? ? ?Omar M.Yaghi教授是金屬有機(jī)骨架材料（MOF）、共價(jià)有機(jī)骨架材料（COF）、沸石咪唑酸酯骨架材料（ZIF）等領(lǐng)域的開(kāi)拓者和奠基人；現(xiàn)任加州大學(xué)伯克利分校James and Neeltje Tretter化學(xué)講席教授、清華大學(xué)名譽(yù)教授；他在功能多孔材料的合成，及其儲(chǔ)能、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了多年的研究，并取得了杰出的研究成果；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，其研究成果的累計(jì)引用數(shù)達(dá)16w+，H-index高達(dá)161，榮獲阿爾伯特·愛(ài)因斯坦世界科學(xué)獎(jiǎng)、沃爾夫化學(xué)獎(jiǎng)以及瑞典皇家科學(xué)院Gregori Aminoff獎(jiǎng)等多個(gè)重要獎(jiǎng)項(xiàng)。

? ? ?所以，今天樂(lè)小豹就來(lái)盤點(diǎn)一下Omar M.Yaghi教授團(tuán)隊(duì)在2022年取得的重要MOF材料研究成果。

01

J.Am.Chem.Soc：潮濕煙氣中氨基酸功能化金屬有機(jī)骨架的二氧化碳捕獲化學(xué)研究

? ? ??MOF-808經(jīng)11個(gè)氨基酸(AA)功能化，得到一系列MOF-808-AA結(jié)構(gòu)。在煙氣條件下對(duì)CO2的吸附表明，甘氨酸和dl-賴氨酸功能化的MOF-808 (MOF-808-Gly和-dl-Lys)具有最高的吸收能力。通過(guò)單組分吸附等溫線、CO2/H2O二元等溫線和動(dòng)態(tài)穿透測(cè)量，觀察和研究了水存在時(shí)CO2捕獲性能得到增強(qiáng)。通過(guò)研究孔隙中CO2的捕獲機(jī)制，揭示了良好性能的關(guān)鍵歸因于碳酸氫鹽的形成，13C和15N固態(tài)核磁共振波譜研究也證明了這一點(diǎn)。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上，作者檢測(cè)了MOF-808-Gly在模擬煤煙氣條件下的性能，發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)變壓吸附捕獲和釋放CO2。MOF-808-Gly在循環(huán)80次后性能仍能完全保留。這項(xiàng)研究通過(guò)揭示與MOF骨架強(qiáng)結(jié)合的胺基團(tuán)如何在孔隙內(nèi)創(chuàng)造化學(xué)反應(yīng)和環(huán)境，從而在無(wú)需加熱的溫和條件下結(jié)合和釋放CO2，極大地推進(jìn)了我們對(duì)MOF的CO2捕獲化學(xué)的研究進(jìn)程。（https://doi.org/10.1021/jacs.1c13368）

02

J.Am.Chem.Soc：多元金屬有機(jī)框架中廣泛可調(diào)的大氣水收集

? ? ?多元金屬有機(jī)框架(MOFs)作為最先進(jìn)的集水材料MOF-303{[Al(OH)(PZDC)]的衍生物，其中PZDC2-（1H-pyrazole-3,5-dicarboxylate}）的衍生物被證明是一種可以根據(jù)給定的環(huán)境條件生成高效吸附劑的強(qiáng)大工具。在此，作者從現(xiàn)成的反應(yīng)物中開(kāi)發(fā)了一種新的基于多元MOF-303的集水框架系列。所得到的MOFs在操作相對(duì)濕度范圍(16%)、再生溫度(14°C)和解吸焓(5kJmol-1)方面表現(xiàn)出比先前報(bào)道的更大的可調(diào)性。此外，在不影響框架結(jié)晶度、孔隙度和集水性能的情況下，在水中可以獲得高產(chǎn)率(≥90%)和可伸縮的合成物(~3.5kg)。（https://doi.org/10.1021/jacs.2c09756）

