金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一类新型的有机-无机杂化材料, 具有可功能化的骨架结构、高比表面积、可调控的孔径尺寸等优势. 将MOFs与性质多样的有机/无机功能纳米材料复合, 不仅有可能充分发挥组分各自的优势, 而且有可能产生“1+1>2”的协同效应, 因而引起了人们的广泛关注. 具有光热效应的MOF复合物作为一类重要的MOF复合材料, 在生物诊疗、催化等领域展现出了良好的应用前景. 作者首先综述了近年来MOF复合材料的主要可控制备方法, 随后讨论了光热MOF复合材料的应用研究, 最后对该类材料的未来研究方向和挑战进行了展望.

膜分离在面向能源与环境问题的分离过程中具有极大的应用前景, 近几十年内发展迅速. 金属-有机骨架(MOFs)是一种新型微孔材料, 具有孔结构均一、可调控、多样化的特点, 用其制备的MOF膜在分离领域极具应用潜力. 而二维(2D)材料的飞速发展, 使2D MOF膜也成为倍受关注的一类新型分离膜. 由2D MOF纳米片构筑成的超薄分离膜, 通过MOF的固有孔径可以实现分子级别的筛分, 而纳米片之间的通道及纳米片面内通道为气体或水分子提供了更多的传质通道, 从而实现了优异的分离性能. 因此, 2D MOF膜被认为有望同时提高分离过程的渗透量和选择性, 成为满足工业分离需求的高性能分离膜.

常规的烯烃/烷烃冷冻加压精馏分离过程具有高能耗和低效率的特点, 吸附分离技术可以在温和条件下高效纯化烯烃分子而在烯烃/烷烃分离领域展现出广阔应用前景. 本工作采用高通量筛选技术从12723个真实金属-有机骨架(MOF)材料中筛选具有优异C4烯烃混合物选择性吸附性能的吸附剂, 用于1,3-丁二烯的分离纯化. 首先, 根据MOF材料的结构参数进行筛选获得了7681个具有合适孔径和比表面积的吸附剂. 然后, 采用分子力学方法计算出上述吸附剂的力学性能, 以UIO-66力学性能为阈值得到959个结构稳定的候选MOF材料. 接下来采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法模拟出298 K、0.1 MPa下五元等摩尔C4烯烃混合物在不同候选MOFs中的选择性吸附行为, 根据候选MOFs对1,3-丁二烯的吸附性能分值(APS)进行排序, 得到具有最佳吸附分离性能的8种MOF材料. 通过定量构效关系、吸附等温线及理想吸附溶液理论等揭示了高吸附分离性能MOFs的结构特征, 利用穿透曲线模拟进一步验证了填充最优吸附剂RIGPEE01的固定床能够有效分离2-顺式丁烯/1,3-丁二烯双组分混合物. 最后, 通过径向分布函数和结合能计算分析, 确定RIGPEE01对1,3-丁二烯产生优先吸附的机理主要归因于Cu(I)强吸附位点、π键耦合效应和尺寸筛分效应. 本工作提出的高通量筛选方法以及从分子尺度理解MOF材料应用于烯烃分离机制的视角, 为进一步开发烯烃/烷烃混合物分离的新型吸附剂奠定了理论基础.

采用后合成修饰法成功制备出一系列双金属Ag_x-Ni-MOF-74催化剂, 并应用于CO选择性催化还原NO (CO-SCR)反应. 研究结果发现, 相较于单金属Ni-MOF-74催化剂, 双金属Ag-Ni-MOF-74具有更加优良的低温CO催化还原NO能力, 其中Ag₁-Ni-MOF-74催化剂在200~300 ℃的温度范围达到接近100% NO转化率. 利用X射线衍射分析(XRD)、傅氏转换红外线光谱分析(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原性能测试(H₂-TPR)等技术对样品的结构和性能进行了探究, 发现Ag的加入有利于丰富催化剂活性位点和提高催化剂的比表面积, 并促进反应物的有效活化和传输. 此外, 基于原位红外光谱分析, 发现了CO-SCR反应过程遵循具有较高低温催化效率的Langmuir-Hinshelwood (L-H)机理.

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展. 通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷, 随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型, 使得锂离子电池的性能得到显著提升. 最后, 基于MOFs材料本身的特性, 还对MOFs材料在电化学储能领域中的后续应用进行了合理地前瞻性展望.

