金属-有机框架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）是由有机配体和无机金属离子通过自组装构筑的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs的网络骨架中含有金属中心、有机官能团以及其可调节的多孔结构而使其在发光、吸附和磁性方面具有潜在应用前景。本文从三个方面设计合成具有功能性的MOFs目标产物。一、从设计具有功能导向的MOFs结构为出发点,选用金属离子作为结构的金属中心(Co²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、La³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Er³⁺、Tm³⁺),以柔性多羧酸和含氮有机配体作为结构的桥梁,合成结构新颖的二维和三维MOFs目标产物。二、通过调金属中心的种类和有机配体的长度实现调控MOFs目标产物的结构和功能,使其结构由二维结构向三维结构过渡,从互穿结构向单一非互穿结构的转变。三、通过对MOFs目标产物性质的研究揭示其结构与性能之间的关系。本文中,首先我们以金属离子作为MOFs的金属中心和柔性的含芳环的多羧酸有机配体作为主配体[4,4’-氧二苯甲酸（H₂oba）,4,4’-亚甲基双（氧）二苯甲酸（H₂mba）、4,4’-（1,3-双（氧）丙基）二苯甲酸（H₂pba）、5,5’-（亚甲基双（氧））二异邻苯二甲酸（H₄mopa）、5,5’-（1,2-双（氧）乙基）二异邻苯二甲酸（H₄eopa）、5,5’-（1,4-双（氧）丁基）二异戊酸（H₄bopa）、5,5’-（1,5-双（氧）二乙基醚）二异邻苯二甲酸（H₄oepa）、5,5’-（（1,4-亚苯基双（亚甲基））双（氧））二异邻苯二甲酸（H₄popa）]以及含氮环的有机配体作为辅助配体[4,4’-联吡啶、1,4-双（1H-咪唑基）-丁烷、1,4-双（（1H-咪唑基）甲基）苯（bbtz）]。成功合成了35个配位聚合物,对其晶体结构、X射线粉末衍射、紫外可见光谱、红外光谱、热重、荧光和磁性性质进行研究。论文主要工作如下:一、利用H₂oba、H₂mba、H₂pba和4,4’-bpy与金属离子Zn（II）合成四个MOFs:[Zn₂（oba）₂（4,4′-bpy）]·H₂O（1）,[Zn₂（mba）₂（4,4′-bpy）]·2H₂O（2）,[Cd₂（mba）₂（4,4′-bpy）₂]·4H₂O（3）,[Zn₂（pba）₂（4,4′-bpy）]（4）。结构分析表明,配合物1展示出二重互穿三维网状结构;配合物2和4展示出二重平行层互穿的二维网络结构;配合物3显示出具有一维通道的三维骨架结构。UV-vis漫反射光谱分析和荧光光谱分析结果表明,配合物1-4属于配体内电荷转移（ILCT）。配合物1-4的热稳定性分析表明,对于配合物3结构框架在300℃以下结构稳定,对于配合物1,2和4在400℃以下结构稳定。二、利用H₄mopa、H₄eopa、H₄bopa、H₄oepa、H₄popa、4,4’-bpy、bib、bbtz和金属离子Co²⁺和Zn²⁺合成了14个MOFs:[Zn₂（mopa）（MeOH）（COOH）]·DMF（5）、[Zn（mopa）_0.5（4,4’-bpy）（H₂O）]·H₂O（6）、[Zn₄（mopa）₂（bib）₂（H₂O）₂]·4H₂O（7）、[Zn（eopa）（4,4’-bpy）]（8）、[Zn₉（eopa）₄（Imidazole）（MeOH）₂（H₂O）₈]·7H₂O（9）、[Zn（bopa）_0.5（4,4’-bpy）]·2H₂O（10）,[M（bopa）_0.5（bib）]·4H₂O（M=Zn（11）,Co（12））、[Zn₅（bopa）_2.5（bbtz）₅]（13）、[M₂（oepa）（bib）₂]·3H₂O（M=Co（14）,Zn（15））、[Zn₃（oepa）_1.5（bbtz）₃]（16）、[Zn（popa）_0.5（4,4’-bpy）]·2H₂O（17）、[Zn（popa）_0.5（bib）]2H₂O（18）。结构分析表明,配合物5、13和16为三维网络骨架结构;配合物6、7和9为二重穿插三维网络骨架结构;配合物8为二维层状多重互穿得到的三维骨架;配合物10、11、12、14、15、17和18为三重穿插三维网络结构。配合物5-18的热稳定性分析表明,14个配合物的骨架可在400℃以下稳定存在。配合物5-18的固态荧光表明,12个锌配合物的强发射带属于ILCT。配合物10和17具有光致变色性能和热致退色性质。三、利用H₂mba和bib与锰离子合成了两个MOFs:[Mn₂（oba）₂（CH₃OH）（H₂O）]（19）和[Mn₆（oba）₆（bib）（DMF）₂（H₂O）₄]·（DMF）₂（CH₃OH）（20）。结构测试表明,配合物19为具有不规则通道的二维网络结构。配合物20为具有不规则通道的三维网络结构。对配合物19、20、Tetr-1、Hept-1和Hept-2进行了变温磁化率的测定以及恒温2K下磁化强度随着外磁场强度变化的测定,表明五个配合物中锰离子之间具有反铁磁相互作用。四、利用H₂mba和H₂pba与稀土金属离子合成了两个系列的Ln-MOFs:[Ln（mba）₃（H₂O）₃]（Ln=La（21）,Nd（22）,Sm（23）,Eu（24）,Gd（25）,Tb（26）,Dy（27）,Ho（28）,Er（29）,Tm（30））和[Ln（pba）_x（HCOO）_x]（Ln=Sm（31）,Eu（32）,Gd（33）,Tb（34）,Dy（35））。结构分析表明,配合物21-35为具有通道的二维网络骨架结构。配合物21-35的UV-vis和荧光光谱分析结果表明,配合物在230-290nm的强吸收峰是配体的特征吸收带,其中镧系离子显示特征吸收和发射波长。综上所述,我们从MOFs晶体结构设计的角度出发。一、选择过渡/稀土金属离子与柔性二羧酸配体合成了三个系列结构新颖的二维和三维配合物,分别对其结构和发光、磁性进行了研究;二、选择过渡金属离子与柔性四羧酸配体合成了一系列结构新颖的三维互穿到非互穿的配合物,分别研究了结构和发光性质,发现光致变色与互穿结构之间的关系。