金属有机框架(MOFs,Metal-Organic Frameworks)材料是一种无机有机杂化材料,它是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键结合而成。因其拓扑结构的多样性,在气体储存、多相催化、磁性材料、质子传递和荧光探针等方面有重要的应用价值,引起研究者的广泛关注。本文按文献方法,合成了三种含羧酸的刚性有机化合物:联吡啶二羧酸,磺酸多羧酸和吡啶四酸。利用这三种有机化合物,制备了5种稀土金属有机框架和2种过渡金属配合物,研究了质子传导性和荧光性能,并对质子传导机理进行探究,具体内容如下:1.合成了三种含羧酸的刚性有机化合物:4,4’-(4,4’-联吡啶-2,6-双取代)双苯甲酸(L1),5-磺基-1,2,4-苯三甲酸(L2)和3,5-双(3,5-二苯甲酸)吡啶(L3)。对它们进行了红光光谱和核磁共振氢谱表征。2.以L1和稀土金属盐为原料,通过溶剂热法,制备了两种金属有机框架Eu-MOFs(1)和Tb-MOFs(2)。晶体结构表明,配合物1和2有相似的晶体结构,都是由次级单元一维杆状链和配体L1相连,构成的三维多孔结构。配合物1和2都展示了较高的质子传导性,在98%RH,质子传导率最高达到1.7×10-4 S·cm-1和1.1×10-4 S·cm-1。用浇铸法制备了复合膜1@PVA-X和2@PVA-X。在相同条件下,1@PVA-X和2@PVA-X的质子传导率都要高于配合物1和2的质子传导率。配合物1能够作为荧光探针,具有高选择性,定量检测水中的Cr3+,Cr2O72-和MnO4-,检测限都低于1μmol/L。3.利用L2,合成了两种稀土金属有机框架Eu-MOFs(3)和Tb-MOFs(4),也合成两种过渡金属配合物,配合物5(Ni)和6(Cu)。晶体结构表明,配合物3中存在亲水的一维通道;配合物5中存在大量的氢键网络,有利于提高质子传导率。配合物3在98%RH,质子传导率最高达到1.0× 10-4 S·cm-1,活化能为0.48 eV,属于vehicle机理;配合物5在98%RH,质子传导率最高达到1.3×10-4 S·cm-1,活化能为0.17 eV,属于Grotthuss机理。通过荧光猝灭,配合物3能够定量检测水中的抗坏血酸小分子,检测限为 5 μmol/L。4.通过配体L3,制备了一种稀土金属有机框架Eu-MOFs(7)。晶体结构表明,配合物7是由双核的金属簇为基本单元,通过与配体相连,形成的三维框架结构。配合物7中有未配位的羧酸基团,它能够提供额外的质子,提高质子传导率。在98%RH,配合物7的质子传导率最高达到1.5×10-4 S·cm-1,活化能为0.70 eV,属于vehicle机理。