金属有机笼是由金属离子或金属团簇和功能化的有机配体通过模板化的组装策略制备的一种新型超分子化合物。金属有机笼具有特定的空腔、可修饰的催化位点,通过模拟酶催化过程的限域微环境和主客体作用机制而成为模拟酶催化的最具潜力的人工化合物。一般来说,在金属有机笼超分子催化领域,金属有机笼可以通过修饰功能性的活性基团到笼结构或利用限域性空腔包封催化剂形成主客体系统来实现高效催化各种化学反应。本文通过精心设计功能性有机配体和金属中心的配位组装方式构筑了几种不同构型的新型金属有机笼,并通过对其主客体化学和催化性质进行研究,拓展了其在太阳能转换和模仿酶催化方面的应用,具有重要的现实意义。在第二章中通过用富含电子的聚苯胺化合物作为四胺配体分别与过渡金属离子Zn（ΙΙ）和Cd（ΙΙ）进行亚组分组装配位,构筑了两种结构式为M8L6的新型金属有机立方笼Zn-PAP和Cd-PAP。此外,通过将缺电子染料蒽醌或蒽-9,10-二腈催化剂封装到Zn-PAP中构建的主客体超分子系统,在温和条件下仅需30分钟,便可以几乎定量的产率实现高还原电位的芳基氯化物的光催化还原。与单独的蒽醌催化剂相比,使用Zn-PAP封装蒽醌的主客体复合物作为催化剂,光催化还原芳基氯化物的产率提高近30倍。本章构筑的人工光催化系统使得在光催化领域激活具有高还原电位的惰性底物成为可能,并为构建高效的光催化还原系统提供了一个新的思路。在第三章中通过以三核锆簇为金属节点,与2-氨基联苯二羧酸配体和修饰方酰胺活性基团的联苯二羧酸配体自组装得到了两种M2L3结构的锆基金属有机笼MOCs-1和MOCs-2,并用于均相催化傅克烷基化反应。实验结果表明,游离的方酰胺催化剂由于分子间氢键的有害自缔合阻止了催化剂与底物的识别与结合。通过配体修饰将方酰胺基团结合到有机笼中可以有效减弱方酰胺催化剂分子间有害的自缔合,从而显著加速吲哚和β-硝基苯乙烯之间的傅克烷基化反应。本章证实了将方酰胺基团修饰到笼结构可以有效地阻止其自缔合,是改善和研究方酰胺基团催化活性的理想方法。