由于其在众多领域具有潜在的应用价值，金属-有机框架材料（MOFs）被广泛研究。研究热点已经从最初对新颖结构的报道转向深入的功能性研究。如何通过合理的设计获得具有特定性质的金属-有机框架材料具有重要意义。该领域的一些重要问题仍然需要进一步研究，包括骨架电子分布对气体吸收的影响、取代基对材料性质的影响、主客体相互作用对客体分子性质的影响、如何实现MOFs材料的可控合成和产业规模化制备、如何提高材料的气体吸收性能、如何在兼具多孔性的同时挺高材料的稳定性以及如何实现MOF多孔材料的催化剂担载等。本文选用了一些含氮含硫的富电子杂环配体用以合成含氮或含硫的金属-有机框架化合物。目的之一，研究反应条件对反应底物的影响，实现材料的定向设计和可控合成；目的之二，研究取代基对金属-有机框架材料性质的影响，包括氢气存储、二氧化碳吸附、空气或水稳定性，在此基础上，得到具有高稳定性和良好吸附性能的金属-有机框架材料；目的之三，研究MOFs主体材料与客体分子之间的相互作用，以期得到具有特定功能的金属-有机框架材料。我们通过改变反应溶剂的尺寸，实现了从互穿化合物IFMC-27到预先设计的非互穿化合物IFMC-28的可控合成。正如我们所期待，含硫的化合物IFMC-28展示了不寻常的Cu²⁺金属离子选择性吸收，可以将Cu²⁺离子从混合的过渡金属离子中分离。化合物IFMC-28也被用作金属离子色谱分离柱，成功分离了Cu²⁺和Co²⁺离子。我们用ADF计算方法，在理论上探究了金属离子的可能吸附位点，得到的结论支持了我们的实验结果。这是第一次MOFs材料被用于选择性吸收和分离过渡金属离子。Zn₄O（DMTDC）₃（DMF）₃·3DMF （IFMC-27）Zn₄O（DMTDC）₃·7DEF （IFMC-28）H2DMTDC:3,4-Dimethylthieno[2,3-b]thiophene-2,5-dicarboxylic acid我们定向设计合成了一个包含疏水苯基的MOF-5类材料，由于苯环的存在，材料表现出了明显的抗潮湿性和水稳性。我们对材料的氢气吸附进行了测定，结果显示，在77K，1bar条件下，与MOF-5和IFMC-28相比，IFMC-29的氢吸附量大幅度提高。Zn₄O（MPTDC）₃·4DEF （IFMC-29）H2MPTDC:3-methyl-4-phenylthieno[2,3-b]thiophene-2,5-dicarboxylic acid我们发现具有纳米管结构的IFMC-8可作为主体材料来调节Alq3发色团的荧光性质。不同Alq3分散水平的Alq3@IFMC-8复合材料表现出从绿光到蓝光宽范围可调节的荧光发射。更重要的是，在乙醇溶液中的Alq3进入到IFMC-8后其激发态寿命被有效延长。在IFMC-8中，Alq3发生蓝移被归因吸附在孔道中处于激发态的Alq3分子有较小的几何扭转。而激发态寿命增加是因为被限制在纳米孔道中的Alq3分子相对于乙醇溶液中自由的Alq3分子无辐射跃迁被减弱。Alq3@IFMC-8复合材料具有较宽范围可调控的蓝移发射和延长的荧光寿命有助于组装具有不同荧光发射的Alq3发光器件。[Zn2（HBTT）Cl₂] CH3OH3DMA（IFMC-8）H3BTT:1,3,5-Tris（2H-tetrazol-5-yl）benzene我们已经成功合成了一个包含罕见[Mo₆O₁₉]^4-单元的多酸柱撑型纳米笼型结构和一个多酸模板的金属-有机框架。MoV的存在已经通过价键计算/电荷守恒已经可见光吸收特征得到证明，[Mo₆O₁₉]^4-可被看作[Mo₆O₁₉]^2-的还原态。在化合物PMOF-1中，6个多酸阴离子，12个Ni²⁺金属离子，以及8个BIMB配体围成了一个纳米尺寸的笼型结构，更有趣的是，来自八个BIMB的苯环赋予了这个笼型结构具有明显的厌水的特征。这种多酸基的厌水笼型结构是非常罕见的。此外，化合物PMOF-1的禁带宽度和循环伏安性能已经被研究，展示其可能是潜在的宽带半导体材料和催化材料。化合物PMOF-2是一个[Mo₆O₁₉]^2-占据的磷酸盐金属-有机骨架，在多阴离子的模板下，BIMB和Zn²⁺离子，还有PO₄^2-形成了咪唑柱撑的磷酸锌正电荷金属-有机框架，这在磷酸锌无机有机杂化体系中十分罕见。这样的结构，有可能被应用于催化领域。[Ni₂（BIMB）₂(Mo₄^VIMo₂^VO₁₉)]（PMOF-1）[Zn₄（BIMB）₄（PO₄）₂(Mo₆O₁₉)]·2H2O （PMOF-2）BIMB:1,4-bis（1-imidazolyl）benzene