金属有机框架材料（MOFs）,也被称为多孔配位化合物（PCPs）,是由有机配体与金属离子/金属簇连接组成的晶态多孔材料。自上世纪九十年代MOFs被发现以来,一直处于研究热点并取得了爆炸性的发展。由于MOFs具有结晶性、结构多样性、可裁剪性和超高比表面积等特点,使得MOFs在气体吸附分离、化学传感、质子传导、催化等领域具有潜在的应用前景。截至目前,已经超过20000例MOFs结构被报道,并且这一数字仍在增加。MOFs通过配位键将无机和有机构筑单元连接起来。无机单元可以是金属离子或者金属簇,而金属簇被广泛称为次级结构单元（SBU）,虽然连接物也可被视为几何上的SBU。有机单元（连接物/桥联配体）通常是含羧酸官能团的有机物,或者其它有机阴离子,如磷酸盐、磺酸盐和杂环化合物。随着研究者对MOFs的深入研究,人们已经由最初的发现新的结构转向MOFs应用方面的研究。本论文从MOFs的合成和应用出发,研究工作主要分为四个部分:在第一章,通过对MOFs文献的研究,我们介绍了金属有机框架材料的结构特点,合成方法及其MOFs在应用方面的进展。第二章中,我们利用4,4’,4"-硝基三苯甲酸（TCA）,3,5-二（2,4-二羧基苯基）苯甲酸（H5L）和3,5-二（2,5-二羧基苯基）苯甲酸（H5L1）三个有机羧酸配体作为主配体,同时引入1,2-二（4-吡啶）乙烯（dpe）、4,4’-联吡啶（4,4,bpy）等含氮配体与过渡金属Cu/Co/Ni/Cd/Zn等金属离子成功构筑了 10例新型金属-有机框架材料:{Cu₃（TCA）₂（dpe）₃（H₂O）₃}n 1{Co₃（TCA）₂（dpe）₃（H₂O）₆}n 2{Ni₃（TCA）₂（dpe）₃（H₂O）₆}n 3{Co₆（TCA）₆（dpe）₆}n 4{Ni₄（TCA）₂（dpe）₃.5（H₂O）₃}n 5{Zn₃（TCA）₂dpe}n 6{[Ni₄（HL）₂（4,4’-bpy）₃（H₂O）₂].H₂O}n 7{[Cd（H3L）（H₂O）₂]·（4,4 ’-bpy）·H₂O} n 8{[Co₂（HLl）（4,4,-bipy）（H₂O）].0.5（4,4,-bipy）.3H₂O}n 9{[Ni_1.5（H₂L1）（4,4’-bipy）_1.5（H₂O）₃]·2H₂O}n 10在本章中我们详细地介绍了这十例新型晶体的合成方法、晶体的结构分析,以及对晶体进行了基本的理化性质表征。在第三章中,我们选取了前面所述的1-3晶体,这三个晶体在构型上是同构的,金属中心分别是CuⅡMOF-Cu)、CoⅡMOF-Co)、NiⅡMOF-Ni)。通过紫外光谱测试,这三例同构晶体在450-800 nm之间具有很宽的可见光吸收范围。为了研究它们的半导体特性,我们对其进行了莫特-肖特基测试。由于这三例晶体的导带位置比将CO₂还原为CO需要的电势更负,从理论上来说这三例晶态材料可以作为光催化还原CO₂反应的催化剂。为此我们对这三例进行了一系列的光催化还原CO₂的实验,实验结果表明MOF-Ni在光催化还原CO₂中表现出极高的催化活性以及高选择性,其光催化还原CO₂为CO的选择性高达97%,超过了绝大数已经报道的MOF基催化剂。通过光电流和交流阻抗实验,我们发现MOF-Ni 和 MOF-Co 的光生 电子效率和电荷转移速率明 显高于 MOF-Cu。此外,我们进一步通过密度泛函理论（DFT）研究这三例晶态材料在光催化还原CO₂中表现差异的原因。计算表明由于MOF-Ni与CO₂之间存在高结合能以及在光催化还原CO₂的竞争反应中的高能垒使其光催化性能优于另外两例晶体。这一反应体系不仅为我们研究不同金属中心的MOF对于光催化还原CO₂的影响提供了很好的模型,也为我们在分子模型上研究光催化还原CO₂反应机理提供了更多见解。这一成果顺利的发表在国际著名学术期刊ACS Catalysis上（影响因子为11.384）。在第四章中,我们选取第二章中合成的晶态材料9和10作为电催化析氧反应的催化剂,并对这两例晶态材料的电催化析氧性能进行了测试。实验结果表明与晶态材料10相比晶态材料9表现出良好的析氧性能,晶态材料9在10 mA cm 2电流密度下的过电势为395 mV,其塔菲尔斜率为68 mV/dec。该研究成果发表在国际知名期刊Journal of Solid Sate Chemistry上（影响因子为2.179）。