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多孔框架材料是近年最热门的研究领域,也已成为化学、物理学和纳米科学领域最具挑战性的课题之一,包含金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,简称MOFs),共价-有机框架材料(covalent organic frameworks,简称COFs)和氢键有机框架材料(Hydrogen-Bonded Organic Frameworks,简称HOFs)。它们因具有的高比表面积、孔径可调、低密度和结构功能的多样性等特点,被认为具有潜在的重要应用。金属有机框架化合物拥有多变的骨架结构,在气体分离和储存、催化、传感和分子磁性等诸多领域具有潜在的应用价值。氢键有机框架材料与传统的分子筛和多孔碳材料一样,在质子传导、荧光探针和药物分子传递上都表现出良好的应用前景。通过合理的选择金属中心和有机配体、给体和受体以及反应条件,可以组装出具有特定物理和化学性质的MOFs和HOFs材料。而芳香族羧酸有机配体具有多样的配位模式、氢键相互作用和π???π堆积等超分子相互作用,是一类在MOFs材料中广泛使用的多功能有机配体和HOFs材料中的给体。基于此,本论文采用了四(4-羧苯基)乙烯(tetrakis(4-carboxyphenyl)ethylene,简称H4TCPE)有机化合物作为MOFs的有机配体和HOFs的给体材料,合成出4种与稀土元素(Eu,Gd,Tb,Dy)配位的MOFs材料和4种在不同反应条件下的HOFs材料,对它们的结构和性质表征和研究,具体内容如下:(1)基于羧基配位的稀土MOFs,合成了4种含有稀土元素(Eu,Gd,Tb,Dy)配位的三维MOFs材料,并且通过调节合成反应的酸浓度,有效控制只有3个羧基配位。通过用锂离子交换游离的羧基上的氢离子,可以改变框架材料本身的物理和化学性质。通过测量交换前后的p H值发现,交换前后的p H值有明显变化。通过ICP检测后得出氢离子确实有部分被锂离子交换了出来。在后来的研究中发现,交换前后的MOFs材料在气体吸附和质子导电上有明显的性质变化。由此表明,该类稀土基MOFs材料在气体选择性吸附和导电中具有潜在的应用前景。(2)不同氢键强度HOFs的合成及性能。利用H4TCPE作为给体,双吡啶环化合物(4,4-bipy,azpy,bpa,bpe)作为受体,应用溶液挥发法和溶剂热法,合成出来4种不同氢键强度和不同形貌的HOFs晶体材料。羧酸与吡啶环上的氮原子容易形成氢键,通过首尾相连形成具有三维结构的晶态HOFs材料。溶液挥发法合成出的HOFs在高温和溶剂中极不稳定,容易崩塌和溶解,而通过溶剂热法合成的HOFs材料在热稳定性和溶剂中的稳定性都有明显的提高。主要原因可以归结于氢键强度的提高。对在溶剂热法条件下而成出的HOFs进行荧光识别和气体吸附实验,发现该类材料对Fe3+和Al3+具有较好的荧光识别作用,表明该类HOFs材料在荧光探针和药物载体上又具有潜在的应用。