近几十年来,多功能配位聚合物(MOFs)由于自身具有多孔性和荧光、磁性、导电性,以及在光捕获和化学传感器等领域的潜在应用,而成为当前研究的热点。在这些材料的构建中,多齿有机配体由于在绝大多数的组装后依然保持自身结构的完整性和构型,使得人们能够设计合成特定配体,并用其组装成想要的结构。到目前为止,大量的具有特定几何构型和功能的有机配体先后被合成出来,并且被用来构筑具有特定结构和性质的多孔配位聚合物。然而定向地合成与设计具有特定结构和功能的金属-有机骨架化合物还仍然面临着巨大的挑战。本论文依据晶体工程学的原理,从功能需要出发,致力于设计一定结构性能的配体,来研究配位聚合物的合成、结构和多孔荧光性质,探索如何通过调节配体来调节配位聚合物的结构与性能。为了构筑具有荧光的多孔配位聚合物,我们选用能产生荧光的含有烷氧基的、具有丰富配位模式的多齿芳香羧酸配体,以及含生色基团BODIPY基吡啶配体,研究金属-有机骨架化合物的合成、拓扑结构和多孔荧光性质。为了使得配位聚合物骨架结构、性能相对于单一配体有更多的可调性,从而产生更加有趣的性质,在构建配位聚合物过程中引入辅助配体。本论文设计合成了15个金属有机配位聚合物,并对它们分别进行了结构分析,性能表征和研究。全文共分五章：第一章：绪论。简述了配位聚合物的研究进展及分类。结合本论文的主要工作,重点介绍配位聚合物的吸附、分离和荧光性质,并探讨其在储氢、CO2捕获和荧光传感等领域的潜在应用。第二章：基于BODIPY吡啶配体的荧光配位聚合物的合成与表征。设计合成了两个在BODIPY稠环烃2,6位置上取代的吡啶基配体1和2,两个化合物展示了相似于母体BODIPY的光物理行为,同时表现出对Cu+的选择性传感,被证明能够被用来在活体细胞中检测Cu+离子。通过使用其中一个BODIPY吡啶基配体1,分别和两个不同的辅助配体1,4-benzenedicarboxylate (H2bdc)、1,3,5-benzenetricarboxylate (H3btc),与过渡金属Zn、Cd用溶剂热的方法,组装得到两个新的多孔荧光MOFs: [Zn3L2(btc)2(H2O)]·3.5(DMF)·4(H2O) (MOF1), [CdL(bdc)]·1.5(DMF)·(H2O)(MOF2),并对两个化合物的结构、热稳定性、气体吸附和荧光性质进行了研究。MOF1具有体中心的立方(bcu)网络的二重穿插三维骨架。而MOF2具有kagome类型网络的高度开放的骨架。MOF1展示了永久性的孔道,而MOF2去除了客体分子后结构不稳定。MOF1, MOF2都在室温激发下显示了强的荧光。结果表明,使用功能性配体,如：有机生色团,为构建具有特定结构和有趣性质的新颖配位聚合物提供了一种可行的方法。第三章：基于四齿羧酸配体的配位聚合物的合成与表征。通过使用柔性的含有烷氧基的四面体羧酸配体tetrakis[4-(carboxyphenyl)oxamethyl]methane acid(H4L)和半刚性线性二齿配体(E)-1,2-di(pyridin-4-yl)ethane (DPE),使用溶剂热方法成功地合成了三个具有开放骨架的配位聚合物：[Co2L(DPE)]-2DMF·5H2O (MOF3), [Zn2L(DPE)]·2.5DMF·2H2O (MOF4)和[Cd(H2L)]·3DMF·3.5H2O (MOF5)。MOF3,MOF4具有相同的结构,其网络拓扑结构在滤去了配位的DPE、无序的DMF和水分子后,形成一个双节点4,4-连接的PtS网络结构。在晶体的a和b方向均有着一维的永久孔道。而MOF5形成一个单节点的4-连接的hxg-d拓扑结构,具有相互穿插的孔道,但去除了客体溶剂分子后结构不稳定。化合物MOF4、MOF5在室温下激发状态下,显示了强的荧光性质。其中,MOF4的荧光强度会随着不同极性的溶剂而发生改变,进一步传感实验表明,MOF4对硝基苯类化合物有较强的荧光猝灭响应,是种潜在的荧光传感材料。