金属有机框架化合物（MOFs）是一种由单个金属离子或金属簇通过多齿有机配体连接形成的具有高度有序结构的晶态材料。其结构具有高度的可调性,即通过改变或修饰金属离子和/或有机配体,就可以合成出含有不同结构和性质的MOFs,并且其在能源、环境、生物医药等领域具有非常重要的应用前景。MOFs材料的功能化是改变客体和MOFs框架之间的相互作用/亲和力的最重要且有效的方式,为此,利用预功能化的有机配体来组装MOFs材料,是一种被较少采用然而很有效的办法。本论文选用草酰胺和三氮唑修饰的苯羧酸配体与稀土、碱土及Zn²⁺离子构筑了6例MOFs,并对其结构及性质,如荧光、气体吸附分离、CO₂催化转化进行了深入研究。全文分为五章:第一章为引言,作者对MOFs进行了概述,并对MOFs的修饰及应用进行了简单介绍,提出了本论文的选题思路且介绍了本论文的研究进展。第二章,作者设计了一个草酰胺修饰的配体,N,N’-双（间苯二甲酸）-草酰胺（H₄BDPO）,并用其构建了三例稀土MOFs,{[Ln₂（BDPO）_1.5（DMA）₃（H₂O）]·5H₂O}_n（1-3,Ln=Eu,Gd与Tb）。由于配体的草酰胺基团与苯环及羧基基本共平面,所以形成大的离域π电子共轭体系。作者用密度泛函理论（DFT）和TD-DFT方法计算了H₄BDPO配体的基态和激发态的几何构型、前线分子轨道、单重态和三重态能级。这三例Ln-MOFs以双核簇单元和平面BDPO连接子为模块形成了三节点（4,4,6）-连接网络。通过配体和金属离子的三重态激发能级的比较可以证明发生了由BDPO向金属中心的高效能量转移,所以化合物1和3分别表现Eu³⁺和Tb³⁺离子的典型红光和绿光发射。另外,通过掺杂不同浓度的Eu³⁺和Tb³⁺离子,作者制备了一系列双金属掺杂的MOFs,Eu_xTb_1-x,它们呈现出有趣的从绿色、黄色、橙色到红色之间连续的发光颜色变化。同时,三金属掺杂的Eu_0.0855Gd_0.6285Tb_0.2860具有纯白色发光,色温为5129 K,绝对量子产率为22.4%。第三章,使用H₄BDPO配体,采用在MOFs中引入路易斯酸性位点和极性官能团的策略,实现了C₂H₆吸附和CO₂的捕获及催化转化。H₄BDPO与碱土Sr²⁺离子溶剂热反应制备了一例新颖的Sr-MOF,{[Sr（BDPO）_0.5（H₂O）]·2H₂O}_n（4）,其具有良好的化学稳定性和热稳定性。活化后的框架呈现出嵌有高密度的开放路易斯酸性金属中心和碱性草酰胺基团的极性管状通道,这不仅导致了高的CO₂和C₂H₆吸附能力及对CH₄的选择性、CO₂对CO的选择性,而且使该MOF作为非均相催化剂在常温常压下可以尺寸选择性催化转化CO₂与环氧化合物生成环状碳酸酯。另外,作者用巨正则蒙特卡罗（GCMC）方法研究了该框架与CO₂或环氧丙烷的相互作用机理。第四章,使用H₄BDPO配体,运用在MOFs中引入棒状次级构筑单元和极性官能团的策略,实现CO₂和C₂烃与CH₄的分离以及CO₂化学固定。H₄BDPO与碱土Ba²⁺离子溶剂热反应生成具有蜂窝状结构的Ba-MOF,{[Ba₂（BDPO）（H₂O）]·DMA}_n（5）。由于路易斯碱性草酰胺基团和不饱和路易斯酸性金属中心的存在,活化的MOF不仅具有较高的C₂H₆、C₂H₄和CO₂的吸附容量以及对CH₄的优良的选择性捕获能力,而且作为一种可循环的非均相催化剂能高效地催化CO₂化学固定。此外,作者结合GCMC模拟研究了C₂H₆-CH₄和C₂H₄-CH₄混合物的吸附选择性以及框架与环氧化合物的相互作用机理。第五章,为了比较分析微孔环境对MOFs的气体吸附影响,作者基于咪唑修饰的MOF,{[Zn（imtp）]·DMA·1.5H₂O}_n（6-im,H₂imtp=2-（咪唑-1-基）对苯二甲酸）,使用三氮唑基团取代咪唑,合成了一例同构的MOF,{[Zn（tztp）]·DMA}_n（6-tz,H₂tztp=2-（1氢-1,2,4-三氮唑-1-基）对苯二甲酸）。这两种MOFs为含有一维孔道的同构框架,但它们具有不同的微孔环境。在298 K和1 atm温度下,6-tz中开放N供体位点修饰的孔道使C₂H₆(76.5 cm³ g^-1)和C₂H₄(73.1 cm³ g^-1)的吸附量显著增强,是孔道中没有裸露的N原子的6-im的吸附量的5倍。同时,6-tz对C₂H₆和C₂H₄在CH₄上的吸附选择性也较高。最后,作者使用GCMC模拟进一步揭示了裸露的N原子对于提高C₂H₆和C₂H₄吸附量起到关键作用。