本论文以不同含钒(铌)金属氧簇为基本建筑单元,引入多种过渡金属及过渡金属配合物对其进行修饰或桥连,利用水热技术得到一系列结构新颖、性质稳定、具有独特性能的基于多钒(铌)氧簇的修饰和或扩展结构的功能化衍生物。讨论了这类化合物的合成条件及影响因素,探究了化合物结构和性能的关系。通过单晶X-射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、元素分析、粉末衍射分析、热重分析、紫外漫反射光谱分析对结构进行了表征,对化合物的磁性、荧光、催化、吸附分离和离子交换性能作了研究。1、在水热条件下以Cd2+,NaVO3,GeO2和en为原料反应得到首例锗钒酸盐的二聚结构:{[Cd(en)(H2O)]2}{[Cd(en)2][Cd(en)]2Ge8V12O40(OH)8}2·en·2H2O(1)(en =ethylenediamine)。该二聚体包含两个双镉取代的锗钒氧簇[(en)2Cd2Ge8V12O40(OH)8]4-,两个[Cd(en)2]2+支撑基团和一个双核{[Cd(en)(H2O)]2+}2桥连基团。二聚体进一步通过金属配合物桥连成一维正弦链。结构中,所有的钒原子都为+4氧化态,且通过共用氧原子连接形成簇。基于钒的价态和连接方式,我们对磁性进行了研究。磁行为表明化合物1钒原子中心之间具有反铁磁性相互作用。此外,化合物固态荧光测试表明1具有强的荧光发射。2、利用Ni2+和NaVO3在乙二胺存在的条件下进行反应,得到了纯无机三维双金属氧化物:[Ni(H2O)2V2O6](2)。这个化合物是由{NiO4(H2O)2}八面体与{VO4}四面体交替连接形成首例具有双螺旋结构的Ni-V双金属框架。结构中,Ni2+…Ni2+间的距离为5.2033 A,它们之间通过O-V-O的桥连导致反铁磁性相互作用。由于结构中存在VO4,我们研究了化合物2的固态发光性质。化合物2在380 nm波长激发光的激发下表现出宽的强光发射,发射范围为400到750 nm且最大发射波长为525nm。3、利用Cd2+,V2O5和en在水热条件下反应,合成了两个Cd-V金属氧化物:[Cd5(OH)4V2O8](3)和[(en)Cd2V2O7](4)。化合物3是由VO4四面体和CdO6八面体通过共用氧原子形成双金属氧化物。化合物4是Cd-O层通过V2O7二聚体和en桥连,形成3D框架结构。由于两个化合物在可见光范围都有吸收,我们以亚甲基蓝为染料代表评价其光催化降解染料效果,发现两个化合物在可见光下对亚甲基蓝均有降解作用。由于3对可见光吸收强,且具有较窄的光学带隙,表现出高效的降解效果,降解率达92%。光催化循环实验表明3是高效的可重复利用的光催化剂。此外,还研究了化合物3的光催化机理。4、利用水热法制备了一个无机有机杂化的钴钒酸盐:[Co(L)V2O6](L=2-(2-吡啶基)咪唑)(5)。尝试以化合物5为催化剂,过氧化氢为氧化剂进行烯烃环氧化反应。结果表明,5在优化条件下展示优异的催化性能,转化率高达93.2%。5作为非均相催化剂,可以被简单过滤分离进行多次循环实验,活性基本保持不变。5、在碱性条件下,利用[Nb6O19]8-为铌源与偏钒酸钠,亚砷酸钠,Cu2+,1,2-丙二胺通过水热法反应,得到了首例砷铌酸盐基的三维框架:[Cu(dap)2]4[AsNb12O40(VO)4]·(OH)·7H2O(6)。框架的建筑单元为四钒盖帽的Keggin砷钒簇{AsNb12V4}。基于化合物6的微孔结构特点,我们在室温下测试了水和乙醇的吸附等温线,测试表明化合物6能够选择性的吸附水分子而不吸附乙醇,从而表明6能够用于水和乙醇共沸物的分离。由于化合物6是一个阳离子框架,且孔道内存在OH-离子。基于结构特征,我们选择有毒的硫氰酸根离子(SCN-)进行离子交换实验,实验表明孔道内部的OH-离子可以与SCN-离子发生交换反应,从而去除有毒的阴离子污染物。