全世界很多科研人员都对配位聚合物的研究做出了贡献，其中最突出的是美国的Yaghi课题组。他们报道的MOFs系列化合物成为配位聚合物发展史上的一个里程碑。其中的ZIF系列化合物使配位聚合物结构和性质的研究进入了一个新的阶段。

1.2  配位聚合物的应用

  配位聚合物作为一类新型的材料，近年来得到了飞速发展，现今仍然是材料化学领域的研究热点。由于配位聚合物中含有金属离子和有机配体，因此可以通过修饰配体和改变金属离子而对配位聚合物的结构和性质进行调控，赋予目标分子光、电、磁、催化、吸附、离子交换、分子识别以及药物运载等功能特性。下面对配位聚合物在气体吸附、发光和离子交换领域的应用作简单的介绍。

1.2.1  气体吸附

  多孔配位聚合物通常具有较大的比表面积和可调控的孔道，因此在气体吸附和存储方面表现出广阔的应用前景。随着合成方法的创新和物理检测手段的进步，越来越多具有优越吸附能力的配位聚合物被合成出来。

  对于气体吸附性能的研究，美国化学家Yaghi做出了开创性工作。他们通过预先设计合适的二级建筑单元来构建目标配位聚合物孔材料，实现了一定程度上的定向设计合成。他们用这种方法合成的金属有机骨架(MOF)系列配位聚合物，几乎记录了晶体孔材料发展的历史。Yaghi课题组在1999年用对苯二酸(BDC)作为有机配体，合成了一个多孔配位聚合物MOF-5 (ZnO4(BDC)3·(DMF)8·C6H5Cl)（图1.1）[7]。这个化合物的孔径大小为12.94 Å，孔隙率为55-61%，朗格缪尔比表面积达到2900 cm2·g-1，可以可逆地吸附氩气、氮气和多种有机溶剂的分子，并且在脱附过程中没有滞后现象。和传统的微孔分子筛材料相比，这个化合物的比表面积更大，密度更小。MOF-5的合成被认为是晶态孔材料发展史上的第一次飞跃。论文网

图1.1 (a) MOF-5中的一个孔单元；(b) MOF-5的拓扑结构

  Yaghi课题组在2005年以三棱柱形三核金属簇作为二级建筑单元合成了一系列多孔配位聚合物[8]。这些化合物的孔直径范围是7.3-13.3Å（图1.2）。这些化合物在除去孔道中的溶剂分子以后，可以可逆地吸附氮气、氩气、氢气、甲烷、二氧化碳和苯分子。

图1.2 多孔配位聚合物系列中直径为16 Å的孔

1.2.2  发光材料

传统的无机和有机发光材料已经在显示、照明和光学器件等方面展现出广泛的应用。配位聚合物中同时含有无机和有机组分，因此理所当然地成为潜在的发光材料。

2004年，南开大学的程鹏课题组报道了Ln-Mn，Ln-Fe和Ln-Ag三个系列的杂金属配位聚合物，用于识别金属离子。他们合成的Ln-Mn系列的杂金属配位聚合物[Eu(PDA)3Mn1.5(H2O)3]·3.25H2O和[Tb(PDA)3Mn1.5(H2O)3]·3.25H2O（PDA = 吡啶-2,6-二羧酸）在DMF溶剂中的荧光强度随着Zn(II)离子的加入而大大增强。但是当加入其它种类的金属离子，如Mn(II)、Ca(II)、Mg(II)、Fe(II)、Co(II)和Ni(II)以后，这两个配位聚合物在DMF中的发光强度不发生变化，甚至还会反而减弱（图1.3）。因此，这两个化合物可作为识别Zn(II)离子的传感器。识别的原理是Zn(II)离子传感器通过诱导电子跃迁过程进行工作，所以发光强度增加可能是从配体到金属离子的有效分子内能量跃迁引起的[9]。

图1.3 [Eu(PDA)3Mn1.5(H2O)3]·3.25H2O在室温下，在DMF溶液中，激发和发射波长分别为287 nm和618 nm时，加入Zn2+、Ca2+或Mg2+离子时的发光强度