Omar K. Farha教授，2002年在加州大学洛杉矶分校 (UCLA) 以最高荣誉获得化学学士学位，并于2006年在UCLA获得化学博士学位，其学位论文被评为年度学位论文。2007年-2008年，他作为博士后前往西北大学化学系从事多孔材料的研究，2009年-2011年成为研究助理教授，2011年-2013年成为研究副教授，2013年-2017年成为研究教授。2017年-2020年担任西北大学化学系副教授，2020年至今担任西北大学化学系教授以及陶氏公司研究教授。Omar K. Farha教授致力于利用原子级功能材料探索化学和材料科学中的未知问题，特别是能源、环境和国家安全相关领域。其所率领的团队通过开发MOFs和多孔有机聚合物 (POPs)，致力于理解三维结构在改造材料功能用于气体存储和分离、催化、水治理、化学毒剂去除等方面的潜力。Omar K. Farha教授目前已在Science、Nat. Mater.、Nat. Rev. Mater.、JACS、Angew等顶级期刊上发表文章，同时他还担任了ACS Applied Materials & Interfaces的副主编。
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2022年，Omar K. Farha教授课题组一共发表论文43篇，下面我们将介绍一下其中的代表性工作。
1. Chem：储氢多孔材料
高效储氢材料的开发对于氢动力燃料电池汽车非常重要。在这篇综述中，作者总结了最先进多孔材料的进展，包括金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）、多孔有机聚合物(POP)、碳基材料和储氢沸石。特别的是，作者阐述了在网状化学和模拟辅助策略的帮助下，设计和合成具有更好储氢性能的MOF的基本考虑。此外，作者还强调了与轻元素封装氢化物（HLE）多孔材料基复合材料相关的一些进展。最后，作者对多孔材料作为一种可行的储氢技术进行了展望，包括发现在环境温度下具有更好重量和体积储存能力的材料，将材料转为实用气体容器，及其未来的商业化。
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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.01.012
2. J. Am. Chem. Soc.：通过可控柔性直接观察金属有机框架中的调制自由基自旋态
有机基自由基物种由于其可切换的自旋状态和动态电子特性，出现在多个领域的特殊现象中。当结合到固态材料中时，由于聚集，有机自由基的产生极具挑战性。金属有机框架（MOFs）是稳定有机自由基的潜力股，因为其有机连接体和金属节点的可调空间排列可隔离活性物种。本文选择了具有两个咪唑单元的柔性氧化还原活性四羧酸连接体来构建具有scu拓扑结构的新型Zr6-MOF，NU-910。利用NU-910的结构灵活性，作者成功地调节了MOF系统中孤立的有机自由基物种和有机自由基π-二聚体物种之间的动力学。单晶X射线衍射分析表明，通过从N，N-二乙基甲酰胺到丙酮的溶剂交换，NU-910发生结构收缩，在100K下，互连距离从8.32Å减少到3.20Å。通过变温单晶X射线衍射和变温电子顺磁共振光谱，直接观察到NU-910在固态辐照后从孤立自由基物种到磁性沉默自由基π-二聚体的温度诱导自旋开关。紫外-可见-近红外光谱和密度泛函理论计算进一步证实了辐照后自由基阳离子π-二聚体的形成。这项工作证明了使用柔性MOF作为平台来调节固相中自由基自旋状态的潜力。
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https://doi.org/10.1021/jacs.1c11417
3. J. Am. Chem. Soc.：基于独特[2.2]对环丙烷骨架的氧化锆金属有机框架网状结构实现的吸水性变化
