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生物金属-有机框架（BiologicalMetal-OrganicFramework,简称BioMOF）是金属-有机框架（Metal-OrganicFramework,简称MOF）的一个新兴分支。BioMOF具备了传统MOF的优点，同时又有自身独特的优势，BioMOF往往具有生物兼容性，在载药、荧光探针、生物造影剂等方面显示出强大的应用潜能，是当前MOF领域的热点方向。
在本论文中，我们采用生物相容性好的Zn2+与生物分子（腺嘌呤或2,6-二氨基嘌呤，简称A，A-NH2）以及V型或X型羧酸为辅助配体制备了7例新的BioMOF。重点研究了这些新结构的主客体化学作用和光学性质，取得了以下有意义的结果：
以V型的2,5-呋喃二甲酸（H2FDC）为辅助配体制备的ZnFDCA-1，ZnFDCA-2和ZnFDCA-NH2都具有很好的溶剂稳定性和热稳定性。ZnFDCA-1结晶于4?2m非心点群。通过固态ECD测试，我们发现非手性的ZnFDCA-1表现出明显的光学活性。尽管前人早已通过理论论证——结晶于-42m，-4，m，mm2点群的非手性物质具有光学活性，但实际例子稀少，这是首次在非手性的MOF中观察到光学信号，而且我们能测到较强的正负两种Cotton信号。手性物质具有光学活性，但并非反之亦然——在一定条件下光学活性也能来源于非手性物质。本工作提供了一个具体而有力的证据，并且是MOF领域中对这种反常规现象的第一例报道。
基于ZnFDCA-1的晶体对称性，我们测试了其非线性光学性质。结果表明：ZnFDCA-1的SHG效应是KDP（KH2PO4）的5倍且相位匹配，其具有稍高于KDP的激光损伤阈值，较宽的透明窗口范围。同时ZnFDCA-1产率高，能长成边长接近1mm的无色透明块状单晶，溶剂稳定性和热稳定性好。因此，ZnFDCA-1有望成为理想的非线性光学材料。
以V型的2,5-噻吩二甲酸（H2TDC）为辅助配体，合成了3种不同的结构：ZnTDCA-1，ZnTDCA-2和ZnTDCA-3。3例BioMOF在低温下都呈现双发射行为，在一定温度范围内，两发射峰的相对强度随温度的变化而呈线性变化，是框架本身具有自校正功能的二元比率温度计。对比前人的报道，ZnTDCA-1，ZnTDCA-2和ZnTDCA-3具有不需掺杂或吸附其它成分就能实现具有自校正功能的二元发射，能在较宽的温度范围内实现对温度的简便准确传感的优势。另外，ZnTDCA-2是一种天然的暖白光材料，常温下其量子产率为10.4%。
将阳离子激光染料(反式)-4-(4-二甲氨基苯乙烯)-1-甲基吡啶碘盐（简称DSMI）通过离子交换包裹到阴离子框架ZnTDCA-1和ZnTDCA-3孔道中，得到两个新颖的发光体系DSM@ZnTDCA-1和DSM@ZnTDCA-3。结果表明，DSM客体与两种框架主体存在明显的能量转移。ZnTDCA-1孔洞较大，空腔里的DSM逐渐聚集导致荧光猝灭；而ZnTDCA-3孔道窗口与DSM较匹配，有利于DSM匀均分散到孔道中而不聚集。ZnTDCA-3是DSM的理想分散质，DSM@ZnTDCA-3的量子产量远远高于DSMI客体本身或ZnTDCA-3框架本身，本研究为获得高性能的新型复合光功能材料提供参考。
以X型的3,3,5,5-联苯四甲酸（H4BPTC）为辅助配体制备的ZnBPTCA具有新的xll拓扑网。新网的minimaltransitivity为44，从网络设计角度讲，这是目前具有最高minimaltransitivity的MOF之一。ZnBPTCA能稳定存在于各种有机溶剂中，而且具有很高的热稳定性（~400℃）。ZnBPTCA对H2吸附量达到约1.60wt%（77K，101kPa），对CO2吸附量达4.41mmolg-1（273K，101kPa）。同时，ZnBPTCA在CO2/N2和CH4/C2H6混合体系中分别对CO2和C2H6具有较好的吸附选择性。
