金属-有机骨架化合物作为多孔材料的一个分支，凭借其多样的拓扑结构、独特的结构可剪裁性和在气体吸附，分离，荧光，催化，磁学等方面的巨大的应用前景受到了化学工作者越来越广泛的关注。金属-有机骨架化合物在合成方面反应条件比较温和，方法简单；可以通过控制构筑模块和有机配体的大小来实现对孔道形状和尺寸的控制；还可以通过选择功能性的金属中心离子和具有功能官能团的有机配体赋予目标金属-有机骨架化合物多功能的性质。目前已经有大量的金属-有机骨架化合物被报道出来，然而定向的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，从金属-有机骨架化合物的性能出发，致力于研究金属-有机骨架化合物的合成，拓扑结构和性质。探索在金属-有机骨架化合物的合成过程中的影响因素，例如金属离子的选择，配体的尺寸和构型，溶剂，反应物配比等。本论文选用不同的有机配体设计合成了12个金属-有机骨架化合物，并对他们分别进行了结构分析，性能表征。本论文的研究成果主要包括以下几个方面：1.选用两种构型的配体3-吡啶基-3-苯甲酸和4-吡啶基-4-苯甲酸用溶剂热的方法合成了四个金属-有机骨架化合物，分别为[Cd₃K（L₁）₆（H₂O）₃]（OH）（DMF）₄（1），[Cd （L₂）₂]（DMF）（H₂O）_0.25（2），[Cd（L₁）₂]（DMF）_0.5（3），[Zn（L₁）₂]（DMF）_0.5（4），并对它们的结构和性能进行了相关的研究。结果表明，化合物1是具有1D纳米孔道的金属-有机骨架化合物，其中1D孔道是由六重穿插的左右螺旋链构筑而成的，1D孔道通过邻近的K原子拓展成3D的acs拓扑的金属-有机骨架化合物。化合物2具有四重穿插的金刚石拓扑结构，结构中存在左右手螺旋现象。化合物3是具有bcu的拓扑结构的3D的金属-有机骨架化合物，化合物4是（4，4）层状结构，层与层之间通过氢键的作用进一步形成3D的超分子结构。并且在章节的最后讨论了所选用的两种构型的配体对化合物最终结构的影响。2．我们选用了具有一定尺寸和构型的2-（4-吡啶基）噻唑-3-甲基-4-羧酸，2-（3-吡啶基）噻唑-3-甲基-4-羧酸合成了四个金属-有机骨架化合物，分别是[Cd（L₃）₂]（H₂O）（DMF）_0.5（5），[Mn（L₃）₂]（H₂O）_1.5（DMF）_0.5（6），Zn（L4）₂（H₂O）（7），Cd（L4）₂（H₂O）₂（8），并重点对化合物5和6进行了结构解析和性能的研究。化合物5是具有一维孔道的三维骨架结构，在CO2气体的吸附和选择性方面展现了良好的性能。化合物6是反铁磁的具有bcu拓扑的三维网络结构。并对化合物5，7，8的荧光性能进行了表征。3.利用具有纳米尺寸的配体H₃L₅和Co的金属盐构筑了一个2D的金属-有机骨架化合物[Co₂（L₅）Cl（DMF）₂]（DMF）₃（9），此化合物具有hcb的拓扑结构，展现了大的孔穴，化合物9具有铁磁交换作用；合成了首例具有（3，3，12）网络连接的，并且对溶剂有荧光传感效应的微孔金属-有机骨架化合物HDMF₂[Cd5（L6）4（H₂O）]（H₂O）₂（CH₃CH₂OH）（10）。4.选用了含有多个吡啶羧酸的配体4’-（4-carboxyphenyl）-2，2’:6’，2’’-terpyridine（HL₇），和2，2’-bipy-5，5’-carboxylic acid （H₂L₈）合成了两个基于Cd的金属-有机骨架化合物，Cd（L₇）₂（H₂O）（11），Cd（L₈）（H₂O）（12），化合物11是一个二重穿插的二维层状的金属-有机骨架化合物，层与层之间进一步通过π-π相互作用形成了三维的超分子化合物。化合物12是具有1D孔道的3D金属-有机骨架化合物。本章中对化合物11和12的荧光性质也进行了表征。本论文中，我们通过溶剂热的方法，选择具有特定结构和功能的有机配体来构筑具有新颖结构金属-有机骨架化合物，并探讨这些化合物在光学，磁学和气体吸附方面的潜在应用。同时，基于这些结构和性能的研究和探索，总结规律，对以后定向合成金属-有机骨架化合物提供了理论和实验依据。