近年来,多孔芳香骨架(PAFs)材料因其具有高表面积、结构多样、高稳定性、优越的性能等优点在多孔材料研究领域发展迅猛,受到研究者们的广泛关注。目前,关于离子型骨架PAFs材料的研究正在兴起。基于当前社会发展下的能源及环境问题的研究背景,本论文“靶向”设计合成出几种离子型多孔芳香骨架材料并对其结构、性能进行了研究,同时辅以理论计算进一步模拟材料的结构以及分析其中的性质作用机理。具体研究内容如下:1.面向提高多孔材料硫化物吸附能力和理解吸附脱硫过程的研究,设计合成出一个基于咪唑盐的阳离子多孔芳香骨架材料iPAF-1。其合成采用前驱体设计方法,利用Yamamoto-type Ullmann偶联反应,化学计量地引入了咪唑官能团,保证了产物中吸附活性位点的均匀分布,从而使基于分子动力学的计算模拟首次应用于功能化的PAF结构。关于iPAF-1材料的多孔结构和吸附脱硫性能的理论计算模拟结果与实验结果均吻合较好。其中,iPAF-1材料对硫化物二苯并噻吩(DBT)吸附量远超其他已报道的多孔材料。同时,借助计算模拟,研究了脱硫过程中结合能对DBT吸附的影响。2.选择对有机硫化合物具有吸附能力的阳离子骨架iPAF-1作为捕获平台,多金属氧酸盐(POM)作为催化中心,采用捕获平台和转化材料分别设计再将其结合的研究思路设计合成了POM@PAF复合材料,以实现协同催化剂的合理设计和功能载体与催化位点之间相互作用的调节。研究表明,客体分子诱导复合材料产生表面积增加的分等级结构,促进了多孔载体内的传质,使得复合材料比相应的转化位点具有更高的催化活性。理论计算模拟进一步解释了复合材料的分等级结构产生的机理,与实验表征结果相吻合。捕获和转化材料的交互调节提高了催化反应效率,表明这种设计方法成功制备了协同催化剂。3.为了获得低成本、高稳定性、高质子传导率并且具有动态响应行为的多孔芳香骨架材料,选择一种常见的酸碱指示剂溴酚蓝作为主要原料,利用Sonogashira-Hagihara反应合成了两个多孔芳香骨架材料PAF-125和PAF-126。多种表征手段证明该材料在酸、碱条件下具有类似于溴酚蓝分子的结构互变行为。质子传导性质研究表明,碱性条件处理后的PAFs材料转变为基于磺酸根的阴离子多孔芳香骨架,呈现出超高的质子传导率和pH开关响应的质子传导性能及良好的循环稳定性,在质子交换膜燃料电池研究领域具有极大的潜在应用价值。