金属—有机框架(metal-organic framework;MOF)作为一类新型的多孔无机—有机杂化材料,因其具有合成简单、结构多样、比表面积大、孔隙率可调、易表面功能化、生物相容性等优点,被广泛用于气体存储、分离、光学材料、催化、生物传感及药物运输等诸多领域。其中,羧酸类刚性配体也因其结构稳定、配位方式多样,常被用作MOF的合成及性能研究。本论文以苯-1,3,5-三苯甲酸(benzene-1,3,5-tribenzoic acid;H3BTB)配体构筑的MOF为研究对象,对其动态反应过程、结构和性质进行了研究,主要工作归纳如下:在第一章绪论中,我们主要介绍基于BTB配体构筑的MOF材料研究进展。在第二章中,我们以本课题组之前报道的一个基于线性Cd3簇次级构筑单元(secondary building unit;SBU)的 二 维(two-dimensional;2D)层状MOF[Cd3(BTB)2(DEF)4]·2(DEF)0.5(1;DEF=N,N’-二乙基甲酰胺,N,N’-diethylformamide)的单晶转换实验为基础,进一步研究了晶体转化实验中溶剂对单晶转化的影响,并研究了其动态转化过程。MOF 1浸泡在含有BPEE的CHC13的溶液中(BPEE=1,2-双(4-吡啶基)乙烯,trans-1,2-bis(4-pyridyl)ethylene),转化成三维(three-dimensional;3D)穿插结构的 MOF[Cd3(BTB)2(BPEE)(H2O)2]·(BPEE)·xSol(2;Sol=孔洞中的溶剂分子,encapsulated solvates)。而将MOF 2浸泡在DEF溶剂中会经历一个连续的转化,在100秒左右转化成[Cd3(BTB)2(BPEE)1.8(DEF)0.9(H2O)0.8]·xSol(3a),1 小时后,转化成稳定态的[Cd3(BTB)2(BPEE)2(DEF)2]·xSol(4),继续延长反应时间至6小时,最终转化成为最初的2D层状的MOF 1。这一系列的单晶转化过程可以在分子水平上利用X-射线单晶衍射技术来监测,并在宏观水平上利用原子力显微镜技术来加以验证。这些结果表明了具有供电子能力的配位溶剂分子会对MOF的单晶转化产生重要影响。在第三章中,我们在MOF1的合成中加入与Cd2+半径大小相近的Ca2+,得到了一个与MOF 1结构完全不同的复杂3D MOF[Cd6Ca4(BTB)6(HCOO)2(DEF)(H2O)12]·DEF·xSol(7)。MOF 7是由一维(one-dimensional;1D)SBU与BTB配体连接而形成一个复杂的含有P41螺旋链的3D化合物。该一维SBU是由一个链状[Cd2CaCa’]n与一个V-型七核[Cd2Ca]2Ca’簇通过共享Ca2+(标记为Ca’)所形成的。本章详细讨论了MOF7的合成策略及晶体结构,进一步说明了掺杂s区金属离子对构筑不同结构的MOF有着重要影响,是制备多功能复合材料的有效策略。第四章中,我们选用BTB配体与Zr(Ⅳ)盐、Hf(Ⅳ)盐在甲酸作为调节剂的条件下合成了含有大量缺陷位点的2D层状纳米级MOF材料[M604(OH)4(HCO2)6(BTB)2](M=Zr,Hf)。这些MOF经过活化处理,可与顺铂类抗癌药物进行化学反应,得到理想的负载顺铂前药的2D层状纳米MOF复合材料,将有望进一步应用于细胞水平及生物体内癌症的治疗。