金属有机晶态材料因其融入分子设计理念有望定向可控制备获取特定物化性能而备受国际材料、物理、化学、生物、医学等领域研究人员的关注。此外,这类材料在吸附存储材料,催化材料,分子磁体,自旋电子材料,荧光材料,非线性光学材料,气敏性和湿敏性材料等领域展现出诱人的应用前景,因而近年来成为材料界研究的前沿阵地。本论文致力于利用高度对称的半刚性的有机构件与过渡金属/金属-氧簇构筑金属有机晶态材料;研究其制备条件及构筑规律,探究网络的拓扑结构和拓扑类型,探索新型缠结网络和拓扑结构的预设计可能性和可行性;同时考察分子间作用力（包括共价键、氢键）、配体的几何构型、辅助配体对整个拓扑网络的影响等归律,以及初步探讨新型晶态实体扩展材料结构和性能间的内在联系。基于拓扑结构设计理念,利用水热技术制备了19种新颖的金属-有机晶态材料,通过元素分析,IR,XRPD,TG和单晶X-射线衍射对晶体结构进行了表征,对晶态材料的热稳定性、磁学特性和荧光性质进行了初步研究。首先,论文陈述了基于高度对称的四齿四方酸作为有机构件构筑的5种晶态材料的制备和晶体结构,重点讨论了它们的拓扑结构。晶态材料[Cd（C₄O₄） （btab）·2H₂O]n （1）和[Zn（C4O₄）（bbi）·2H₂O]n （2）是同构的二维（4,4）格子平面配位网络,但二者均呈现出2D→3D的倾斜互穿结构特点;晶态材料[Zn（C4O₄）_0.5·OH]n （3）是第三例三节点（3,6,6）-连接3,6,6T2拓扑网络;晶态材料{[Cd（C4O₄）（dpa）·2H₂O]·3H₂O}_n （4）和{[Cd₂（C4O₄）₂（C₂O₄）₂（dpa）₂·2H₂O]·4H₂O}_n （5）的制备方法完全相同,但二者具有不同的结构维度,其中4是二维（4,4）格子平面网络, 5则是常见的金刚石拓扑网络。如果考虑氢键的连接, 1和2呈现出未见文献报道的新型双节点（4,6）-连接三维氢键自穿结构类型;同时分析并考察了上述部分晶态材料的荧光性质。其次,论文陈述了基于半刚性的芳香偶氮类共轭四元羧酸作为有机构件构筑的9种晶态材料的制备和晶体结构,重点讨论了它们的拓扑结构。晶态材料{[Zn（abtc）_0.5（btab）]·2H₂O}_n （6）和{[Zn（abtc）_0.5（bib）]·3H₂O}_n （7）是同构的三维配位网络,它们是同时基于四面体4-连接节点和平面4-连接节点构筑的第一例混合双节点（4,4）-连接86自穿拓扑网络;晶态材料[Cu（abtc）_0.5（bip）·H₂O]n （8）和{[Zn（abtc）_0.5（bip）]·H₂O}_n （9）也是同构的三维配位网络,但它们是第三例具有二重互穿特点的bbf网络;晶态材料[Co（H₂abtc） （bpy）_0.5·H₂O]n （10）具有二维互穿的蜂窝型的六边形hcb拓扑结构,二维互穿波形层之间又通过π···π相互作用,拓展形成三维的超分子结构;晶态材料[Co₂（H₂abtc）_1.5（btab）_0.5·3H₂O]_n （11）具有三维三重互穿结构,考虑单个钴金属中心作为节点,11是第5例（4,4）-连接三重互穿mog拓扑网络;考虑三核钴簇作为节点,11则是常见的6-连接三重互穿α-Po拓扑网络;晶态材料{[Cu₄（abtc）₂（btab）₆·3H₂O]·2H₂O}_n （12）是多节点三维自穿配位网络,考虑单个铜金属中心作为节点,12是三节点（4,4,5）-连接自穿拓扑网络;考虑双核铜金属簇作为节点,12则具有三节点（4,4,8）-连接自穿拓扑结构,经分析和检索发现上述两种结构均代表一类新的自穿拓扑类型;晶态材料[Mn（H₂abtc）（H₃abtc）（bpy）·H₂O]_n （13）是一个零维超分子结构,对其进行氢键拓扑网络结构分析发现,它是一个常见的单节点6-连接的二重互穿α-Po拓扑网络;晶态材料[Mn（H₂abtc）（bdt）·2H₂O]_n （14）是二维（4,4）格子平面配位网络,同样对其进行氢键拓扑网络结构分析发现,它是未见报道的三节点混合高连接的（6,8,8）-连接氢键自穿网络。同时分析并考察了上述部分晶态材料的荧光和磁学性质,发现10和11呈现出弱的反铁磁性, 12呈现出铁磁性。部分研究结果发表在CrystEngComm （2011,13,3355-3359; IF=4.18）和Inorg.Chem.Commun. （2011,14,778-803; IF=2.08, Invite Review）。最后,论文陈述了基于半刚性的芳香偶氮类共轭六元羧酸或者其参与原位反应后获得芳香二羧酸或三羧酸类作为有机构件构筑的5种晶态材料的制备和晶体结构,重点讨论了它们的拓扑结构。晶态材料{[Mn3（abhca）（bix）₂·2H₂O]·4H₂O}_n （15）是多节点三维配位网络,考虑单个锰金属中心作为节点,15具有三节点的（4,4,8）-连接拓扑结构;考虑三核锰金属簇作为节点,15则具有双节点的（4,8）-连接拓扑结构,经分析和检索发现这两种结构都代表一类新的拓扑结构类型;晶态材料[Cd₃（nbtc）₂·4H₂O]_n （16）具有新颖的三节点（3,4,9）-连接二维配位网络;晶态材料[Cu₃（hnipO）₂·（H₂O）3]_n （17）则具有常见的（3,4）-连接二维拓扑结构,16和17中二维层都是通过氢键柱撑形成三维微孔结构;晶态材料[Cu₂（hnipO）₂（dpa）·2H₂O]_n （18）是一个零维超分子结构,对其进行氢键拓扑网络结构分析发现它是一个常见的单节点6-连接bsn氢键拓扑网络;晶态材料[Cu₃（hnipO）₂（btab）]_n （19）是一个三维配位网络,考虑单个铜金属中心作为节点,19具有双节点的（3,6）-连接拓扑结构;考虑次级单元{Cu₂（hnipO）₂}作为节点,19则具有双节点的（4,6）-连接自穿fsc拓扑结构。值得注意的是,对比1和19的双节点（4,6）-连接拓扑网路,发现虽然两者具有完全相同的拓扑点符号,然而它们的拓扑顶点符号却完全不一样,而且前者是三维氢键自穿结构,后者是三维配位自穿结构。同时分析并考察了上述部分晶态材料的荧光和磁学性质,发现晶态材料17和18呈现出不同程度的反铁磁性。部分研究成果发表于:Inorg. Chem. Commun., （2010,13,484-487; IF=2.08）。总之,本论文重点通过对晶态材料的拓扑结构的详细分析和比较研究,获得了一些新的拓扑网络模型,尤其是发现并建立了5种新型的自穿缠结拓扑网络,其中3种三维配位自穿网络（针对6,7和12的拓扑网络）,2种氢键超分子自穿网络（针对1,2和14的拓扑网络）。此外本文还对部分晶态材料的光学和磁学性能与结构的关系进行了初步探讨。这些工作不仅为现有的拓扑网络数据库提供了一些新的实验数据和网络结构模型,而且为以功能为导向的晶态材料的拓扑结构设计及其构筑修饰提供了一些有意义的理论依据。