03

Nat.Protoc：高產(chǎn)、綠色和可擴(kuò)展的生產(chǎn)MOF-303的方法，用于從沙漠空氣中收集水

? ? ?金屬有機(jī)框架(MOFs)是從沙漠空氣中收集水的優(yōu)秀候選者。MOF-303(Al(OH)(PZDC)是一種堅(jiān)固且水穩(wěn)定的MOF和極有前景的集水吸附劑，可以在相對(duì)濕度較低的情況下吸水，并在輕度加熱下釋放。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便、高產(chǎn)率的大規(guī)模合成方法是非常必要的。在這里，作者報(bào)告了MOF-303在克和千克級(jí)的綠色、水基制備詳細(xì)方案。具體來(lái)說(shuō)，提出了四種合成方法(溶劑熱法、回流法、容器法和微波法)，涉及不同的設(shè)備要求以保證通用性。溶劑熱法合成MOF-303通常需要24小時(shí)，回流法和容器法可將時(shí)間縮短至4-8小時(shí)。微波輔助法可將反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步縮短至5分鐘。此外，作者對(duì)MOF-303的表征以及一般的水收集MOF進(jìn)行了指導(dǎo)，以確保產(chǎn)品在純度、結(jié)晶度、孔隙率和吸水率方面的高質(zhì)量。此外，為了解決該材料未來(lái)商業(yè)化的需求，作者團(tuán)隊(duì)證明了其方案可以用于每批次生產(chǎn)3.5公斤，產(chǎn)率為91%。這種大規(guī)模合成的MOF-303與小規(guī)模生產(chǎn)的相應(yīng)材料相比，具有相似的結(jié)晶度和吸水能力。并且作者的合成過(guò)程是綠色和水基的，可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)出MOF。（https://doi.org/10.1038/s41596-022-00756-w）

04

Adv.Mater：?jiǎn)尉М愘|(zhì)性影響金屬有機(jī)框架的內(nèi)在和外在性質(zhì)

? ? ?目前，在研究材料的晶體結(jié)構(gòu)與其本體性質(zhì)之間存在著巨大的表征差距。目前的方法無(wú)法以相關(guān)的方式對(duì)落在這一間隙內(nèi)的單個(gè)粒子進(jìn)行完全表征。作者通過(guò)利用光學(xué)顯微鏡和光譜學(xué)的非侵入性來(lái)原位分析金屬有機(jī)框架顆粒來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。它們以一種相關(guān)的方式探討內(nèi)在的和外在的性質(zhì)。作者表明，MIL-88A的晶體形狀強(qiáng)烈影響其光吸收。此外，水如何均勻地分布和吸附在最有前途從潮濕空氣中收集水的材料MOF-801中的問(wèn)題也得到了解決。結(jié)果證明了粒子水平的重要性，以及它如何影響材料的性質(zhì)。（https://doi.org/10.1002/adma.202104530）

05

J.Chem.Educ：MOFs中孔隙填充和拓?fù)淇梢暬?/strong>

? ? ?金屬有機(jī)框架(MOFs)具有高表面積的開(kāi)放孔隙結(jié)構(gòu)，可用于儲(chǔ)氫、二氧化碳捕獲、從空氣中收集水、化學(xué)分離和催化。這些結(jié)晶固體的化學(xué)結(jié)構(gòu)可能一開(kāi)始看起來(lái)令人望而生畏。通過(guò)考慮孔的排列，通過(guò)識(shí)別鏈接和頂點(diǎn)以及在多個(gè)展現(xiàn)方式之間切換來(lái)簡(jiǎn)化，可以使這些結(jié)構(gòu)的可視化變得容易。（https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.2c00120）

06

J.Am.Chem.Soc：金屬有機(jī)框架準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機(jī)理與設(shè)計(jì)

? ? ?作者報(bào)道了兩種基于多金屬氧酸鹽的金屬有機(jī)骨架(MOFs)[(MnMo6)2(TFPM)]imine和[(AlMo6)2(TFPM)]imine作為準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。利用經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)結(jié)合量子化學(xué)和大正則蒙特卡羅模擬了兩種材料中相應(yīng)的擴(kuò)散和離子傳導(dǎo)。利用不同近似水平的離子擴(kuò)散行為，確定了主要的離子傳導(dǎo)機(jī)制為溶劑輔助跳變(>77%)。獲得了詳細(xì)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)溶劑化結(jié)構(gòu)，以高空間和時(shí)間分辨率解釋Li+運(yùn)動(dòng)。提出了一種合理設(shè)計(jì)的非互穿MOF-688材料，其性能(1.6-1.7mS cm-1)比目前最先進(jìn)的材料(0.19-0.35mS cm-1)提高6-8倍。（https://doi.org/10.1021/jacs.2c03710）

標(biāo)簽：化學(xué)試劑MOF材料