金属有机骨架（MOFs）材料是由金属或者金属簇和有机配体通过自组装形成的多孔晶态材料。MOFs具有孔隙度高、比表面积大、孔径可调、化学和热稳定性高等优点,被广泛应用于气体吸附与分离、光动力治疗、催化和传感等多个领域。近期MOFs研究热点聚焦在针对具体应用需求,理性设计和调控MOFs结构以提高MOFs性能。MOFs结构调控一般可以通过调节金属源和配体的比例以及加入调节剂的类型和比例实现。这些调控手段可以控制MOFs表面暴露活性位点的数目和结构、MOFs孔道的尺寸和形状等,进而调控材料的应用性能。本论文从MOFs的应用需求和结构设计出发,通过多种手段分别实现对MOFs的晶面调控、维度调控、尺寸调控、堆积调控和缺陷调控,进一步提高MOFs的目标物识别和色谱分离能力。本论文的主要研究内容如下:（1）晶面调控增强铜基MOFs人工受体和蛋白酶之间的相互作用。通过晶面调控构建具有不同暴露晶面比例的铜基MOF材料HKUST-1,实现对HKUST-1底物识别能力的可控调节。在传统的暴露晶面均为{111}面的HKUST-1中引入高能{100}面,实现对HKUST-1的晶面调控。在HKUST-1的{111}面和{100}面上,金属和配体具有不同配位方式,进而暴露不同数量和结构的活性位点。具有较多{111}面的HKUST-1展现出对糜蛋白酶的更高结合能力。由于在HKUST-1的{111}面上,三个Cu（II）簇共平面结合一个配体,使得材料表面暴露出更多的Cu（II）位点,更容易与糜蛋白酶结合并抑制其活性。（2）维度调控增强铜基MOFs人工受体和蛋白酶之间的相互作用。通过维度调控构建表面具有大量活性位点的少层乃至单层的二维MOFs纳米片,实现对二维MOFs纳米片底物识别能力的可控调节。选取Cu-MOF和Zn2（bim）4两种二维层状MOFs体相材料作为前驱体,通过搅拌、超声剥离等方式获得少层乃至单层的纳米片,应用于糜蛋白酶的识别。边缘带负电的Cu-MOF纳米片能与糜蛋白酶产生较强结合,而带正电的Zn2（bim）4纳米片几乎无法与糜蛋白酶结合。机理研究表明首先静电作用驱使纳米片与糜蛋白酶靠近,随后配位作用使得纳米片与糜蛋白酶产生较强相互作用。维度调控获得的Cu-MOF纳米片表面暴露大量活性位点,展现出优于HKUST-1的糜蛋白酶结合能力。（3）缺陷调控调节锆基MOFs纳米酶的底物识别。通过不同预处理p H调控锆基MOFs表面暴露缺陷的数目,通过不同反应p H调控锆基MOFs表面暴露缺陷的结构,实现对锆基MOFs纳米酶底物识别能力的可控调节。选取锆基MOFs材料Ui O-66、Ui O-67、PCN-700、PCN-701和PCN-703,用于模拟碱性磷酸酶并识别其底物分子。改变预处理缓冲溶液p H可控制锆基MOFs表面缺陷暴露的程度,从而改变MOFs的底物识别能力。精确控制反应液的p H（<0.01）可调控锆基MOFs缺陷位点的结构,从而改变MOFs的底物识别能力,表明锆基MOFs的缺陷结构具有非常灵敏的p H响应。理论研究证实锆基MOFs具有最佳底物识别能力的缺陷结构为H2O-Zr6-OH。（4）形貌调控纳米MOFs的堆积模式用于色谱分离。通过调控纳米MOFs的形貌获得具有不同堆积模式的纳米MOFs,实现对纳米MOFs色谱分离能力的可控调节。通过加入不同的调节剂控制Zr4+的水解速率,获得了纳米片、穿插纳米片和纳米颗粒三种不同形貌的纳米NU-901。通过移除客体分子,获得具有不同模式的堆积态纳米NU-901。NU-901纳米片呈现较为整齐的堆积,其最终形成的孔道相对规整。NU-901穿插纳米片呈现混乱堆积,其最终形成的孔道较为混乱。NU-901-纳米颗粒呈现紧密堆积,其最终形成的孔道均为微孔且尺寸分布较窄。由于堆积态NU-901纳米颗粒独特的孔道环境,该材料表现出最佳的色谱分离能力。此外,研究发现三种堆积态NU-901对二取代苯异构体中的对位异构体均具有最高的保留能力。这是由于NU-901微孔尺寸较小,只有动力学半径较小的对位异构体能进入到MOFs的孔道中。