金属有机框架（MOFs）对水蒸气的吸附因其在水分收集、除湿、热泵调节和水解催化等许多应用中的突出潜力而受到广泛关注。然而，网状设计和探索坚固且高性能的Zr-MOF仍然充满挑战。在这项工作中，作者使用网状化学的策略，以基于独特的[2.2]对环丙烷（PCP）骨架制备一系列稳定的Zr-MOF。PCP易于功能化，因此可合成三个羧酸连接体，一个双位和两个四位，它们进一步组装成总共五个具有不同拓扑结构的Zr-MOF，即新的2D网络（NU-700）、fcu（NU-405）、flu（NU-1800）、she（NU-602）、scu（NU-913）。值得注意的是，所有Zr MOF的水蒸气吸附性能高度依赖于其骨架拓扑结构和孔隙尺度，其中具有均匀1D通道的NU-602和NU-913表现出S形水吸附等温线，具有陡峭的孔隙填充步骤，在70%相对湿度（RH）下的高吸收容量为0.72 g–1，而60%相对湿度下的高吸附容量为0.88 g–1。此外，NU-913在40–60%相对湿度范围内显示出0.72 g–1的极高工作能力。作者证明，NU-913的水解稳定性和水吸附-脱附可回收性可以通过用更疏水的试剂三氟乙酸覆盖Zr6节点而显著提高，使其成为水吸附应用的潜在候选者。
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https://doi.org/10.1021/jacs.1c11836
4. J. Am. Chem. Soc.：利用手性Zr（IV）基金属-有机框架在不对称氢化反应中阐明催化活性Rh物种
生产手性分子最广泛采用的策略之一是使用铑催化剂不对称氢化烯烃。尽管它们表现优异，但由于每个位点可能有一个或两个磷配体，活性Rh物种的确切结构仍不明确。在这项工作中，作者使用了一种连续的后合成修饰方法，成功地将单位点Rh物种结合到由手性spinol基配体组成的锆基金属有机框架中。这些Rh物种的特征是每个Rh含有一个磷配体，这与每个Rh位点含有两个磷配体的分子类似物形成对比。在使用包括固态NMR和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）光谱在内的技术对Rh-单磷材料进行了系统表征之后，作者研究了它们在烯酰胺和α-脱氢氨基酸酯的不对称氢化反应中的催化性能，并观察到了优异的产率和对映体选择性（高达99.9% ee）。值得注意的是，Rh单磷催化剂的活性是均相Rh双磷催化剂的5倍，这可以归因于单位点Rh单磷酸物种较高的活性和MOF腔对反应物的限域富集作用。此外，作者观察到一种独特的拓扑依赖性行为，其中连接体扩展导致形成具有独特的4,8-连接网络的新型Zr-MOF，该网络不能磷酸化，可能是由于该框架内存在强烈的拉伸应变和空间排斥。最后，作者证明了这种单位点Rh单磷催化剂在克级合成（R）-西那卡塞盐酸盐（一种治疗继发性甲状旁腺功能亢进和甲状旁腺癌的一流药物）中的效用，其ee为99.1%。
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https://doi.org/10.1021/jacs.1c12117
5. J. Am. Chem. Soc.：调节金属有机框架负载钼（VI）催化剂的化学环境，以了解环己烯环氧化中的结构-性能关系
载体对于多相催化剂而言至关重要，因为它可以影响催化活性和选择性。然而，阐明这种负载所产生的具体影响仍然具有挑战性。作者选择了一系列具有8个连接的Zr6节点的金属有机框架（MOF）作为载体来沉积钼（VI），以研究孔隙环境和拓扑结构对所得钼负载催化剂的影响。X射线吸收光谱（XAS）和单晶X射线衍射（SCXRD）表征表明Mo物种的化学环境得到了有效调控。对于Mo-NU-1000，与Zr6节点单齿结合的Mo物种锚定在微孔c孔中，但对于Mo-NU-1008，它们结合在Mo-NU-1008的中孔中。在Mo-NU-1200的中孔中发现了单齿和双齿模式。作者选取环己烯与H2O2的环氧化反应来评估载体对催化活性的影响，并揭示由此产生的结构-性能关系。SCXRD和XAS研究证明了环己烯环氧化过程中Mo结合基序的原子精确结构差异。Mo-NU-1000没有观察到明显的结构变化，而Mo-NU-1008中的Mo物种的单齿模式和Mo-NU-1200中的单齿和双齿Mo物种演变为新的双齿模式，该模式结合在来自Zr6节点的两个相邻氧原子之间。这项工作证明了使用MOF载体构建具有活性物质的调节化学环境的多相催化剂以及阐明所产生的反应中的结构-性能关系的巨大优势。