在本论文中，我们采用生物相容性好的Zn2+与生物分子（腺嘌呤或2,6-二氨基嘌呤，简称A，A-NH2）以及V型或X型羧酸为辅助配体制备了7例新的BioMOF。重点研究了这些新结构的主客体化学作用和光学性质，取得了以下有意义的结果：
以V型的2,5-呋喃二甲酸（H2FDC）为辅助配体制备的ZnFDCA-1，ZnFDCA-2和ZnFDCA-NH2都具有很好的溶剂稳定性和热稳定性。ZnFDCA-1结晶于4?2m非心点群。通过固态ECD测试，我们发现非手性的ZnFDCA-1表现出明显的光学活性。尽管前人早已通过理论论证——结晶于-42m，-4，m，mm2点群的非手性物质具有光学活性，但实际例子稀少，这是首次在非手性的MOF中观察到光学信号，而且我们能测到较强的正负两种Cotton信号。手性物质具有光学活性，但并非反之亦然——在一定条件下光学活性也能来源于非手性物质。本工作提供了一个具体而有力的证据，并且是MOF领域中对这种反常规现象的第一例报道。
基于ZnFDCA-1的晶体对称性，我们测试了其非线性光学性质。结果表明：ZnFDCA-1的SHG效应是KDP（KH2PO4）的5倍且相位匹配，其具有稍高于KDP的激光损伤阈值，较宽的透明窗口范围。同时ZnFDCA-1产率高，能长成边长接近1mm的无色透明块状单晶，溶剂稳定性和热稳定性好。因此，ZnFDCA-1有望成为理想的非线性光学材料。
以V型的2,5-噻吩二甲酸（H2TDC）为辅助配体，合成了3种不同的结构：ZnTDCA-1，ZnTDCA-2和ZnTDCA-3。3例BioMOF在低温下都呈现双发射行为，在一定温度范围内，两发射峰的相对强度随温度的变化而呈线性变化，是框架本身具有自校正功能的二元比率温度计。对比前人的报道，ZnTDCA-1，ZnTDCA-2和ZnTDCA-3具有不需掺杂或吸附其它成分就能实现具有自校正功能的二元发射，能在较宽的温度范围内实现对温度的简便准确传感的优势。另外，ZnTDCA-2是一种天然的暖白光材料，常温下其量子产率为10.4%。
将阳离子激光染料(反式)-4-(4-二甲氨基苯乙烯)-1-甲基吡啶碘盐（简称DSMI）通过离子交换包裹到阴离子框架ZnTDCA-1和ZnTDCA-3孔道中，得到两个新颖的发光体系DSM@ZnTDCA-1和DSM@ZnTDCA-3。结果表明，DSM客体与两种框架主体存在明显的能量转移。ZnTDCA-1孔洞较大，空腔里的DSM逐渐聚集导致荧光猝灭；而ZnTDCA-3孔道窗口与DSM较匹配，有利于DSM匀均分散到孔道中而不聚集。ZnTDCA-3是DSM的理想分散质，DSM@ZnTDCA-3的量子产量远远高于DSMI客体本身或ZnTDCA-3框架本身，本研究为获得高性能的新型复合光功能材料提供参考。
以X型的3,3,5,5-联苯四甲酸（H4BPTC）为辅助配体制备的ZnBPTCA具有新的xll拓扑网。新网的minimaltransitivity为44，从网络设计角度讲，这是目前具有最高minimaltransitivity的MOF之一。ZnBPTCA能稳定存在于各种有机溶剂中，而且具有很高的热稳定性（~400℃）。ZnBPTCA对H2吸附量达到约1.60wt%（77K，101kPa），对CO2吸附量达4.41mmolg-1（273K，101kPa）。同时，ZnBPTCA在CO2/N2和CH4/C2H6混合体系中分别对CO2和C2H6具有较好的吸附选择性。