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金属有机骨架材料(MOFs)，是金属离子或者金属簇通过配位键与多齿配体相连接而形成的孔性晶态材料。与传统的沸石和活性炭相比，MOFs具有大的比表面积、可调节的孔尺寸以及各种功能性位点。超高的孔性有利于其能源环境相关气体（氢气，甲烷和乙炔等）的吸附存储，可调节的孔道使其在气体存储与分离，催化，药物输送等方面具有潜在的应用前景。在MOFs的各种应用中，其甲烷的存储是最有可能实际应用的一种，巴斯夫(BASF)已经商品化了几种原型的MOFs，几种展示的甲烷车载存储系统都使用了BASF的MOFs材料。 MOFs拥有一个重要的特点就是结构的可精细调控性，很多的MOFs作为平台能针对一些性能进行系统的调控。MOF-505作为一个蓝图是一个非常优秀的平台。为了提高室温下MOF-505相似物的乙炔和甲烷存储能力，本论文使用了具有不同官能团的配体。 使用极性的酰胺键取代炔基得到了一个MOF-505的类似物MOF-1。因为改变了MOF的内部孔道环境，从而提高了乙炔分子与材料的作用力，MOF-1在296K和1bar条件下展示了最高的乙炔存储能力222.4cm3/g，相比同构的MOF-A，乙炔存储能力提升了39％，相比原来室温下乙炔存储能力最强的HKUST-1提升了10％。酰胺键作为新的乙炔的强大的吸附位点也被GCMC模拟和第一性原理计算所证实。 合成了萘环功能化的MOF-2。相比于蒽功能化的PCN-14，其35bar的甲烷体积存储能力从195cm3cm-3提高到了204cm3cm-3，65bar的存储能力从230cm3cm-3提高到了245cm3cm-3。这说明MOF-2与PCN-14相比具有更平衡的材料密度与孔体积。虽然MOF-2能显著的提升甲烷的高压存储能力，但是其甲烷的工作能力却提升较小，因为PCN-14和MOF-2具有几乎相同的5bar的甲烷存储数据:73cm3cm-3。 草酰胺键取代了MOF-2的萘环得到MOF-3。MOF-3的5bar数据从73cm3cm-3减小到了53cm3cm-3，这样通过使用极性的酰胺键取代了共轭的萘环就得到了一个工作能力为194cm3cm-3的MOF-3。这说明在恰当的孔道中固定一些极性的官能团能有效的在室温下提升高压甲烷的存储密度和工作能力。 将苯环和吡啶与酰胺键结合起来获得了MOF-4和MOF-5，其甲烷的工作能力得到了进一步的提升:197和198cm3cm-3，这两个数据都是目前所有报道的材料中在室温下甲烷工作能力最高的。