金属-有机框架（Metal-Organic Frameworks,MOFs）材料是通过有机配体和金属离子（簇）之间的配位键自组装形成的一种新型有机-无机杂化多孔材料。MOFs的结构多样性使其在诸如气体存储和分析、选择性吸附、药物装载和缓释、异相催化等众多研究领域表现出优异的性能和巨大的应用潜力。尤其,基于镧系稀土金属离子的金属有机框架材料（Lanthanide Metal-Organic Frameworks,Ln-MOFs）因其优异的光学性质(Ln³⁺极窄的发光半高峰宽、高量子产率等)作为光转换材料和荧光探针已广泛应用于白光LED、荧光传感、生物成像等诸多前沿领域。Ln-MOFs中的有机配体和Ln³⁺离子均可以作为发光中心,通过化学键实现能量转移,具有协同发光效应。然而,有机小分子、离子、环境的pH值以及温度等外界条件可影响Ln-MOFs的发光性能,如发射光谱移动、发光强度猝灭或增强等,通过监测Ln-MOFs发光性能的改变即可以实现外界环境变化来源的定量检测。因此,通过对Ln-MOFs材料的合理化设计、合成后修饰等手段可以构建具有特异荧光功能的Ln-MOFs荧光探针,进而实现对特定物质的精准传感和探测。基于此,本文采用直接掺杂和合成后修饰两种方法分别制备了四种不同的Ln-MOFs荧光探针材料,通过一系列结构、形貌和性能的表征发现,它们可分别作为四种不同种类的待测目标物硝基苯、胆红素、谷胱甘肽和温度的荧光探针,具有低检测极限、快速响应和优良的抗干扰能力。具体的研究内容如下:1.首先通过替代部分有机配体,在不改变原有MOFs（UiO-66）材料结构的基础上,制备了具备活性羧基位点的Zr-MOFs材料,再经过合成后修饰法引入Ln³⁺,成功获得了Ln@Zr-MOFs。合成的Ln@Zr-MOFs不但保留了原有Zr-MOFs材料的结构和基本理化性质,且由于羧基与Ln³⁺之间的化学键作用,羧基配体作为“天线”成功地将Ln³⁺敏化。因此,通过调节引入Ln³⁺的种类以及比例可轻松实现Ln@Zr-MOFs的全光谱荧光发射。进一步研究发现,经Eu³⁺修饰的Eu₁₀@Zr-MOFsLn@MOFs材料的荧光性能对于硝基苯具有很强的浓度依赖性,同时还具有响应迅速（1分钟内）、高灵敏度（检测极限为1.04μM）和抗干扰能力强等优点。通过实验和理论计算发现,硝基苯和Eu₁₀@Zr-MOFs之间的光致电子转移是引起Eu₁₀@Zr-MOFs荧光猝灭的主要原因。2.基于具有活性羧酸位点的UiO-66（COOH）₂框架材料,采用合成后修饰法成功制备了Eu³⁺修饰的UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺材料。通过配体均苯四甲酸的“天线效应”,UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺在紫外光激发下能够同时发射配体的蓝光和Eu³⁺的特征红光。由于高胆红素血症和黄疸肝炎的标记物——胆红素和UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺之间存在着福斯特荧光共振能量转移,因此,胆红素能够引起UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺的红色荧光猝灭,进而UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺可作为胆红素的特定荧光探针,并表现出极宽的响应区间（0-15μM）、短的响应时间（5分钟）,高的敏感度（检测极限为0.45μM）和优异的抗干扰能力。最后,基于UiO-66（COOH）₂:Eu³⁺开发的便携式荧光试纸能够直接检测人血清中的胆红素浓度,并通过肉眼和读色软件观察荧光颜色变化,对胆红素相关的疾病做出快速诊断。3.采用Eu（NO₃）₃·6H₂O和4,4’-二硫代二苯甲酸作为前驱,通过水热法成功制备了具有二维层状结构的MOFs材料:Eu（DTBA）。由于配体4,4’-二硫代二苯甲酸的“天线效应”,Eu（DTBA）在紫外激发下发射出Eu³⁺的特征红光。进一步研究发现,Eu（DTBA）的光致光致发光特性对谷胱甘肽在0-20 mM的区间范围内具有极强的浓度依赖性,且响应迅速（2分钟）、敏感度高（检测极限为0.35μM）以及抗干扰能力强。谷胱甘肽一般在肿瘤细胞内存在过表达的现象,所以其被视为肿瘤细胞标志物。基于此,Eu（DTBA）可以作为肿瘤细胞的荧光探针,通过和肿瘤细胞内谷胱甘肽的相互作用,发生荧光猝灭,进而在荧光显微镜下,成功识别肿瘤细胞和中正常细胞。4.在MOF-5材料的基础上,改变金属离子前驱体的比例,将少量的Eu³⁺和Tb³⁺与Zn²⁺混合,以回流搅拌的方式,成功的制备了Eu/Tb共掺杂的MOF-5材料,即MOF-5:Eu/Tb。当金属前驱中Eu³⁺和Tb³⁺的原子比例各占2.5%时,得到的MOF-5:Eu_2.5/Tb_2.5-a可以同时发射出Eu³⁺和Tb³⁺的特征荧光,且二者均具有很强的温度依赖特性。随着温度的上升,Tb³⁺的特征绿光的荧光强度下降,Eu³⁺的特征红光的荧光强度却表现出增强的趋势。Eu³⁺和Tb³⁺之间的热驱动声子辅助转移是造成这一现象的主要原因。进一步的研究表明,MOF-5:Eu_2.5/Tb_2.5-a对温度极其敏感,其对于温度的相对敏感度在473 K时为1.8%/K。并且,MOF-5:Eu_2.5/Tb_2.5-a可通过荧光强度比、荧光寿命比以及CIE色坐标三个方面在303-473 K的温度范围内实现对温度的多窗口读取,三种读取模式能够相互校正,从而大大提高了其作为探针材料对于待测温度的精准性测试。