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合理的设计和合成金属有机骨架（Metal-organic frameworks，MOFs）材料一直受到人们重视，因为其多孔性、高的比表面积、组成和结构的多样性，使它们在许多领域中有重要的应用价值。除了在分子尺度设计其结构和组成之外，近年来越来越多的研究集中在纳米尺度控制MOFs晶体所构筑的超级结构，比如空心结构、薄膜和多层级结构等，这些努力为MOFs材料的应用带来了新的方向。MOFs材料的另一个新的发展方向为将其与功能纳米粒子(Nanoparticles，NPs)复合形成复合材料MOFs-NPs，这种复合材料兼具了MOFs材料的多孔性和NPs的功能性而具有巨大的潜在研究价值。在本论文中，我们首先在分子尺度设计合成了磁性MOFs材料MIL-53(Co2+)系列结构，并且通过对比MIL-53(Co2+/Mn2+)系列结构，研究了自旋倾斜现象的产生机理。然后，我们在纳米尺度上控制MOFs超级结构的形成，合成了HKUST-1核壳结构和空心结构。最后，基于MOFs超级结构，我们进行了功能纳米粒子的修饰，形成了功能化的MOFs超级结构，即Cu2O@Au@HKUST-1三明治核壳结构、Au@HKUST-1笼中球结构和Au纳米粒子包埋型HKUST-1纳米胶囊。基于这些纳米功能化的MOFs材料，初步探讨了它们在催化方面的应用，取得的主要研究进展如下: 1.研究了基于Co2+/Mn2+的MIL-53系列结构的磁性行为，通过对比同金属中心而不同构的系列结构，研究配体及配位模式对自旋倾斜产生的影响;通过对比同构而不同金属中心的系列结构，研究金属中心对自旋倾斜产生的影响。结果表明，只在单独存在高对称性的trans-CoOB4ON2的结构单元中表现出自旋倾斜现象。 2.以Cu2O为模板，在其表面控制生长HKUST-1纳米晶，形成Cu2O@HKUST-1核壳结构，系统研究了其形成过程和生长机制，发现Cu2+离子在溶液中的浓度和分布是控制HKUST-1纳米晶在Cu2O模板表面生长的主导因素。当通过酸除掉内部的Cu2O核时，便形成了HKUST-1空心结构。 3.基于Cu2O@HKUST-1核壳结构，利用Cu2O核的还原性，在Cu2O@HKUST-1核壳结构内合成Au纳米粒子。由于HKUST-1壳层为多孔结构，Au纳米粒子前驱物HAuCl4可以透过HKUST-1壳层扩散到壳内，扩散进来的HAuCl4被Cu2O核还原并且原位生成Au纳米粒子。通过控制HAuCl4的浓度，在HKUST-1纳米笼内合成Au纳米粒子时，可以选择保留或者去除Cu2O核，分别形成Cu2O@Au@HKSUT-1三明治核壳结构和Au@HKUST-1笼中球结构。最后，研究了它们在CO催化氧化反应中的活性。 4.以Cu2O为模板，在HKUST-1纳米胶囊壳层内修饰Au纳米粒子。首先在Cu2O表面原位合成Au纳米粒子，形成Cu2O-Au复合结构;再基于Cu2O-Au复合结构，在其表面控制生长HKUST-1纳米晶，形成HKUST-1壳层包覆的Cu2O-Au复合结构。在形成HKUST-1壳层过程中，发生配位取代反应，即Cu2O的外表面部分转化为HKUST-1晶体，所以本来嵌在Cu2O表面的Au纳米粒子就被包埋在了HKUST-1壳层中。当用酸去除多余的Cu2O核时，便形成了Au纳米粒子包埋型的HKUST-1纳米胶囊。