随着核工业的大力发展,产生了大量的乏燃料有待处理。乏燃料的循环再利用是保障核能安全高效运作至关重要的一步。锕系元素作为乏燃料中占比最多的元素,也是核燃料循环中的关键元素,具有放射毒性与化学毒性双重毒性,半衰期长。因此研究锕系配位与成键特性以及开发锕系材料的应用,具有重大的科学意义以及现实需求。进一步地设计合成耐辐照、空气稳定的新型锕系材料,对拓宽对锕系元素的认识,为锕系固化与再利用提供了一定的研究基础。本文通过选取以锕系元素中最具代表性的铀元素作为金属节点与含硫羧酸配体,使用溶剂热的方法,通过调节反应条件合成了两例新型铀酰金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）,并通过一系列表征确认了其结构及物化性质,并研究了其物质结构与应用之间的联系。具体研究工作如下:（1）在阶段性控温的溶剂热条件下,以三齿配体2,4,6-三[（对羧基苯硫基）]-1,3,5-三嗪与六水合硝酸铀酰为起始物,成功通过原位反应合成了首例锕系金属有机互锁超分子笼,基础笼体是由四个具有六角双锥配位模式的铀酰离子和六个双齿柔性配体组装而成的。每个笼体还通过机械键与六个相邻的笼体互锁,形成第一例由零维到三维（0D→3D）的f元素金属有机配位超分子笼基金属有机框架材料（命名为SCU-14）。通过单晶解析发现存在由连续互锁构建带来的贯穿整个结构的长程π-π堆积,这一结构基础提供了可预见的供载流子迁移的传输路径。通过研究发现SCU-14是一种极其罕见的本征半导体超分子笼材料,具有较宽的带隙,为2.61eV。结合由铀元素及互锁结构带来的高X射线阻滞能力,SCU-14探测器可以有效地将X射线光子转换成电流信号,并呈现出54.93 μC Gy-1 cm-2的良好灵敏度。此外,在连续高强度的X射线照射下,SCU-14仍然可以保持较好的稳定性与探测能力。（2）在恒温溶剂热的条件下,以含可原位反应的巯基的单齿配体4-巯基苯甲酸为起始物,成功合成了一例二维层状铀酰金属有机框架材料（命名为SCU-15）。每个铀酰离子与三个原位生成的柔性二齿配体以及一个N,N’-二甲基甲酰胺（DMF）分子配位。值得注意的是,这一例材料的单晶（SCU-15 SC）尺寸可通过调节反应条件达毫米级。通过研究发现,该材料属于宽带隙半导体,实验光学得带隙（2.75eV）与理论计算得带隙（2.48eV）相匹配。结合理论计算,发现配体上硫原子与金属铀原子之间存在着电子转移。由于具有较高的有效相对质量以及较宽的带隙,SCU-15 SC呈现出较优秀的X射线光电导效应。且基于优越的单晶相材料较小的缺陷,SCU-15 SC有着高出同种压片材料（SCU-15 PP）一个数量级的载流子迁移率与寿命积（μτ=2.18×10-3 cm2 V-1）与更低的检测下限。