超燃！MOF再发两篇Science，Yaghi、朱道本、严纯华、于吉红、周宏才、陈邦林、孙学良等玩转明星MOF材料

 

 

美国加州大学伯克利分校Omar M. Yaghi和德国波鸿鲁尔大学Tong Li等人在含有钴（Co）、镉（Cd）、铅（Pb）和锰（Mn）的多元金属有机框架74中绘制了金属氧化物棒晶体中的金属序列。这些晶体的原子探针断层扫描显示了研究人员所描述的金属离子的异质性空间序列，这些序列取决于所使用的金属和合成温度，例如随机（Co, Cd, 120℃）、短重复（Co, Cd, 85℃）、长重复（Co, Pb, 85℃）和插入（Co, Mn, 85℃）。在不改变序列类型的情况下，研究人员检测了三种晶体，12个样品中Co的摩尔分数在0.4 ~ 0.9之间变化。与金属氧化物相比，金属有机骨架在杆状体中具有较高的耐受性，因而具有不同的金属序列。该研究为MOFs中不同金属排列的形式提供了全新的视角，而且为MOFs未来的研究和应用开拓新方向。

 

文献链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6504/674

 

 

 

美国加州大学伯克利分校Jeffrey R. Long等人开发出了一类四胺官能化的金属-有机骨架，与以前的二胺官能化的材料相比，由于多种有序的金属-胺相互作用，它们表现出协同的CO₂吸附并大大提高了稳定性。这些材料中胺配位的性质导致了二氧化碳的两步吸附以及适用于从模拟天然气烟道气捕集二氧化碳的大吸附焓。最值得注意的是，这些四胺官能化骨架的增强的稳定性允许使用直接蒸汽接触进行再生，与传统工艺相比，该途径可以节省大量能源。总体而言，这项工作中实施的分子级设计策略代表了从天然气烟道气排放中吸附式CO₂捕集的工业可行性，这在全球能源格局中日益重要。

 

文献链接：https://science.sciencemag.org/content/369/6502/392

 

 

 

中科院化学研究所朱道本院士，孙祎萌副研究员和北京大学孙俊良教授等人通过二价金属乙酸盐与THBQ的反应制备了三种结晶良好的三维半导体MOF，即Fe-THBQ，Co-THBQ和Mn-THBQ。 Fe-THBQ在300 K时具有2.7 ×10^-3 S cm^-1的电导率，这是基于THBQ的MOF中最高的电导率。而且，其较大的负塞贝克系数表明Fe-THBQ有潜力成为一种有效的n型热电材料。这些MOF在可见光区域的强烈吸收为在光收集材料中的应用提供了可能性。简而言之，这项工作不仅丰富了三维半导体MOF的种类，而且突出了混合价金属簇的重要性，这可能是提高MOF导电性的有效策略，并为导电设计提供了启发。

 

文献链接：https://doi.org/10.1002/anie.202009253

 

 

 

兰州大学严纯华院士、唐瑜教授和香港理工大学黄勃龙教授等人证明了一种简便的一步合成策略，通过利用铈的竞争配位和对氧的高亲和力来稳定MIL-88A的初始形态，从而构建3D LDHs微胶囊。通过合理地调节Ce离子和尿素的掺杂量，可以很容易地控制Ni-Fe-Ce-LDH微胶囊上部结构的长宽比。独特的3D Ni-FeCe-LDH微胶囊表现出卓越的OER性能，在10 mA cm²时具有242 mV的低过电势，以及至少24 h的长期耐久性。通过DFT计算，揭示了Ce离子掺杂剂在优化OER的局部电子结构以及促进合成过程中形态转变机理方面的重要作用。这些发现不仅为了解晶体生长过程中的稀土掺杂提供了宝贵的经验，而且为基于稀土离子的路易斯酸性质和亲和配位能力的通用策略提供了未来的结构设计和微囊结构制造方法。因此，这项工作进一步拓宽了稀土介导策略在新型催化剂和材料制备的未来设计中的应用。

 

文献链接：https://doi.org/10.1039/D0EE02113J

 

 

 

吉林大学于吉红院士和贾明君教授等人设计了一种具有介孔壳的MOF @ mSiO₂-YS核壳纳米结构，并通过mSiO2涂层和选择性水蚀刻策略进行了合成。水对水热不稳定MOF表面的选择性蚀刻是形成核壳结构的绿色且经济高效的方法。在CO₂环加成反应中，核壳纳米催化剂比裸MOF晶体表现出更高的催化稳定性，且三次循环后产物收率保持不变，这是因为其具有可渗透的介孔SiO₂壳、MOF表面暴露的活性位点和保护壳。这种用于介孔刚性壳中不稳定MOF纳米晶体的封装和选择性水蚀刻方法也可以用于制造其它核壳纳米反应器，这可能为开发用于各种应用（例如催化和分离）的多功能纳米结构开辟新的方向。

 

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.06.021

 

 

 

美国德州农工大学周宏才教授、瑞典斯德哥尔摩大学黄哲昊和陕西师范大学郑浩铨副教授等人开发了一种新的基于Zr氧化物链的MOF PCN-226。金属卟啉被并入骨架中，可以用作氧化还原活性催化剂。 PCN-226具有出色的化学稳定性，可增强其在水溶液中作为电催化剂的相容性。研究人员强调了在电化学应用的MOF设计中基于链的3D结构的重要性。尤其是，基于链的MOF不仅允许并入密排的高密度氧化还原活性位点，而且还可以调整这些活性位点之间的间隔。由于采用了这种策略， PCN-226具有出色的活性。MOF结构的可调谐性和可设计性将促进基于链的3D MOF作为电催化剂的发展。这将进一步缩小网状化学与材料催化之间的差距，特别是在电催化方面，这大大促进了绿色能源的转化和存储。

 

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06329

 

 

 

美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林、河北工业大学李志强副教授和李焕荣教授等人通过将Ln-MOF与BMA单体光诱导共聚合，开发了一种新颖的独立式且均质的膜发光比例温度计。所得的杂化膜显示出良好的结构完整性，并以柔性形式保留了混合镧系MOF的温度感测行为。此外，polyMOF混合膜发光温度计具有出色的可加工性，包括柔韧性，可定制性和粘附性。而且，即使在高湿度和强酸/碱性介质等恶劣环境下工作，也可以保持混合膜的温度监控能力。得益于MOF和聚合物基质的可调结构，具有所需传感行为的polyMOF杂化膜的应用范围可以进一步扩展。这项工作将加速发光测温材料的商业应用。

 

文献链接：https://doi.org/10.1002/anie.202009765

 

 

 

加拿大西安大略大学孙学良教授和深圳大学骆静利教授等人总结了从典型MOF策略设计的新型SAC的最新进展，并仔细讨论了每种策略的各自合成机理。然后依次讨论了局部电子结构和协调环境以及稳定的SAC活动中心的原位和异位表征技术。在总结MOF衍生的SAC在电催化中的先进进展时，可以得出结论，SAC不仅在各种反应中显示出优异的电化学性能，而且有助于理解不同的反应机理和途径。尽管研究人员已付出了巨大的努力，但仍需要克服SAC的几个关键挑战，以实现未来的实际应用。除了在新型电催化剂的未来设计中要考虑成本和可用性以外，还必须解决电催化活性，选择性和稳定性。 SAC的性能在很大程度上取决于其内在特性和与活动中心相关的外部因素。

 

文献链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202001561