乔世璋AM综述：金属有机骨架的分子解离及其在储能和转换中的应用

Nanoyu

2021-10-04

金属有机骨架（MOFs）的物理化学性质在很大程度上取决于组成、拓扑结构和孔隙率，这些都可以通过合成来调节。除了经典的直接合成外，MOF的后合成，包括离子交换、安装和破坏，可以显著扩大其应用范围。由于定性的软硬酸碱理论（HSAB）的限制，后处理可以通过在分子水平上断裂化学键来调节MOF结构。

近日，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授，Yao Zheng首次批判性地总结了涉及选择性化学键断裂的MOFs合成后方法，以定制复合材料和结构，而不破坏MOFs母体基质的网状化学。

文章要点

1）作者总结和评估了金属和溶剂分子/连接体之间的分子水平配位键的方法，用于定制MOF结构，包括：通过去除配位溶剂分子暴露Lewis位点；不稳定接头裂解形成缺失接头缺陷；通过直接蚀刻MOFs或连接体产生分级孔；剥离型层状MOFs合成2D纳米片；以及通过选择性刻蚀3D MOF构建中空结构。

2）作者给出了配位键断裂的机理和由组成变化引起的MOF结构转变的细节。

3）这些工程化的MOFs具有更高的活性，在能量转换和储存方面有着广泛的应用，包括析氧反应(OER)、CO₂还原反应(CRR)、锂-硫电池、锂金属电池和水系锌电池。作者总结了定制MOF电子结构以加速电催化过程的研究，并利用气孔和开放的金属位置来调节离子限制和传输，以提高可逆电池的性能。

4）作者最后对其实际应用和仍面临的挑战进行了批判性的总结，并展望了这一重要和发展中的领域的未来发展。

参考文献

Xianlong Zhou, et al, Molecular Cleavage of Metal-Organic Frameworks  and Application to Energy Storage and Conversion, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104341

https://doi.org/10.1002/adma.202104341