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1.2 研究背景
MOFs的特殊的结构组成决定了它具有低密度、高比表面积、结构和功能可设计、孔道尺寸可调等优点，而且它的可设计骨架结构和表面的孔隙结构优势，是多数化学家们研究的重点。由于结构的特殊性使它在各个领域的应用十分广泛比如选择性气体吸附、催化作用、磁性和电导率等。
多孔材料从研究发现到现在可以将之分成三代：第一代材料的的特点是由客体分子来作为孔隙的支持，如果移走客体分子，孔隙会发生改变，所以它的结构不稳定。第二代材料则改善了第一代移走客体分子不稳定的缺陷，移走客体分子，孔隙不会发生改变。第三代材料在第二代的基础上做了进一步的优化，在受到外界特殊条件刺激时(如压强、光、客体分子的化学刺激),骨架的形状会发生改变。通常由多齿型羧基有机配体和金属离子构成的金属有机配体归类于第二代多孔材料，由含氮杂环有机配体构成的金属有机骨架配合物则属于第三代金属有机骨架[3]。
早在20世纪90年代中期,第一类MOFs就被合成出来,但因其移走客体分子之后，孔隙稳定性不好，所以并不十分实用[4]。因此，在大量的实验探索之后，科学家们研究出了阳离子、阴离子和中性的配体所形成的新型配位聚合物。现在合成大部分有机金属骨架配合物是以羧酸类有机配体为主体，或者是与含氮杂环有机配体共同配合使用。这样合成的金属有机骨架中多数都具有良好的化学稳定性和高的孔隙率的优点[5]。
MOFs的大比表面积、孔道尺寸和结构可调节等优点，使其在功能化材料研究领域具有极大的发展前景。虽然化学家们对MOFs材料的研究也取得了很大的进展，尤其是在发光材料、电导率和金属有机骨架薄膜等方面有了巨大的突破。但是MOFs结构和功能上的优点并没有完全被利用和开发。
化学家们设计出了大量的途径来提高MOFs的性能。其中一种预合成的方法是在制作分子框架前对有机桥联配体进行化学改性。例如配体功能化连锁反应。另外的方法涉及合成后的方法，官能化的有机桥联进行预制MOF，由一个固体材料替换另外一个。后者的方法也引出了一些有趣的结果，例如MOFs的代不饱和金属中心，离子交换和框架还原等。
在金属有机骨架的研究成果方面，国外的Yaghi 等人的团队合成的金属有机骨架化合物的孔径和比表面积都超过了传统的分子筛。在1995年，他们采取选择不同的有机分子来与Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）络合的方法，得到了结构不同的MOFs。后来他们又利用对苯二甲酸配体，合成了孔径为12.94 Å 的MOF-5(Zn4O·（BDC）3·（DMF）8·C6H5Cl)。这种晶体的结构特殊，可以阻止骨架交联，因此能够有效地保留骨架的孔隙，它是目前储氢能力最大的MOFs材料，在77K时，它的饱和储氢量能够达到7.5%。
法国的Ferey等人的研究团队也对MOFs做了大量的研究。他们用过渡金属和镧系金属与一些二羧酸配体形成论文网了独特的MIL-n材料，在之后更是利用Fe、Al等金属与对苯二甲酸和均苯三酸合成了性质更好的MOFs[6]。比如MIL-53，因为水能够利用氢键和骨架连接，所以它能可逆吸附水分子，并且在吸附过程中孔隙的结构会相对地收缩或者膨胀。
在国内对MOFs的研究起步比国外晚， 研究比较多的团队有吉林大学的裘式纶教授、朱广山教授中山大学的陈小明教授，复旦大学的赵东元院士等等[7]。MOFs 在国内主要被关注的主要方面有：催化及手性拆分剂、气体存储、分子磁体、发光材料等。
虽然金属有机骨架在一定的领域有了显著的进步，但是使MOFs材料拥有更复杂的功能仍然是一个挑战。