功能性纳米材料和金属有机骨架材料（MOF）在生物医学、能源和环境等领域都有着重要的应用前景。不同大小、组成和形貌的材料通常具有不同的物理和化学性质。为了赋予金属有机骨架材料独特的功能特性,同时有效的利用金属有机骨架材料本身的性质,理性设计出简易的合成策略具有重要意义。本论文利用金属有机配位、生物矿化和离子交换等方法对金属有机骨架材料进行修饰改性,赋予其独特的功能特性,并研究其在生物医学、能源和环境等领域的应用。本文的主要研究内容如下:（1）基于金属有机配位作用,发展了一种简便制备具有pH值响应的金属有机配位纳米囊的方法。制备过程包括ZIF-8模板的合成、金属有机配位囊壁的形成、模板的去除三个步骤。利用具有高比表面积的ZIF-8做模板能够实现亲水性抗癌药物的高负载量。利用Fe³⁺与儿茶酚之间的金属有机配位作用,可以在ZIF-8模板表面温和、可控的形成囊壁。此外,Fe³⁺与儿茶酚螯合物具有特定的pH值响应性,赋予了纳米囊对于抗癌药物独特的控制释放特性。（2）基于受限空间下的生物矿化理念,发展了一种温和简便制备超细（<2nm）、均匀贵金属纳米催化剂的方法。通过将具有诱导矿化能力的生物分子镶嵌入ZIF-8孔道内部,随后,同时利用ZIF-8孔道的限制作用和生物分子的矿化能力,实现了超细贵金属纳米颗粒在温和条件下的可控制备。此外,将所制备得到的贵金属纳米催化剂应用于甲醛产氢反应,该催化剂表现出较高的催化活性。（3）基于离子交换作用,发展了一种制备具有规则形貌的空心MOF纳米笼的方法。由于其独特的中空结构和可控的囊壁厚度和组成成分,所制得的空心MOF纳米笼在催化CO₂转化中具有良好的催化性能,相比于实心MOF催化剂,空心MOF具有更好的循环稳定性。