氢键有机框架（HOFs）已经发展成为一类独特的晶态多孔材料，它一般是由有机或金属-有机构建单元通过分子间的氢键相互连接而形成的框架材料.由于氢键强度弱和柔性强，因此大部分HOFs的框架都比较容易坍塌.然而，通过合理地选择刚性且具有特定几何构型的构建单元、引入穿插或π-π作用和静电作用等其它分子间的作用力，稳定且多孔的HOFs也逐渐地被制备出来.与其它含有机组分的晶态多孔材料如金属-有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）相比，HOFs具有自己的特点，例如：温和的合成条件、高度的结晶性、溶剂加工性、容易修复和再生等.HOFs的这些特点能够使其成为一类独特的功能多孔材料.本综述主要概述了稳定且多孔HOFs设计的一些基本原则，系统总结了构筑HOFs常用的超分子合成子以及脚手架，重点综述了近十年HOFs在气体吸附与分离、质子传导、异相催化、荧光和传感、生物应用、对映体拆分和芳香化合物的分离、环境污染物去除和有机结构测定等领域的重要进展.

以金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）和共价有机框架（covalent organic frameworks，COFs）为代表的晶态多孔聚合物，具有高比表面积、多样的结构、开放的孔道、丰富的官能团、易功能化等特点，在气体储存和分离、催化、储能、光电器件等领域都有着广泛的应用前景.氨基酸是构成多肽和蛋白质的基本结构单元，不仅具有重要的生物学功能，还在药物生产、生物降解塑料、手性催化剂等工业应用中发挥重要作用.将氨基酸引入到MOFs和COFs体系中，可赋予其柔性化骨架、特殊的孔道环境、手性识别位点等特征，并且在一定程度上提高框架材料的生物相容性、可降解性，进一步丰富晶态多孔聚合物的功能和应用.本综述概括了利用氨基酸功能化MOF和COF材料的制备策略，主要包括以氨基酸及其衍生物作为构筑单元、骨架共价修饰氨基酸、以氨基酸作为调节剂；并重点介绍了这些材料在手性拆分、催化、吸附以及质子传导等领域的应用.最后，本综述分析了当前氨基酸功能化的晶态多孔聚合物面临的困难与挑战，并对其未来研究方向进行了展望.

质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低，限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料（Metal Organic Framework，MOFs）因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点，在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理；第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展；第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究，包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题，并展望该领域的未来研究方向.

网状框架具有结晶而延伸的多孔结构，不仅能将多种构筑模块按预期的方式有序组织形成介观材料，也因其可调控的精确结构成为研究基础科学问题的良好平台.机械互锁结构是利用分子间的机械作用将多种分子结合起来以协同实现复杂功能的分子集合体.将网状框架与机械互锁结构结合不仅能实现机械互锁结构的高维度有序组装以协同实现更复杂的分子机器的功能，也有望对更有应用前景的固相中机械互锁结构间的相互作用和微观机理有更深入的认识.本综述介绍了网状框架与机械互锁结构结合的研究领域的重要进展，第一部分在分别简要介绍网状框架和机械互锁结构的基础上阐述了两个领域结合的意义和策略；第二部分主要介绍了机械互锁结构作为构筑模块参与网状框架构建的系统性和代表性工作，包括含轮烷和索烃的构筑模块；第三部分则是介绍由机械互锁作用为主要相互作用构筑的网状框架，包括弹性编织框架和机械互锁框架，最后对全文进行总结并对该领域的后续发展方向予以探讨.