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https://doi.org/10.1021/jacs.1c12421
6. J. Am. Chem. Soc.：在基于笼状螯合物的金属有机框架中构建气体吸附和分离的最佳口袋：实验和计算研究
基于新型有机构建块的稳定金属有机框架（MOF）的合理设计和合成是网状化学的基础。然而，除了简单地制造新的有机连接物，重要的是在分子水平上阐明结构-性能关系，以开发高性能材料。在这项工作中，作者通过将环己烷官能化铁（II）-笼螯合物基间苯二甲酸酯接头与Cu2(CO2)4二级构建单元（SBU）的有意组装，成功地得到了具有nbo衍生fof拓扑结构的高度多孔和稳定的笼型MOF（NU-200）。NU-200显示出出色的氙吸附能力，并且在298K和1.0bar下，高理想吸附溶液理论（IAST）预测了20/80 v/v氙（Xe）/氪（Kr）混合物的选择性。在NU-200上使用蒙特卡罗（GCMC）和密度泛函理论（DFT）进行的广泛计算模拟表明，MOF的分层碗状纳米口袋被定制设计的环己基基团包围而不是传统认为的开放式金属位点（OMS），这在增强Xe结合亲和力方面发挥了关键作用。最佳尺寸的空穴通过包括Xe··H、Xe··O和Xe·π在内的众多超分子相互作用牢牢地捕获Xe。此外，通过实验和计算验证了独特的口袋限制效应，这对SO2（11.7 mmol g–1）高吸收的分子基础提供了重要见解，尤其是在0.1bar（8.5 mmol g-1）的低压下。因此，这项工作可以促进有机构建块的独特设计，生产具有定制口袋的MOF，以提高气体吸附和分离性能。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c00011
7. J. Am. Chem. Soc.：通过高通量透射电子显微镜快速生成金属有机框架相图
由Zr6节点和四羟基羧酸盐连接体构建的金属有机框架（MOF）显示出高度的结构多样性和复杂性，其中不同的晶体拓扑可以由相同的构建单元产生。为了确定MOF拓扑结构和实验参数之间的相关性，例如溶剂选择或调节剂特性和浓度，作者证明了在各种条件下快速生成Zr6 MOF与1,4-二溴-2,3,5,6-四（4-羧基苯基）苯连接体的相图。作者开发了一整套高通量透射电子显微镜（TEM）方法，包括自动样品制备和数据采集，以加速MOF表征。使用乙酸作为调节剂产生无定形、NU-906、NU-600和混合相结构，这取决于N，N-二甲基甲酰胺与N，N-乙基甲酰胺溶剂的比例和调节剂的量。值得注意的是，使用甲酸作为调节剂能够通过调节剂量的变化直接控制沿c方向的晶体生长，从而实现具有不同催化水解性能的NU-1008晶体对神经毒剂模拟物的纵横比控制。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c01095
8.J. Am. Chem. Soc.：具有高化学和热稳定性的氢键有机框架的设计规则
氢键有机框架（HOF）正迅速发展成为一类重要的新型多孔材料，它是由具有互补氢键模式的分子自组装而成。除了具有其他由模块化构建块构建的功能化多孔材料的共同特征外，固有的柔性和可逆H键连接赋予HOF高结晶度、溶液可加工性和可回收性。HOF的这些独特优势引起了很多领域的广泛关注，如气体吸附和分离、催化、化学传感以及电气和光学材料。然而，HOF内相对较弱的氢键相互作用可能会限制其稳定性和在进一步应用中的潜在用途。为此，该综述强调了化学和热稳定性HOF材料开发的最新进展，并系统地讨论了获得高稳定性HOF的相关设计规则和合成策略。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c02598