以上结果表明,H4L是一个理想的构建具有多样结构、性能配位聚合物的配体。这些化合物不仅具有有趣的结构,还展示了有趣的吸附或荧光性质。第四章：基于半刚性三角形羧酸配体构筑配位聚合物。通过使用两个半刚性的含有烷氧基的三角形羧酸配体4,4’,4"-(((2,4,6-trimethylbenzene-1,3,5-triyl) tris(methylene))tris(oxy))tribenzoic acid (H3L-4)和3,3’,3"-(((2,4,6-trimethyl benzene-1,3,5-triyl)tris(methylene))tris(oxy))tribenzoic acid (H3L-3),成功合成了8个新的配位聚合物。基于配体H3L-4合成了[Cd3(L)2(H2O)4]·3DMF (MOF6), [Mn3(L)2(DMF)2(H2O)2]·4DMF·3H2O (MOF7), [Co7(L)4(DMF)6(COOH)2]·3.5DMF·5H2O (MOF8), [Zn3(L)2(DMF)2(H2O)3]·3DMF·4H2O (MOF9). MOF6, MOF9都具有二维的hcb-类型的层状结构,分别由互锁的双层片和两个互穿的单层片组成。MOF7拥有(3,6)-连接的、与金红石结构相关的sit拓扑三维网络结构。MOF8拥有锯齿链互锁三维网络结构,由12-连接的线性Co7簇和一个3-连接的L3-配体组成。MOF6, MOF9室温激发态下,显示了强烈的固体荧光性质。对MOF6, MOF9的荧光传感实验表明,硝基芳香化合物对其荧光有着淬灭效应,表明这两种化合物是一种潜在的荧光传感材料。从拓扑学的观点来看,配体H3L-4位在四个化合物中都可以看作是3-连接的。然而它当和不同的金属离子发生配位时,会表现出柔性的配位模式,从而会形成具有有趣结构和性质的配位聚合物。MOF6-9的制备表明一个新的半刚性配体的使用预示着会构筑出结构与性能多样性的功能配合物。基于配体H3L-3合成了[Cd3(L)2(H2O)2]·(DMF)5·(H2O)6 (MOF 10) [Co3(L)2(H20)2]·(DMF)2·(H20)6 (MOF 11), [Mn3(L)2(H2O)2]·(DMF)3·(H2O)6 (MOF 12), [Zn3(L)2(H2O)2]·(DMF)5·(H2O)4(MOF 13). MOF 10-13具有相同的构型,这四个化合物的结构由沙漏型的M3簇和L3-配体作为次级结构单元。每一个L3-配体作为一个三角形节点和三个M3簇单元配位,而每一个M3簇单元和6个L3-配体相连接。从而给出了一个金属-有机纳米笼的三维结构。MOF10, MOF13室温激发态下,显示了强烈的固体荧光性质。且MOF10同样表现出有趣的对硝基苯类化合物的荧光传感性质。从拓扑学的观点看,MOF 10-13的结构可以看作是三节点的(3,3,6)-连接的网络。L3-配体在化合物中呈现出cis,cis,cis-和cis, cis,trans-两种构型。第五章：基于六齿的半刚性羧酸为有机配体构筑配位聚合物。通过使用一个半刚性含氨基的六齿羧酸配体5,5’,5"-((1,3,5-triazine-2,4,6-triyl) tris(azanediyl)) triisophthalic acid (H6L),通过溶剂热法成功合成了两个新的类分子筛结构的配位聚合物[Co12(L)8(H2O)]·(DMF)20·(H2O)60 (MOF14), [Mn12(L)8(H2O)KDMF)18·(H2O)60(MOF15)。MOF14, MOF15具有相同的类分子筛空腔结构,具有双节点4,6-连接的三维4,6T4网络。第六章：小结与展望。本章对论文的主要工作进行了总结,并对今后的工作进行了展望。