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随着核能的发展,核废液的处理已逐步成为环境问题的巨大挑战之一。在稀释后的核废液中,最危险的是放射性137Cs+和90Sr2+离子,它们的半衰期约为30年,是核废液中β和γ射线的主要来源,且具有生物毒性。金属有机框架(MOF)材料具有高的结晶性、可调谐的孔结构、丰富多样的结构。离子型MOF的结构柔性和可功能化利于捕获特定的外来离子,使其有望成为一类新型的离子交换材料。将阴离子型MOF材料应用于去除和回收溶液中的Cs+、Sr2+离子对于放射性污染治理将具有重要意义。另一方面,一些有机物如色素、农药等在工农业生产中被广泛应用,这类有机物常含有有机阳离子污染物,且往往具有毒性高、可生化性差的特点,其在生态系统中长期存在会引发严重的环境问题,因而有必要发展高效的离子交换剂对其进行治理。本论文着重探索了具有阴离子型框架结构的MOF化合物[Me2NH2][In(TDC)2]·1.5DMA·1.5H2O(FJSM-InMOF;TDCH2 = 2,5-噻吩二羧酸,DMA =N,N-二甲基乙酰胺)的合成、表征及其对Cs+、Sr2+无机离子、阳离子型有机污染物的去除性能。此外,合成并表征了具有中性框架结构的磁性MOF化合物Cu(TDC)(H20)-DMA。具体内容如下:1、利用溶剂热合成法得到了一例以二甲胺阳离子为抗衡阳离子的阴离子型MOF化合物[Me2NH2][In(TDC)2]·1.5DMA·1.5H2O(FJSM-InMOF);并可通过一步简易、直接、经济的合成方法实现该材料的克级制备;研究发现其具有耐辐照性。在溶剂热条件下构筑了一例具有中性框架结构的MOF化合物Cu(TDC)(H2O)-DMA,实现了该化合物的克级制备,研究表明Cu(TDC)(H20)-DMA具有反铁磁性质。2、开展了 FJSM-InMOF作为离子交换材料应用于去除和回收溶液中的Cs+、Sr2+离子的研究。结果表明它是一例高效的无机-有机杂化离子交换材料,可选择性捕获Cs+、Sr2+离子,吸附量分别可达198.63和43.83 mg/g,超过了常见的商用Cs+、Sr2+去除剂;去除的残余浓度分别可低至1.2 ppb和2.6 ppb,去除率分别高达99.6%和99.9%;分配系数KdCs最高可达7.50×104 mL/g,KdSr最高可达9.49×105 mL/g。更为有意义的是,FJSM-InMOF交换Cs+离子的过程伴随着单晶到单晶的结构转化;Cs+离子交换后化合物分子式为 CsIn(TDC)2·1.5H2O·0.25MeOH(FJSM-InMOF-Cs)。FJSM-InMOF 优异的捕获Cs+、Sr2+能力源于路易斯碱性的羧基功能基团对Cs+、Sr2+离子强的亲和力、可交换的有机胺阳离子、结构的柔性特点等多种因素的协同作用。该研究首次通过单晶结构转化的研究,从微观尺度精确阐释了 MOF材料去除放射性离子的机理,对于金属有机框架材料应用于放射性污染的防治具有重要的理论指导意义。3、系统研究了 FJSM-InMOF对亚甲基蓝阳离子的交换及降解性能,及其对百草枯农药阳离子的去除性能。研究对于发展金属有机框架离子交换材料应用于去除溶液中的有机污染物具有重要意义。