变色材料是指当暴露于外部刺激的条件下,如光、电、热、压力以及X射线等,会发生明显颜色改变的材料。这类材料在传感和检测方面有着广泛的应用,这是由于这种材料可以通过肉眼可见的颜色或者不同程度的荧光猝灭变化对所检测的物质进行识别。本论文以紫精与过渡金属合成无机-有机杂化晶态材料为研究目标,对其性质及应用进行研究,并从以下三方面开展和进行研究工作:（1）有机配体的功能性以及具备的特性会影响合成的化合物的性质,所以我们首次合成了一种紫精类配体,并对它的变色以及荧光性质进行了研究;（2）通过引入新的电子给体,结合合成紫精配体的特性,设计合成多重刺激响应的紫精变色晶态材料以及多功能检测材料;（3）合成光稳定性和热稳定性较强且罕见的紫精变色晶态材料,并对其检测的性能进行研究和表征。本论文研究成果如下:1.首次合成了紫精化合物1,1-二（3-羧基苯基）-4,4-联吡啶二氯（H₂bcbpy·2Cl）,对此配体进行了光照以及热量响应的研究,也对其进行了荧光性能进行了探究,并通过培养得到了其相应的晶体化合物1,命名为Hbcbpy·ClO₄。2.通过H₂bcbpy·2Cl、对苯二甲酸（PTA）和CdCl₂·2H₂O通过溶剂热合成的方法合成了三维金属镉配位聚合物2,命名为[Cd（bcbpy）_0.5（PTA）（H₂O）]。化合物2的光响应能力和热响应能力已经被我们所测试,结果如我们所料,由于紫精配体H₂bcbpy·2Cl的良好性能,化合物2展现出了良好的光致变色,热致变色性能以及可以作为光控开关的潜在应用。3.通过H₂bcbpy·2Cl和Cd（NO₃）₂·4H₂O以及不同的钾盐（KBr和KSCN）,应用溶剂热合成法合成了两个新的紫精的一维的配位聚合物3和4,分别命名为[Cd（bcbpy）Br₂（H₂O）₂]和[Cd（bcbpy）（SCN）₂],这两个化合物具有罕见的多重变色性能。化合物3和化合物4同时具备光致变色和热致变色的特性。同时,这两个化合物还有光控荧光和热控荧光的性质。除此之外,由于bcbpy结构单元的氮原子位点具有缺电子性,有很好的电子接受能力并且可以被看作为路易斯酸的位点。化合物3和4展现出了对氨气的识别检测能力。我们通过不同阴离子对结构的影响,从构性关系上对两个化合物性质的不同进行了分析。4.我们选取了一个刚性的单面配位的紫精阳离子配体,1-（3-羧基苯基）-4,4-联吡啶氯盐（m-Hbcbpy·Cl）,并通过这个配体溶剂热合成了基于这个紫精配体的第一个过渡金属晶体化合物5,命名为[Cd（bcbpy）Cl₂]·H₂O。化合物5具有可逆的光致变色的性质并且可以对400-440 nm波长段的有害蓝光进行吸收和检测。化合物5具有很好的光稳定性,我们取得了其光致变色之后的晶体结构,这个在紫精晶体化合物中是比较罕见的,这也间接证明了这个二维晶体框架的稳定性。同时,我们对五种有机胺类物质和六种苯类物质在固态层面进行了检测,通过颜色的变化以及荧光强度的变动对这些有机类分子进行识别。除此之外,将化合物5浸泡在不同pH的盐酸水溶液中,在pH为1-7的范围内,化合物保持了其结构的稳定性。对化合物5的水蒸气吸附进行了测试,结果表明化合物5在低压条件下可以吸附水蒸气。紫外固体漫反射、电子顺磁共振以及Gaussian 09计算软件被应用来解析这个多功能化合物的的变色机理。