实验结果证明Fe304纳米颗粒被成功地包覆在Cu3(BTC)2 (HKUST-1)晶体材料里面,所制备的磁性复合物既具有良好的磁学性质又具有多孔性,在靶向载药和磁性分离方面具有很大的应用前景,实验发现每克复合物能够装载0.2 g抗癌药尼美舒利,在模拟体温为37℃的生理盐水中,药物完全从载体中释放出来需要11 d。由于这种Fe3O4@MOF磁性纳米复合物既具有磁响应性质又具有可调的孔道结构,我们期望这种磁性纳米复合物将会为靶向载药、磁共振成像和磁分离等领域提供一个有效的平台,据我们所知,这是基于MOF材料应用于靶向载药系统的首例。3.通过简单、可控的层层自组装的方法合成了一种以MOF为壳的多功能核-壳磁性微球Fe3O4@Cu3(BTC)2,从扫描电镜和透射电镜图片中可以清楚的看到所制备的产品是单分散的,磁性核Fe304都被均匀的包在规则的Cu3(BTC)2壳里面,且Cu3(BTC)2壳层的厚度随着包裹的层数增加而变厚。此外,通过后合成改性的方法,对磁性微球的壳层进行巯基功能化修饰,并对巯基功能化修饰的微球在磁性分离和污水中重金属离子的选择性吸附两方面进行了研究,研究发现对污水中Hg2+和pb2+具有特别好的选择性吸附能力。这种基于MOF的新型Fe3O4@MOF磁性材料将会带动应用于人体血液中或活组织中重金属中毒解救材料的发展。4.在健康领域,一个重要的挑战就是制备出一种无毒、高效的药物缓释载体,本论文同样采用简单、可控的层层自组装的方法成功的制备出基于铁的无毒MOF磁性核-壳微球Fe3O4@MIL-100(Fe),从它的扫描电镜和透射电镜图片中可以清楚的看到包覆在磁性核上的多孔MIL-100(Fe)壳层的循环数目从10层到40层时,磁性微球壳层的厚度可被调控在30-400 nm。令人惊奇的是,每克Fe3O4@MIL-100(Fe)磁性微球载体可装载尼美舒利0.65 g,在模拟体温37℃生理盐水中,药物完全从载体中释放出来需要22d。由于基于铁的Fe3O4@MOF(Fe)磁性微球具有无毒的性质和良好的磁学性质,同时具有不同寻常的药物固载率,使它们成为靶向载药理想的候选材料。