对生物体而言,氢键在诸多方面都扮演着至关重要的角色。其所具有的独特特性使得氢键具有广泛的应用价值。我们可以通过氢键来构筑一类新颖的纯有机多孔材料——氢键有机骨架材料。同传统的金属有机骨架、类沸石咪唑骨架和共价有机框架材料相比,该材料不仅具有高比表面积,结构可预测性与孔道可调节性的特点,而且还具有温和的合成条件,溶液可加工性和易再生性的独特特性。同时由于本身无金属的特点,该类材料还具有优良的生物相容性和低的生物毒性,在药物负载和生物应用方面具有潜在的应用价值。尽管材料拥有如此之多的优点,相较于高速发展的金属有机骨架、类沸石咪唑骨架和共价有机框架材料来说,氢键有机骨架材料的研究仍然处于初级阶段。这是由于氢键的键强相对较弱(对比配位键和共价键),很难维持氢键有机骨架结构的稳定。当前结构的低稳定性已经严重阻碍了氢键有机骨架材料的发展,妨碍了其发挥固有特性优势并开拓潜在应用的可能性。基于上述考虑,本论文以构筑具有优异稳定性的氢键有机骨架材料为目标,做了以下两方面的工作:(1)探究构筑策略,制备出具有超高稳定性和适宜孔径的新型骨架材料。该材料尺寸可控,可以负载抗癌药物,具有对癌症的化疗-光动力学协同治疗效果;(2)构筑出多种具有优异的气体吸附与分离性能的氢键有机骨架材料,并研究了结构对气体吸附与分离性能的影响。具有多重氢键作用位点和大π共轭结构的有机构筑单元,对于制备具有优良稳定性及特定结构的氢键有机骨架材料来说至关重要。本论文通过合理的设计,成功地构筑出3种结构新颖的氢键有机骨架材料。通过详细地分析这些材料的结构特点,对其性质进行了探索。主要研究结果包含以下三个方面:1.描述了一种通过设计多重氢键、利用π-π相互作用以及减少孤立的氢键给/受体的策略来构筑稳定的氢键有机骨架材料。所得到的材料PFC-1具有高达2122平方米每克的超高比表面积以及优异的化学稳定性,其可以在浓盐酸中浸泡至少117天还保持结构稳定。值得注意的是,我们发现了一种用酸辅助进行结晶修复PFC-1材料的热损伤的方法。由于本身的非金属特性,材料具有较低的细胞毒性。与此同时,由于该材料结构中光敏基团的周期性排列且本身可以有效的负载抗癌药物阿霉素,100纳米级别的复合材料对癌症具有良好的化学-光动力学协同治疗效果。本工作开拓了氢键有机骨架材料的在生物方面的应用。2.构筑了一种新颖的具有介孔-微孔多级孔结构的三维氢键有机骨架材料——PFC-2。该材料具有目前已知的氢键有机骨架材料中最大的开放孔道。该材料在室温条件下对于乙炔/乙烯和甲烷的混合气体具有优良的选择性分离性能。通过把PFC-2与相同有机构筑单元构筑的PFC-1的吸附表现进行比较,我们推测PFC-2中广泛存在的未成键的氢键受体C=O基团可以显著增强气体分子与材料骨架之间的亲和力,提高吸附焓,因而使得PFC-2材料具有对C2烷烃和甲烷的混合气体具有较好选择性吸附能力。本研究为优化氢键有机骨架材料的气体吸附与分离性能提供了一种有效策略。3.构筑了一种基于卟啉的微孔氢键有机骨架材料PFC-5。由于多重氢键和π-π相互作用的存在,该材料具有良好的水、热和化学稳定性。通过单晶X射线衍射分析和二氧化碳吸附实验,我们确认了PFC-5具有永久性的微孔结构的特性,确认了其在常温常压条件下具有优良的分离C2烷烃和甲烷的能力。