金属-有机多面体（metal-organic polyhedra,MOPs）是继金属-有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）和分子筛之后,又一类新兴的多孔超分子材料。它们是通过分子多边形的共边、共顶点相互连接而形成的一类分立的金属-有机分子实体。MOPs具有较高的内外比表面积及纳米尺度的笼形结构,灵活的几何拓扑,可应用于不同领域,例如催化、气体分离、药物递送、分子传感等,也可以作为分子建筑块进一步构建扩展网络。多金属钒酸盐,简称钒多酸,是多金属氧酸盐的一个重要分支,由于其配位灵活性和结构多样性,更易于作为次级构筑单元构造孤立的分子实体。本论文通过选择不同核数的钒酸盐与双齿、三齿、四齿羧酸配体反应成功设计合成了12个钒多酸基金属-有机多面体,这些具有特定几何构型的金属-有机多面体是通过改变不同的温度,不同的溶剂比例在溶剂热条件下获得的,由于这类结构的固有特性,对其进行了离子交换和磁性方面的研究。1.受框架化学理论的启发,我们选用三连接的钒氧簇和直线型双齿羧酸配体H₂EDB作为起始反应原料,在溶剂热条件下,定向组装合成出两个具有分子四面体构型的超分子异构体,在溶剂中通过温度诱导可实现两个超分子异构体之间可逆的结构转化,化合物2由于具有5.4 nm的通道,可以通过离子交换机制将生物分子维生素B₁₂吸附在晶格中。[Me₂NH₂]₅[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）₄]（1）{[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）]₄（EDB）₆}^8-（2）{[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）]₄（EDB）₆}^8-（3）EDB=4,4’-（1,2-乙炔二基）二苯甲酸2.在溶剂热条件下,我们选用三连接的钒氧簇和面型三齿羧酸配体H₃TATB定向组装合成两例新颖的钒多酸基金属-有机多面体,并详细研究了化合物4对不同电荷、不同尺寸的染料分子的吸附性能,由于结构是阴离子骨架,只可以将阳离子染料通过离子交换作用吸附到孔道中,而对中性和阴离子染料不具备吸附效果。[NH₂Me₂]₄{[V₆O₆（OCH₃）₉（VO₄）]₄（TATB）₄}·（MeOH）₂₄（4）[NH₂Me₂]₈{[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）]₄（TATB）₄}·（MeOH）₈（5）TATB=2,4,6-三（4-羧基苯基）-1,3,5-三嗪3.在面导向构筑策略的指导下,我们选用三连接的钒氧簇和面型四齿羧酸配体定向组装合成了五个新颖的钒多酸基金属-有机立方体。其中,化合物8可以作为分子容器吸附阳离子染料,并且可以原位捕获芘分子以生成主-客体超分子复合物–化合物11。（NH₂Me₂）₁₆[（V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄））₈（BPTC）₆]（6）（NH₂Me₂）₁₆[（V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄））₈（ABTC）₆]（7）（NH₂Me₂）₁₈[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）)₈（EBTC）₆]·（SO₄）（8） （NH₂Me₂）₂₂[（V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄））₈（TPTC）₆]·（SO₄）₃（9） （NH₂Me₂）₂₂[（V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄））₈（ADIP）₆]·（SO₄）₃（10）（NH₂Me₂）₁₈[V₆O₆（OCH₃）₉（SO₄）)₈（EBTC）₆]·（SO₄）·（pyrene）₂（11） BPTC=1,1’-联苯-3,3’,5,5’-四羧酸 ABTC=偶氮苯-3,3’,5,5’-四羧酸EBTC=1,1’-乙炔基苯-3,3’,5,5’-四羧酸 TPTC=三联苯-3,3’,5,5’-四甲酸 ADIP=5,5’-（蒽-9,10-取代）双间苯二甲酸4.基于我们组之前工作的启发,在相似溶剂热的条件下,我们选择VOSO₄,NbCl₅,均苯三甲酸作为反应起始原料,合成了一种（3,4,5）-配位的三节点钒多酸基金属-有机多面体,其具有“拟约翰逊多面体”几何构型,其中多氧钒酸盐簇[NbV₅（SO₄）]充当5-连接顶点,[V₅O₉Cl]充当4-连接顶点,有机配体H₃BTC充当3-连接顶点。磁性研究表明该结构具有铁磁性。[NH₂Me₂]₃₀{[NbV₅O₆（m₃-O）₅（SO₄）]₄（V₅O₉Cl）₄（BTC）₁₂]}·（SO₄）₃（12）BTC=1,3,5-均苯三甲酸