9. J. Am. Chem. Soc.：硫酸氧铈簇合物增强醇氧化的催化选择性的机理研究
铈基材料由于其氧化还原性和较强的储氧和氧传递能力，在光催化反应中得到了广泛的应用。本文中，作者报道了一个CeCe70氧硫酸盐簇和四个具有相同Ce70核的MCe70簇（M=Cu、Ni、Co和Fe）的结构。单晶X射线衍射证实了CeCe70和MCe70的结构，而拉曼光谱表明引入Cu和Fe离子后氧缺陷增加。簇合物在紫外光下可催化4-甲氧基苄醇的氧化。与CeCe70相比，CuCe70和FeCe70表现出增强的反应性。与它们的同质同系物相比，CeCe70/MCe70簇改变了从溶液到簇表面的自由基生成位置。机理研究强调了氧缺陷和特定过渡金属引入对高效光催化的作用。本研究中的机理途径可为如何选择或设计高选择性光催化催化剂提供参考。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c02625
10. J. Am. Chem. Soc.：Zr6Ti4基金属有机框架光催化生物杀灭涂层
受2019年爆发的冠状病毒病（新冠肺炎）的影响，全世界在社会、经济和政治上都饱受痛苦。其中，医院、学校和老年疗养院的人们面临着更大的威胁。医用纺织品，如口罩和防护服，容易受到各种病原微生物的污染，包括细菌和病毒。金属有机框架（MOF）由于其可调节的反应性和作为多孔涂层结合在纺织材料上的能力，有望解决这些挑战。本文中，作者报告了如何将钛加入锆-芘基MOF NU-1000（表示为NU-1012）中以产生高活性的biocidal (灭菌)光催化剂。这种MOF具有罕见的配体迁移现象，Ti/Zr中心和芘连接体作为双活性中心协同作用，并拓宽了这种材料的吸收带，这导致在可见光照射下活性氧物种的生成显著增加。此外，作者发现配体迁移过程通常适用于其他csq拓扑Zr-MOF。NU-1012可以很容易地作为涂层结合到棉织物上，所得复合材料显示出对革兰氏阴性菌（大肠杆菌）、革兰氏阳性菌（表皮葡萄球菌）和T7噬菌体病毒的快速而有效的生物杀灭活性，在模拟日光下1小时内减少了7-log(99.99999%)。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c03060
11. J. Am. Chem. Soc.：多孔材料中芳香烃的分离
工业规模的热分离工艺是二氧化碳排放量增加的主要贡献者之一。多孔材料，如金属有机框架（MOF），可以通过以高选择性物理吸附目标物种实现非热化学分离，从而减少碳排放。本文中，作者报告了NU-2000和NU-2001的合成，它们由三维（3D）连接体构建，在环境条件下可利用每个异构体尺寸的亚Ångstrom差异来分离二甲苯异构体。虽然MOF中二维（2D）连接体的旋转通常会导致孔径和孔径的变化进而阻碍分离效率，但将连接体维度从2D增加到三维（3D）能够精确控制MOF孔径。由于这一策略不受连接体取向的影响，因此其具有普适性。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c03114
12.J. Am. Chem. Soc.：硫酸化锆金属有机框架作为增强有机金属催化的良好载体
