金属有机骨架材料（MOFs）作为一种新型的无机-有机杂化多孔材料,结合了金属离子的活性和有机配体的可调节性、可修饰性,已经在气体分离、荧光检测及重金属离子捕获等领域得到了科研工作者的宠爱。二十多年来,MOFs材料的发展经历了从结构的设计、合成到性质应用的一个探索过程,在无数研究者的努力下,MOFs材料正向着实际应用的目标发展。然而,MOFs材料最致命的缺点就是结构的不稳定性,它就像一道鸿沟堵住MOFs材料通往实际应用的道路。目前已经报道的稳定MOFs材料大体分为两类:一类是羧酸配体与高价金属构筑的多核MOFs材料,比如Zr-MOFs和Al-MOFs;另一类是唑类配体与二价金属构筑的MOFs材料,比如ZIFs和MAFs材料。除此之外,还有很少一部分是N、O混合配位基团构筑的稳定MOFs材料,相对来说,这类材料报道的比较少。本论文主要围绕N、O杂合配体以及N、O混合配体构筑稳定的MOFs材料,以及材料在气体吸附与分离、Pb²⁺离子捕获和检测方面的研究。主要内容包括以下三个方面:（1）我们选用含氮配体苯并三氮唑（Hbtz）和1,2,3-三氮唑（Hvtz）有目的性的构筑稳定的[Zn₉]和[Zn₅]次级结构基元。在羧酸配体和次级结构基元的协同配位下,成功合成了四个稳定的MOFs材料:[Zn₉（btz）₁₂（atdbc）₃（DMF）]·3DMF·12H₂O（化合物1）,[Zn₄（btz）₆（bcpt）]·3DMF（化合物2）,[Zn₁₀（vtz）₁₂（TPTA）₂（DMA）₂]·2DMA·4H₂O（化合物3）和[Zn₁₀（vtz）₁₂（TADIPA）₂（DMF）₄]·DMF·6H₂O（化合物4）。化合物1和2都是基于苯并三氮唑构筑的多核锌结构,都具有穿插的结构和高的酸碱稳定性。CO₂和N₂吸附过程中,化合物1表现出柔性骨架特有的呼吸效应。由于结构穿插的影响,化合物2结构中只存在一个3.4?左右的超微孔,理想的孔尺寸使化合物2能够吸附O₂,却完全不吸附N₂,可以实现O₂/N₂的完美分离。化合物3和4都是基于[Zn₅（vtz）₆]金属簇构筑的穿插MOFs结构,都表现出对酸和碱溶液的稳定性。结构中存在多重、狭窄的孔道,使得骨架与C₃H₈分子间具有强的亲和作用,化合物3和4均表现出很高的C₃H₈/CH₄选择性分离比;与化合物4相比,功能化的化合物3可以吸附更多的CO₂和C₂H₂,具有更高的CO₂/CH₄和C₂H₂/CH₄选择性分离比。（2）我们选择合适的金属中心和氨基功能化的羧酸配体,成功地制备了四个阴离子/氨基功能化的MOFs材料:[Mn（bdfdpa）（H₂O）₂]·2[（CH₃）₂NH₂]（化合物5）,[Zn₆（tpta）₂（ad）₄]·6DMF（化合物6）,[Zn₄（atdbc）₂（tz）₄]·5DMF·EtOH（化合物7）和[Zn₈（ad）₄（atdbc）₆O]·2[（CH₃）₂NH₂]·9DMF·5H₂O（化合物8）。化合物5的结构中存在大量平衡骨架电荷的二甲胺阳离子,在Pb²⁺离子吸附过程中,它可以通过离子交换的方法,使化合物5高效地移除溶液中的Pb²⁺离子;配体间的π-π作用极大地增强了骨架的稳定性,而且化合物5表现出对Pb²⁺离子的荧光检测能力。四配位的锌原子易与1,2,4-三氮唑形成（3,3）连接的层状结构,通过羧酸配体的支撑,构筑了氨基功能化的化合物7;功能化的化合物7不仅可以选择性地吸附和检测水中的Pb²⁺离子,而且具有良好的可循环性和结构稳定性,使化合物7可以作为一种双功能的材料应用于环境污染中Pb²⁺离子的吸附和检测。化合物6和8都是由腺嘌呤构筑的多核稳定MOFs材料。化合物8不仅具有阴离子骨架,而且拥有大量的氨基基团和高的比表面积,使其表现出超高的Pb²⁺离子吸附量,同时具有出色的C₃H₈/CH₄选择性分离比。（3）利用N、O杂合配体多样化的配位模式,构筑了三个同构的稳定MOFs材料:[Cu₄（L₁）₄（OH）（NO₃）]·2（NO₃）·4DMF（化合物9）,[Ni₄（L₁）₄（OH）（NO₃）₃（DMF）₂]·3DMF·4H₂O（化合物10）和[Ni₄（L₂）₄（OH）（NO₃）₃（DMF）₂]·3DMF（化合物11）。化合物9、10和11都具有优异的热稳定性、化学稳定性和C₃H₈/CH₄选择性分离比。尽管三个化合物具有同构的结构,但是金属中心的配位模式存在一点差异。由于姜泰勒效应,化合物9结构中的Cu采用五配位的四方锥构型,相比于金属中心饱和配位的化合物10和11,化合物9拥有更多的开放金属位点,展现出更高的CO₂吸附能力;然而,化合物10和11表现出更高的稳定性。