徐强Nature子刊综述：MOF衍生纳米材料的七十二变！

MOF材料由于高度晶化、多孔结构以及组成可调等诸多特点，非常适合作为模板或前驱体，通过高温裂解衍生得到一系列新型纳米材料，包括碳基纳米材料、金属氧化物纳米材料、金属硫属化物纳米材料、金属磷化物纳米材料以及金属碳 / 氮化物纳米材料等等。

MOF衍生的纳米材料，一般具有高比表面积、多孔性、功能可控性等优点，在催化、电催化、光催化、锂电池、超级电容器等各个领域表现出诱人的应用前景。

图 1. MOF 衍生纳米材料的重大事件

MOF衍生纳米材料的优异性能，和其尺寸、结构、组成等基本性质密切相关。因此，通过研究不同合成策略得到的 MOF 衍生纳米材料，来构建相应的构效关系，是 MOF 衍生纳米材料走向实际应用的重要环节。

有鉴于此，徐强课题组从合成方法的角度出发，概述了 0D-3D MOF 衍生纳米材料的普遍合成策略，并对比了各种合成策略的优缺点和关键问题，为指导合成具有特定功能的 MOF 衍生纳米材料提供了有效的借鉴和依据。

MOF衍生的 0D 纳米材料主要通过保形变换法和模板法制备，产物以多面体结构、空心结构、 core-shell 结构、 yolk-shell 结构以及多壳层结构为主。这些结构材料在纳米限域催化剂，尤其是单原子催化剂的制备领域具有重要优势，并在锂电池等能源领域表现突出。

图 2. 0D MOF 衍生纳米材料的制备策略

MOF衍生的 1D 纳米材料主要通过模板法制备，产物以纳米棒、纳米管为主。这类材料具有独特的光、电、力学性质，在相关器件的微纳制造领域颇具特色。

图 3. 1D MOF 衍生纳米材料的制备策略

MOF衍生的 2D 纳米材料主要通过模板法制备，以层状 MOF 材料为前驱体，产物以多层石墨烯、碳纳米管为主。这类材料具有较多活性位点，基于此制备的纳米催化剂可有效提高催化反应的扩散和活性。

图 4. 2D MOF 衍生纳米材料的制备策略

MOF衍生的 3D 纳米材料主要通过模板法以及其他策略配套使用制备，产物结构变化多样，包括花状、阵列、蜂窝状、泡沫状等等。这类材料具有更大的比表面积、更多的活性位点和相互交联的网状结构，有助于实现多种表面功能性修饰以及尺寸选择性、主客体相互作用的调控。