传统水热法合成的金属有机框架（MOFs）普遍是颗粒尺寸较大的粉末材料，作为多相催化剂虽然便于回收利用，但在液相反应中会存在分散性差、传质阻力大、可接触活性位少的缺点，对催化活性有不利影响.若将MOF多相催化剂均相化，则可兼备均相和多相催化剂的优势.本工作采用了微波辅助合成法成功制备了一种可溶性的卟啉MOF，记为S-Al-PMOF.相比于传统水热法合成Bulk-Al-PMOF需要180℃反应16 h，微波辅助合成法只需140℃反应30 min，更加简单高效.S-Al-PMOF经超声分散可完全溶于乙腈形成澄清的胶体溶液，并且能够一直保持澄清状态而不会聚沉，而Bulk-Al-PMOF分散在溶剂中只能形成悬浊液且很快便会沉降.与此同时，S-Al-PMOF可通过抽滤法从溶液中分离出来，再次超声分散于新的溶剂中则又可以重新形成澄清的胶体溶液，此过程可以重复多次，证明其具有多相催化剂便于分离回收的优势.作为卟啉类MOF，Al-PMOF具有优异的敏光能力，为了验证其同时具备均相和多相催化剂的优势，引入Pd作为共催化剂，测试了S-Al-PMOF在液相光催化分解水制氢反应中的催化性能，并与Bulk-Al-PMOF进行了对比.结果显示，由于能完全溶于液相反应体系，S-Al-PMOF的光催化制氢活性约为Bulk-Al-PMOF活性的14倍，且S-Al-PMOF可以通过抽滤后再溶解分散的方式回收利用，在三轮循环反应的测试中，S-Al-PMOF的活性可以很好地维持.本工作成功实现了可溶性MOF催化剂的制备，为MOF多相催化剂的均相化提供了一种新的思路.

细菌耐药问题已经成为了中国乃至全球的重大公共健康威胁，设计合成新型抗菌材料以减少抗生素依赖成为当前化学化工、材料和生物医学领域中的重要研究课题.金属有机框架（Metal-organic frameworks，MOFs）材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的多孔晶态材料，在气体吸附与分离、传感和催化等领域都扮演着重要角色.为了寻求更好应对细菌威胁的方式方法，国内外研究者们纷纷构建出不同结构的MOFs材料，并将其应用于抗菌领域.本综述从细菌耐药性的产生和MOFs抗菌机理等方面出发，分类概述了不同金属中心和配体MOFs材料、MOFs包覆金属纳米粒子材料和药物缓释MOFs材料等在抗菌、促进伤口愈合等方面的应用，归纳概括了MOFs材料在抗菌领域应用中仍需解决的科学问题，并对该领域的发展趋势进行了展望.

金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）因具有高比表面积、高孔隙率以及可调的孔结构及孔内环境，在气体吸附、分离以及催化等方面展现出巨大应用潜力.由于水蒸气广泛存在于空气和各类工业气体中，深入理解MOFs与水蒸气之间相互作用机制，并开发具备高水稳定性以及水蒸气吸附与脱附行为可调的MOFs，不仅具有显著的科学意义，而且对推动MOFs的实际应用具有重要的现实意义.本综述将围绕以下内容展开论述：高水稳定性MOFs的设计规律；MOFs对水蒸气的吸附/脱附行为；吸水MOFs在工业气体干燥、沙漠取水、吸附式热泵以及室内湿度调节等领域的应用.

炼厂干气中回收乙烯是扩宽C₂H₄来源的有效途径，但C₂H₄和C₂H₆物理性质和分子尺寸非常接近，分离困难.金属有机骨架材料（MOFs）近年来在低碳烃分离领域展现出广阔的前景.本工作采用氨吸附改性调节UTSA-280的结构，通过一维直孔道大小的调节实现C₂H₄/C₂H₆的高效分离.改性后的UTSA-280具有独特的超微孔结构能提升C₂H₄的吸附，而完全不吸附稍大的C₂H₆，实现理想的C₂H₄/C₂H₆吸附选择性（>1000）.结果表明，改性后的UTSA-280的C₂H₄吸附量可提高至2.83 mmol/g，与未改性的材料相比增加29%，并且能阻挡C₂H₆的吸附，最终达到>1200的C₂H₄/C₂H₆选择性.蒙特卡罗分子模拟（GCMC）计算C₂H₄/C₂H₆混合气体（1：1）的吸附得出，改性后UTSA-280孔内的C₂H₄吸附相比于C₂H₆具有更多的吸附分布.通过C₂H₄/C₂H₆混合气体穿透实验测试，改性后的UTSA-280材料能展现出48 min以上的分离时间，相比于未改性的材料，分离性能提升近1倍.

