金属有机框架(MOFs)是由过渡金属离子或离子簇与有机配体结合，形成的具有广阔应用前景的多孔三维结构材料。MOFs在储能、催化和分离领域都有广泛的应用，而将MOFs应用于水相进行物质分离的相关研究则较为稀少。本文期望通过构筑MOFs基分离膜的方法，将MOFs应用到水相中的物质分离中去。MOFs晶体结构内部孔道对不同大小离子的筛分作用是MOFs基分离膜进行物质分离的基础。在膜制备过程中，通过各种方法强化金属有机框架在水相中的稳定性，从而构筑具有离子分离作用的，具备一定实用性的MOFs基分离膜。我们通过一系列的方法构筑了不同的金属有机框架基离子选择性分离膜，应用于离子分离，主要是一二价阳离子分离过程中，主要内容如下:
　　(1)利用MOFs结构内部具有稳定空腔的特性，通过一锅法将杂多酸分子引入到MOFs的空腔中，形成杂多酸@MOFs的复合材料，再通过与聚合物膜液共混后制备混合基质膜用于离子分离。本课题将磷钨酸(HPW)与金属有机框架MIL-101有机结合，在MIL-101的合成液中加入HPW，一锅法制备HPW填充的MIL-101(HPW@MIL-101)。并以之作为混合基质膜的填料与磺化聚苯醚/聚乙烯醇(SPVA)共混后，制备出不同HPW含量的HPW@MIL-101/SPVA混合基质膜。该膜在H+传输及H+/Fe2+显示出优异的性能，并且随着HPW含量的增加，H+通量和离子分离性能都逐渐上升。其中HWS-3混合基质膜的H+通量达到1.27×10-6mol·cm-2·s-1，H+/Fe2+选择性分离性能也高达210。
　　(2)通过对有机配体进行修饰和聚合，制备聚合物配体后于金属离子配位形成延展性和可加工性远超金属有机框架的聚-金属有机框架(polyMOFs)复合材料。通过简单的涂覆法在多孔氧化铝基膜上构筑了MOFs基离子分离膜。其中polyMOF-5(10)基分离膜分离膜在在K+/Mg2+和Na+/Mg2+的分离中都有不错的离子选择性。在K+/Mg2+分离中，K+通量达到6.34×10-9mol·cm-2·s-1的同时，选择性高达9.46;而在Na+/Mg2+分离中，Na+通量为7.31×10-9mol·cm-2·s-1且选择性达到了12.41。我们还分析了通过这种方式构筑的离子选择性分离膜可能存在的离子传输与分离机理，并通过光电子能谱曾是进行了进一步的分析验证。同时我们也对polyMOF-5这一材料可能表现出的有机溶剂可溶性进行了研究与验证，期望能够找出规律拓展到更多类型的MOFs中去。
　　(3)基于上一部分的想法进行进一步的延伸与拓展，利用Grubbs反应制备稳定性更高的聚合物配体，同时与多种金属离子反应，制备不同类型的聚-金属有机框架复合材料。我们主要制备了polyMOF-5、polyUIO-66、polyMIL-101(Cr)与polyMIL-101(Fe)，并且直接通过原位生长法与二次生长法相结合在多孔聚苯并咪唑基膜上构筑MOFs基分离层，期望通过这种方法构筑更为稳定的MOFs基复合膜并已经应用于一二价阳离子分离。其中polyMOF-5/PBI复合膜的离子通量都是所有待测离子分离膜最高的，在高离子通量的情况下，其离子选择性也处于较高的水平。Na/Mg2+分离过程中Na+通量为8.47×10-8mol·cm-2·s-1，polyMOF-5/PBI的Na+/Mg2+选择性高达21.3。在Li+/Mg2+分离过程中，Li+通量更是达到5.12×10-8mol·cm-2·s-1，Li+/Mg2+选择性达到7.34。然而polyMIL-101(Cr)/PBI与polyMIL-101(Fe)/PBI这两种复合膜的构筑差强人意，且其离子分离性能相比polyMOF-5/PBI与polyUIO-66/PBI复合膜也不够优秀。因此polyMOFs的合成依然还有诸多细节问题需要探索与解决，才能制备出更为稳定，性能更好的MOFs基复合膜。