近些年来,人们对MOFs材料的合成,性质以及应用等方面的研究有着极大的兴趣。为了在不同领域中充分实现其应用功能,除了需要具备高的化学稳定性和热稳定性外,MOFs材料还必须足够稳定以抵抗不同的机械约束。我们组装了金刚石对顶砧(DAC)高压装置,用这个装置对一些具有不同结构特点的MOFs材料展开了高压研究,致力于探索影响材料机械稳定性的原因以及高压过程中材料的结构发生的变化。通过同步辐射原位高压X射线衍射实验和分子动力学模拟,对基于Zn(II)和吡唑甲酸的完整-缺陷-镶嵌结构MOFs体系进行了高压研究。对这三种材料的高压实验结果进行了高斯拟合、Rietveld晶体结构精修,计算出三种结构结晶度和晶胞参数随压力的变化,对精修结果用三阶Birch–Murnaghan固体状态方程拟合,计算出三种材料的体积模量分别为19.02GPa、10.89GPa、14.48Gpa。也通过分子动力学模拟的方法计算出三种材料的体积模量分别为20.88GPa、11.08GPa、16.18GPa,与实验结果进行对比,较为一致。计算所得体系在加压至临界压力时吸收的机械能分别为764.376k J/mol、3272.255k J/mol、1897.330k J/mol。结果证明,将完整MOFs结构变成具有有序空缺位的缺陷MOFs结构后,结构可压缩性变得更强,材料的机械稳定性以及机械能储存潜力得到了显著提高。这对以后我们设计新结构MOFs材料或进行材料改性来提高机械稳定性时具有一定指导意义。我们制备了3d-4f异金属Cu Eu-有机骨架NBU-8,密度为1921kg/m~3,属于密堆积材料(dense MOFs)。该材料是非常有前景的DMF分子化学传感器。通过粉末X射线衍射进行表征,并利用高压X射线衍射以及分子动力学模拟等方法对NBU-8进行了系统的高压研究。高压结果表明,NBU-8是具有负线性压缩性(NCL)的材料。因为在受到机械压力的驱动下,该晶体结构的(0 0 6)衍射峰随着压力增大向低角度移动,出现了晶面间距增大的现象,(1 0-2)衍射峰随压力增大向高角度移动,并最终和(0 0 6)衍射峰合并为一个峰,其晶面间距减小的幅度很大,说明NBU-8在受到静水压力的时候,由于大部分有机配体是沿z方向相连的,所以在加压过程中可以分担掉部分压力,导致沿x轴方向压缩形变较大,这也促使沿z轴方向连接的配体发生转动导致(0 0 6)晶面间距增大的现象。具有负线性压缩性的材料对做压力传感器、人造肌肉等方面都有应用前景。对于高压实验结果,我们同样进行了Rietveld晶体结构精修、Birch–Murnaghan固体状态方程拟合,计算出该材料的体积模量为45.68GPa,与模拟结果相一致,刚性是目前所有报道测试的MOFs材料里面最强的,超过了Cu-BTC。分子动力学模拟计算出体系在加压至5.128GPa时吸收的机械能为1043.407k J/mol。