研究前沿：金属有机骨架MOF材料 | Nature Reviews Materials

今日新材料 · 公众号 · · 2025-02-02 00:00

正文

金属-有机骨架Metal–organic frameworks，MOF材料，具有巨大的应用潜力，但稳定性和环境安全性，仍然是产业化的主要障碍。然而，采用“安全和可持续设计”骨架，将为开发坚固、可回收的金属-有机骨架材料，开辟一条变革性的道路，确保功能性、最小生态影响以及循环经济和化学品可持续性目标。

金属-有机骨架是一种先进材料，以高孔隙率、可调结构和特殊表面积而闻名，具有广泛的用途，包括催化、能量储存、气体捕获和药物输送。但金属-有机骨架材料MOFs的广泛工业应用，一直受制于稳定性和反应性方面的挑战，特别是在恶劣的环境条件下。这些挑战，主要是因为金属-有机骨架MOFs材料，对环境因素（如水分、氧气、微量酸性气体和挥发性有机化合物volatile organic compounds (VOCs）高度敏感，这些因素，会引发不需要的化学和结构转变。

近日，英国伯明翰大学（University of Birmingham）Swaroop Chakraborty，Iseult Lynch等，在Nature Reviews Materials上发表评论文章，研究了金属-有机骨架材料MOFs，在各种环境中经历的过程，从暴露在大气条件开始，并将这些过程概念化为不同层次，其中最初变化为随后在水和生物环境中的反应铺平了道路。

总的来说，这些变化不利用于MOF结构，导致定义属性和最终性能的损失。确定MOF不能发挥作用的阈值，对于开发“设计安全和可持续‘safe and sustainable by design’ (SSbD)材料，是至关重要的。了解转化机制，对于设计MOFs材料，以确保极端条件的稳定性和功能性，同时在生命周期结束时，可回收或有效降解，是至关重要的。这些见解，有助于实现MOFs工业规模应用，以确保环境安全性和跨工业部门的实际效用。

Make metal–organic frameworks safe and sustainable by design for industrial translation.

金属-有机骨架材料的安全且可持续的产业转化设计。

图1:金属-有机骨架材料的产业化路径。

文献链接

Chakraborty, S., Menon, D., Mikulska, I. et al. Make metal–organic frameworks safe and sustainable by design for industrial translation. Nat Rev Mater (2025).