由于传统材料表面位点的不均匀性和非周期性，理解非均相催化剂充满挑战。一个典型的例子是硫酸化的金属氧化物，由于其具有酸性、作为弱配体的能力等特性，被广泛用于高活性催化剂和有机金属络合物的载体。关于含有上述性能的硫酸盐金属氧化物的结构特征的研究（例如硫酸盐几何形状和配位）正在进行中。为了更好地理解这些材料，金属有机框架（MOF）被定位为具有明确结构的类似物。MOF由无机节点和有机连接体组成，具有高孔隙率和结晶度等特点，这使得它们对非均相催化剂的机理研究具有吸引力。在这项工作中，使用诸如单晶X射线衍射以及漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFS）等技术对Zr6基MOF NU-1000进行硫酸化和表征。硫酸盐结合基序的动态性质根据水合程度从单齿过渡到双齿再过渡到三齿。三甲基氧化膦物理吸附、氨吸附、原位氨DRIFS和DFT结果表明与母体MOF相比，硫酸化后的MOF Brønsted酸度升高。此外，作者将有机铱络合物化学吸附到硫酸化MOF节点上，证明了该负载催化剂对苯-d6和甲苯的化学计量和催化活化的有效性，并研究了其结构-性能关系。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c05290
13.J. Am. Chem. Soc.：溶液和Zr（IV）基金属有机框架中Tröger基础化学
Tröger碱（TB）及其衍生物因其源自内膜带的独特凹形而被广泛研究。然而，在金属有机框架（MOF）固体中，带夹式TB化学在很大程度上被忽视。在这项工作中，作者报道了在甲酸存在下，在溶液中和在Zr（IV）基MOF中原位消除携带TB的羧酸盐。在溶液体系中，不论采用何种溶剂（DMF、DMA或DEF），甲二唑啉原子核都可以完全转化为N，N′-二甲酰基修饰的吩嗪衍生物。在MOF系统中，所使用的溶剂（DMF或DEF）可以有效地控制衍生化反应的程度来得到仲二胺或甲酰基修饰的二胺，导致分别形成具有8连接bcu（NU-1900）和12连接fcu（NU-407）拓扑的两个Zr-MOF。衍生化机制被认为是拓扑导向的，并且依赖于MOF形成过程中的局部酸浓度。此外，作者通过连续的甲酸消除、迁移和缩合过程在NU-1900中发现了一种新的合成后水诱导原位连接体甲酰化过程，提供了与NU-407中相同连接体的同构框架，这进一步证实了作者提出的机制。此外，具有丰富可接近Zr位点的高度缺陷NU-1900被证明是半衰期小于1分钟的神经毒剂模拟物解毒的杰出催化剂。
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c08623
14. Angew. Chem. Int. Ed.：化学工程多孔分子涂层可作为活性氧发生器和储存器用于长效自清洁纺织品
人们对能够主动中和生物病原体的穿戴式个人防护设备的需求很高。本文中，作者开发了一系列可溶液处理的结晶多孔材料以应对这一挑战。涂有这些材料的纺织品具有广泛的功能，包括在吸收日光时自发产生活性氧（ROS），以及在黑暗条件下长期储存ROS。这些材料的ROS生成和储存能力可以通过前体的化学工程进一步提高，而不改变三维组装的上层结构。与传统TiO2或C3N4自清洁材料相比，氟化分子涂层材料HOF-101-F的ROS生成能力提高10至60倍，ROS储存能力提高10倍至20倍。这项研究结果为进一步开发可在日光和无光条件下快速灭活高传染性病原菌的自清洁纺织品涂层铺平了道路。
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https://doi.org/10.1002/anie.202115956
15. Angew. Chem. Int. Ed.：分层MOF/细菌纤维素复合海绵的环境友好生物合成用于神经毒剂保护
MOF聚合物复合材料的制造使得基于MOF的技术能够实际应用，特别是用于防护服和面罩。然而，传统的生产方法通常需要有机溶剂进行处理，这导致环境污染、装载效率低、可实现性差以及由于耐溶剂性差而导致的功能损失。作者首次开发了一种微生物合成策略来制备MOF/细菌纤维素纳米纤维复合海绵。所制备的海绵具有分层多孔结构，MOF负荷高（高达≈90 %), 具有良好的耐溶剂性和对神经毒剂模拟物的液体和固体水解的高催化活性。此外，本文报道的MOF/细菌纤维素复合海绵在渗透性研究中显示，与商业化的吸附性碳布相比，对超毒性神经毒剂（GD）的保护增强了近8倍。本文结果为基于MOF的神经毒剂防护装备的实际应用提供了重要的一步。
