级联反应是由两个或以上连续独立反应组成的反应过程，且在一个反应器中发生，无需分离和纯化中间产物。因而级联反应可以有效简化工艺过程，降低能耗，是一种高效且对环境友好的化学合成方法。实现级联反应通过需要同时使用多种催化活性中心，因而催化剂的设计是级联反应的核心步骤。金属有机框架是一种由金属离子或团簇和有机配体通过配位作用形成的多孔晶体材料。金属有机框架除了具有高孔隙率、高比表面积等特征外，还具有易功能化的特征，因而具有很强的可设计性。通过在金属有机框架中设计不同类型的催化活性位点(如金属节点、有机配体催化活性中心和孔隙中的催化物种)，金属有机框架有望制成多功能催化材料，应用于级联催化反应。本论文可控制备系列酸碱双功能金属有机框架，以缩醛水解和醛-腈缩合级联反应为模型，通过控制催化活性中心位置，调节酸碱双功能金属有机框架的催化性能。
　　(1)通过混合配体合成和后修饰合成法制备富含氨基和磺酸基的酸碱双功能金属有机框架UiO-66-NH2-SO3H。所得催化剂的双功能活性中心均匀分布在金属有机框架中。通过控制混合配体的比例可以改变金属有机框架中催化活性中心的含量。相比较含单一活性中心的金属有机框架(UiO-66-NH2和UiO-66-SO3H)UiO-66-NH2-SO3H通过酸碱活性中心的协同作用表现出更加优异的催化活性，使反应产率达到100%。当改变两种活性中心相对比例时，反应的产率会发生变化。与酸碱活性中心1∶1时的催化情况相比，酸性活性中心增多时，级联反应的整体反应速率有所提高，且以4-丙基苯甲醛二乙缩醛，4-(二乙氧基甲基)-反-均二苯乙烯为底物的级联反应产率也分别提高了3.5%和6%。并且UiO-66-NH2-SO3H显示了较好的可循环使用性，经过5次循环使用后，依旧保持了较好的催化活性。
　　(2)利用外延生长法合成两种核壳结构的酸碱双功能金属有机框架：UiO-66-SO3H@UiO-66-NH2和UiO-66-NH2@UiO-66-SO3H，使酸碱活性中心分别有序富集在壳层或核层，实现两种催化活性中心分离。应用于级联催化反应时，核壳结构的酸碱双功能金属有机框架显示出尺寸选择性催化性能。因底物水解后更易在MOFs中进行扩散，故UiO-66-NH2@UiO-66-SO3H的整体催化效果明显优于UiO-66-SO3H@UiO-66-NH2，其对于尺寸较小的底物分子苯甲醛二甲缩醛和4-丙基苯甲醛二乙缩醛，催化产率达到100%和92.2%。4-(二乙氧基甲基)-反-均二苯乙烯的尺寸较大，在MOFs中扩散困难，难以与核层活性位点接触，且易于堵塞MOFs孔道，使MOFs失活，故以UiO-66-SO3H@UiO-66-NH2和UiO-66-NH2@UiO-66-SO3H作为催化剂时反应产率仅为53.6%和72.4%，分别与UiO-66-NH2和UiO-66-SO3H的催化结果相近，并未明显表现出酸碱活性位点协同作用的优势。