无机-有机杂化材料是近十几年来一个十分活跃的研究领域,由于具有特殊的结构,不仅在分子工程学方面具有巨大的潜力,而且在吸附、分离、催化、主客体化学、储氢等领域也具有广泛的应用前景。硼酸盐是无机材料的一个重要分支,这类化合物不仅具有丰富的结构和多样性的组成,而且在工业上有着重要的应用。经过几十年的发展,研究者相继合成出了含碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属及其混合金属的硼酸盐化合物,并有一大批的硼酸盐化合物用于非线性光学材料和发光材料。相对而言,无机-有机杂化硼酸盐的研究却较少,尤其是金属-有机模板硼酸盐的研究更少。本论文通过引进新的溶剂体系和新的合成路线,改变金属离子或者有机配体以调节金属-有机模板离子微结构及改变有机模板剂分子的种类,在低温溶剂热条件下合成出了一系列金属-有机模板硼酸盐和有机模板硼酸盐两类无机-有机杂化硼酸盐化合物,同时对过渡金属硼酸盐和硼磷酸盐的合成也进行了初步探索,并对它们的合成条件、结构、热稳定性及荧光性质进行了详细的讨论和研究。1.开展了在低温溶剂热条件下无机-有机杂化硼酸盐的合成研究,首次把1-甲基-2-吡咯烷酮和N,N’-二甲基乙酰胺作为溶剂引入到硼酸盐的合成中,一系列金属-有机模板硼酸盐化合物的成功合成也证明两者是可用于合成无机-有机杂化硼酸盐的新溶剂。同时,在新的溶剂体系中,反应时间和反应温度在远远少／低于文献报道的反应时间和反应温度的条件下即可得到高质量的单晶体。化合物[Cd(en)3][B5O6(OH)4]2·2H2O (1)和[Cd(DETA)2][B5O6(OH)4]2 (2)是首次合成出的两例含有Cd”的金属-有机模板硼酸盐化合物,化合物1和2含有相同的由[B5O6(OH)4]阴离子通过氢键连接形成具有矩形12元硼环孔道的三维超分子骨架结构。化合物[Cd(TETA)(C2H3O2)][B5O6(OH)4] (3)、[Cu(en)2(C5H9NO)] [B5O6(OH)4]2·C5H9NO (4)和[Cu(C12N2H8)2(C2H3O2)][B5O6(OH)4]2·C4H9NO (5)是三种新的含有复合配体的金属-有机模板硼酸盐化合物,其中化合物3和5还是第二、三例含有有机酸的硼酸盐。在化合物3中,[B5O6(OH)4]阴离子通过氢键连接形成具有矩形12元硼环的"zigzag"形二维层状超分子结构,[Cd(TETA)(C2H3O2)]+阳离子通过强的N-H…O氢键作用把相邻的硼酸盐层连在一起形成三维的超分子骨架结构。在化合物4中,由[B5O6(OH)4]阴离子通过氢键连接形成的三维超分子骨架结构在c轴方向上存在着交替分布的矩形孔道和正方形孔道,在a轴方向上存在着含有16元硼环的椭圆形孔道,这是已知在无机-有机杂化五硼酸盐中最大的孔道。在化合物5中,相邻的零维超分子聚集体{2[B5O6(OH)4]-}通过与两个[Cu(C12N2H8)2(C2H3O2)]+阳离子之间的氢键连接形成含有20元环的一维带状结构,同时相邻的[Cu(C12N2H8)2(C2H3O2)]-阳离子通过1,10-邻菲罗啉间的π-π堆积作用连接形成一维的链状结构。通过研究化合物1-5的超分子骨架结构以及骨架结构与荧光性质之间的关系,可以得出如下结论：金属-有机模板硼酸盐的荧光性质与化合物超分子骨架的结构及其维数密切相关,其荧光特性来自于B-O超分子骨架,并且只有当硼氧聚阴离子基团通过氢键或者共用氧原子的方式连接形成二维或者三维的骨架结构时,化合物才会具有荧光性质。2.在温和溶剂热体系中合成得到了一种吡啶硼酸盐[C5H6N][B5O6(OH)4]·0.5C5H5N(6),孤立的[B5O6(OH)4]基团通过氢键连接形成的三维超分子骨架在c轴和b轴方向上具有大的孔道。化合物[C6N2H18]0.5[B5O6(OH)4] (7)、[C6N4H20]0.5[B5O6(OH)4] (8)和[C10N2H10][B5O10H4]·H3BO3-H2O (9)是三种以水作溶剂在低温水浴中采用溶剂蒸发法合成得到的无机-有机杂化硼酸盐,三者分别以链状的1,6-己二胺、三乙烯四胺和4,4’-联吡啶作为模板剂,都含有孤立的[B5O6(OH)4]基团。在化合物7中,[B5O6(OH)4]基团通过氢键连接形成的三维超分子骨架分别在a轴方向上具有环状孔道、在[101]方向上具有菱形孔道和在b轴方向上具有单向矩形孔道。在化合物8中,[B5O6(OH)4]基团通过氢键连接形成的三维超分子骨架在a轴方向上具有平行四边形状的孔道。在化合物9中,[B5O6(OH)4]基团通过氢键连接形成的三维超分子骨架在a轴方向上具有12元硼环的矩形孔道、在c轴方向上具有近似正方形的孔道和在略偏离b轴方向上的具有10元硼环的矩形孔道。荧光光谱分析发现化合物7-9的激发和发射光谱都会随着热处理温度的升高而发生红移,三者的光致发光特性应该来自于B-O骨架,而热处理后样品的自激发光致发光特性可能来自于热处理造成的结构缺陷。化合物7和9有可能作为两种优良的蓝光发光材料而化合物8很有可能作为一种单发射组分荧光材料用在显示和照明等白光LED领域。3.以水做溶剂在室温条件下采用溶剂蒸发法合成了化合物Zn(H2O)[B3O3(OH)5](10)。孤立的[B3O3(OH)]2阴离子基团通过两个端基氧原子(04)和—个桥链氧原子(05)与Zn原子配位形成“zagzig”形的一维链状结构。采用水热法合成得到了一种含有H30+的具有螺旋1∞{[BP2O8]3-}结构的新型硼磷酸盐化合物(H3O)Mg(H2O)2[BP2O8]·H2O(11),并研究了其荧光性质。4.对CSD库中所有含[B5O6(OH)4]基团的化合物的超分子骨架结构类型进行了汇总,发现[B5O6(OH)4]基团即可以孤立的存在,也可以通过氢键形成一维链状、二维层状和三维骨架的超分子结构,超分子骨架结构的维度与模板剂阳离子的大小和结构有着直接的关系,并结合本文合成化合物的超分子结构加以说明。