AMR Account｜卜显和院士和常泽教授团队：功能MOF的结构调控和性能调节

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文章内容简介

分子作为材料的基本构筑模块，其自身的特征将直接影响材料的结构和性质，对于定向组装功能材料具有重要意义。金属-有机框架（MOFs）作为一种新型分子基功能材料，可利用无机-有机连接组件的灵活组装实现结构和性质的多样化调控。在MOF材料的功能化构建过程中，有几个主要的影响因素：（1）建立金属离子/簇与具有特定官能团的有机分子模块间的合理配位模式有利于结构的定向组装；（2）有机分子模块所带官能团的种类和数目对目标材料结构的多样性和性质的可调性有着重要的影响；（3）分子间相互作用的调节在材料的结构调控和性质调节方面大有助益。

本篇述评重点展示了功能MOF的结构调控和性能调节的研究进展。基于配位分子构建模块可调节的特征所带来的结构多样性，讨论了结构多样性/结构柔性与分子组装的关系，总结了柔性结构动态行为在气体吸附分离与光学调制等方面给材料性质带来的优势。此外，通过调节分子组装和电子给-受体构筑基元在基于MOF的主-客体框架中的协同作用，总结了基于主-客体MOF结构的D-A体系的微观-宏观多层次构筑策略和方法以及相关光学性能的调节规律。期待本述评能为基于分子构筑模块定向组装功能化MOF材料的相关研究提供借鉴和参考。

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AMR：您对该领域的发展有何愿景？

作者团队：

基础研究层面，金属-有机框架（MOFs）的设计构筑看似如同搭积木一般简单——可以预先构思不同的结构特征并选择合适的分子基元以构建出多样的新结构，但其中依然有很多关于配位组装、结构调控方面的深层次规律和方法有待深入探索和理解。

性质和应用方面，基于不同的结构特征，MOF材料在吸附分离、光学、磁学等众多领域展现出了惊人的应用前景，但目前MOF材料的制备规模以及高成本极大限制了其实际应用。因此，开发MOF材料简单快捷的宏量制备方法对于实现该类材料的实际应用具有重要意义。

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AMR：您认为该领域当前最值得关注的

是什么？

作者团队：

金属-有机框架（MOFs）的组成和结构特性决定了材料的性质和功能。因此，探究MOF材料的构效关系、阐明材料功能实现的深层次物理机制及直接的调控手段对于优化材料的设计构筑和提升材料的性能是至关重要的。

卜显和，中国科学院院士，南开大学教授，博士生导师。兼任中国化学会常务理事，中国晶体学会理事，无机化学学科委员会委员等。担任《中国化学快报》、《高等学校化学学报》、《中国科学：化学》、Chemical Society Reviews副主编，《中国化学》、《无机化学学报》、《结构化学》、《科技导报》、《应用化学》、Dalton Trans.、Aggregate、Natl. Sci. Rev.等期刊编委或顾问编委。长期从事功能配合物化学研究，在配位聚合物的功能导向构筑、结构调控及性能研究等方面取得了系统成果，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nat. Commun.等期刊发表学术论文600余篇；主编《配位聚合物化学》专著一部，副主编《配位化学》教材一部，参编其他专著与教材6部。以第一完成人获2014年度国家自然科学二等奖、2018年度天津市自然科学特等奖、2002及2011年度天津市自然科学一等奖等奖项。

常泽，南开大学教授、博士生导师。2011年于南开大学获得博士学位并留校任教。兼任中国化学会晶体化学专业委员会副主任委员，金属与分子基材料化学天津市重点实验室副主任等职位。主要从事功能配位聚合物的构筑与性质研究，已在Adv. Mater., Matter, Natl. Sci. Rev., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊发表论文100余篇。承担国家自然科学基金、天津市自然科学基金等项目，作为第二完成人获2018年度天津市自然科学特等奖等奖励。

于美慧，南开大学副教授，硕士生导师。2018年获得南开大学理学博士学位，同年留校任教。长期从事功能配合物材料的构筑及性质研究，已在J. Am. Chem. Soc.，Small, Coord. Chem. Rev., ACS Appl. Mater. Interfaces等国内外期刊发表相关研究论文40余篇。承担国家自然科学基金、天津市自然科学基金、横向等多项项目。

耿琳，南开大学博士研究生，师从卜显和院士。主要研究方向是功能给-受体金属-有机框架的构筑与性质研究。