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https://doi.org/10.1002/anie.202202207
16. Angew. Chem. Int. Ed.：利用等温滴定量热法探索金属-有机框架中蛋白质固定化的结构-性质关系
固定在金属有机框架（MOF）中的蛋白质通常表现出非凡的稳定性。然而，大多数将蛋白质固定在MOF中的工作仍处于探索阶段。在此，作者首次对MOF中蛋白质固定化的热力学进行了系统研究。使用胰岛素作为探针，作者利用等温滴定量热法（ITC）来研究MOF的拓扑结构、孔径和疏水性如何影响固定化。从一系列Zr-MOF中的胰岛素包封获得的ITC数据表明，MOFs为蛋白质提供疏水稳定微环境，使包封受到熵驱动。特别的是，基于芘的NU-1000将胰岛素紧密地封装在其理想尺寸的中孔中，并通过π-π堆叠相互作用稳定胰岛素，从而在这一系列中产生了最热的封装过程。这项研究揭示了对蛋白质固定化的结构-性质关系的关键见解。
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https://doi.org/10.1002/anie.202209110
17.Angew. Chem. Int. Ed.：相变锆基金属有机框架催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是世界上最受欢迎的塑料之一，但由于PET很难回收，大多数PET不得不进入垃圾填埋场，这带来了严重的环境污染。本文中，作者报告锆基金属有机框架（Zr-MOF）UiO-66可在260 °C下24小时内将废PET分解成对苯二甲酸（TA）和对苯二甲酸单甲酯（MMT）（1atm氢气下总收率为98 %；1atm空气下总收率为81 %）。结构表征表明，在降解过程中，UiO-66经历了一次有趣的转变，转变为MIL-140A，这是另一种Zr-MOF，在类似的反应条件下对PET降解表现出良好的催化活性。这些结果说明了Zr-MOFs的应用的多样性，并确立了MOFs作为一种新型聚合物降解催化剂，有潜力解决与塑料废物相关的长期挑战。
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https://doi.org/10.1002/anie.202117528
18. Adv. Mater.：超细银纳米粒子包封多孔分子阱用于协同尺寸排除和位点特异性识别鉴定芥子气模拟物的光电化学检测
对剧毒化学战剂的快速、鉴别和便携式检测对于应对公共安全紧急情况极其重要，但仍然充满挑战。一种可行的解决方案是将多孔分子阱集成到光电化学（PEC）传感器上。本文开发了一种快速简便的方案，通过原位光还原和随后的包封工艺来制备亚1纳米AgNPs包封的氢键有机框架（HOF）纳米复合材料。与传统半导体和选定的金属有机框架（MOF）材料相比，AgNPs@HOFs显示出显著增强的光电流。最重要的是，基于AgNPs@HOF-101的便携式PEC设备可以基于协同大小排除和特异性识别，选择性识别13种不同的芥子气模拟物，包括2-氯乙基乙基硫醚（CEES）。便携式PEC装置的CEES检测限极低（15.8 nmol L−1）、可重复使用性（至少30次循环）和长期工作稳定性（至少30天），确保其在实际现场环境中用作化学战剂（CWA）传感器。这项工作表明，将多孔分子阱集成到PEC传感器上为进一步开发具有超高灵敏度和选择性的便携式CWAs检测设备提供了一种有前途的策略。
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https://doi.org/10.1002/adma.202202287
19. Chem：通过带电点对点排斥发现了自发去互穿
在自然界和合成系统中，通过纠缠来减少孔隙率的能量驱动是普遍存在的。这种纠缠减少了对催化、存储和传感等应用有用的宝贵内部孔隙空间。本文中，作者描述了在6倍互穿铀基金属有机框架（MOF）NU-1303-6中发现的自发去互穿（de-interpretation）。去互穿将NU-1303-6（14.2和19.8Å孔）转化为更大的孔（40.7Å）非互穿对应物，其具有创纪录的96.6%空隙率和9.2 cm3 g−1孔体积。密度泛函理论计算表明，阴离子、紧密定位的铀基节点之间的电荷点对点排斥驱动了这一现象。这些排斥与水分子竞争，水分子将附近的网络氢键在一起，有利于相互渗透。控制这些分子间作用力之间的相互作用能够逆转无所不在的能量平衡，从而导致热力学上受欢迎的开放孔结构。带电点-点排斥的发现将可能导致对非互穿网络设计、合成和广泛应用的重新评估。
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https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.10.027
20. Acc. Chem. Res.：高多孔金属-有机框架的网状化学：化学和应用
当前与清洁能源和环境相关的全球危机需要开发能够应对这些挑战的材料。金属有机框架（MOF）是一类由含金属节点和有机配体通过配位键组装而成的功能材料，由于其高度可定制的性质和精确设计的孔结构，已成功开发用于各种应用，包括催化、有毒化学物去除、气体储存和分离。MOF的极高表面积和孔隙率是其最吸引人的两个特点，而这也使其成为储存清洁能源气体（如氢气和甲烷）的最佳多孔材料之一。网状化学作为MOF设计的一种突出方法脱颖而出，因为该策略允许在拓扑网络的指导下对框架进行合理的自上向下设计，以提供具有分子水平上的精确结构布置的扩展框架结构。弥合网状化学设计策略和高多孔MOF之间的差距，可以通过最先进的化学设计促进下一代高性能材料的开发。
在这篇文章中，作者总结了该团队在过去几年中在网状化学启发下合成和应用高度多孔MOF方面所做的努力。首先，作者描述了如何利用网状化学合成NU-1500，该NU-1500基于6-连接的边缘传递acs网络，由基于三联烯的配体和高价金属三聚体组装而成。这种精细的设计适合于同网络扩展，并且在NU-1500的刚性三联烯基配体中包含额外的苯基可产生NU-1501。重要的是，NU-1501-Al显示出7310 m2 g–1的高重量级的BET面积，这是满足四个BET一致性标准后的当前记录，以及获得了2060 m2 cm–3的体积BET面积。高孔隙率和表面积使NU-1501成为储存甲烷和氢气的最有前途的吸附剂之一。第二，作者说明了基于边缘传递网络的高度多孔和稳定的Zr MOFs的合理合成：（1）NU-1000（一个4,8-连接的csq网络）的成功等网状扩展形成了孔径高达6.7 nm的分级介孔MOFs；（2）Zr6簇合物和四羧酸盐的组装产生NU-1100系列（4,12-连接ftw网络），BET面积为4300–6500 m2 g–1；和（3）六羧酸盐与Zr6簇合物的使用导致NU-1600系列（6,12-连接的alb网络）的形成，BET面积为2000–4500 m2 g–1。第三，作者利用网状勘探策略获取介孔铀基MOF，NU-1300（3，4连接的tbo网络，2100 m2 g–1）和NU-1301（3连接的nun网络，4750 m2 g–2）。特别的是，作者研究了结构复杂的NU-1301，它是由铀酰簇和三角形羧酸盐的组合偶然形成的，在所有报道的MOF中提供了具有最大晶胞的结构。
最后，作者概述了这些高度多孔MOF的潜在应用，包括水捕获、催化、甲烷储存、氢储存以及有机染料和生物大分子的分离。希望这个综述可以作为一个蓝图，并激励研究人员开发下一代用于能源和环境相关应用的高多孔材料。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00707
转自：“科研共进社”微信公众号
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