针对天然气中的甲烷、乙烷、丙烷（C₁、C₂、C₃）气体分离困难的问题，本工作采用高通量计算了137953种假设的金属有机框架（Metal-organic framework，MOF）对这三种混合气体的吸附分离吸能.为了避免水蒸气的竞争吸附，首先，筛选出31399种疏水性MOF.然后，单变量分析了这些MOF的最大孔径（LCD）、孔隙率（φ）、体积比表面积（VSA）、亨利系数（K）、吸附热（Q_st）、密度（ρ）共六种MOF结构/能量描述符与MOF对C₁、C₂、C₃的选择性、吸附量及两者权衡值（Trade-off between S_i/j and N_i，TSN）的关系，发现了吸附量和选择性“第二峰值”的存在；尤其对于C₁、C₂的分离，所有最优MOF都分布在第二峰值区间.随后采用决策树、随机森林（Random forest，RF）、支持向量机和反向传播神经网络四种机器学习算法，分别训练并预测了六种MOF描述符与性能指标的关系，结果表明RF预测效果最好.然后应用RF算法定量地分析出K、LCD和ρ三种描述符对TSN_C1、TSN_C2的相对重要性最高，而TSN_C3的是K、Q_st和ρ，根据这些描述符分别设计了吸附C₁、C₂、C₃最优MOF的决策树模型路径.最后筛选出针对C₁、C₂和C₃不同分离应用的18种最优MOF.本工作基于机器学习和高通量计算的研究思路和研究方法，第二峰值规律的发现以及最优设计路线的提出将有助于MOF在吸附分离领域的发展提供有力的指导和启示.

C₄～C₆碳氢化合物作为重要的化工原料和能源，在传统的石化工业生产中，主要通过精馏进行分离提纯，此过程能耗高、设备费用昂贵、经济效益低.利用固体吸附剂进行吸附式分离，不仅可以降低能源成本，而且可以提高效率.金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）作为一类由金属离子或团簇和有机单体组装而成的晶态多孔材料，具有高孔隙率、规整开放的孔道、丰富的官能团和多样的结构，在气体储存与分离中有着良好的应用前景.介绍了C₄～C₆碳氢化合物分离的重要性，并从MOFs分离机制出发，概述了目前MOF材料用于分离纯化C₄～C₆碳氢化合物的分离机理和研究进展，为开发新型具有良好分离性能的MOF材料提供研究思路.

在众多非贵金属基材料中，金属有机骨架（MOFs）因其高比表面积和丰富的金属活性中心而成为最有前景的氧气析出反应（OER）催化剂之一.但MOFs的本征催化活性、导电性和稳定性较差，从而影响其在OER电催化中的应用.本工作通过电沉积法在泡沫镍支撑的FeNi MOF纳米片表面引入5 nm的CeO₂纳米团簇来提高MOFs的催化活性.CeO₂纳米团簇与FeNi MOF纳米片之间的固-固界面相互作用以及CeO₂纳米团簇的掺杂有效调控了MOF表面金属位点的电子结构，提高了金属位点的本征电催化活性；同时，CeO₂团簇良好的导电性促进了FeNi MOF表面的电荷迁移，从而使CeO₂/FeNi MOF的OER活性优于FeNi MOF.在1 mol·L^-1 KOH溶液中CeO₂/FeNi MOF达到50 mA·cm^-2和100 mA·cm^-2的电流密度所需要的过电位分别只有220 mV和233 mV，同时表现出快速的反应动力学和优异的稳定性.

变压吸附（PSA）制取O₂的核心是吸附剂.近年来，金属有机骨架（MOFs）被认为是一种具有广阔应用前景的新型吸附剂.通过水热法制备了MIL-101（Cr）/氧化石墨烯（GO）.结果表明，MIL-101（Cr）/GO-15具有更高的比表面积（3486 m²·g^-1）和更大的孔体积（2.39 cm³·g^-1），因此也表现出更高的O₂吸附量（0.54 mmol·g^-1）.进一步根据理想吸附溶液理论（IAST）预测了其在O₂/N₂体积比为1：4混合气体中的O₂/N₂选择性为1.2，相比MIL-101（Cr）提高了17.65%.同时，MIL-101（Cr）/GO-15的循环利用性能更佳，经过三次O₂吸脱附循环后，依然拥有高达80%的O₂吸附量，具有较好的循环再生性能.

金属有机骨架（MOFs）材料因其结构和组成特点在重金属离子的吸附和预富集方面表现出独特优势，在重金属离子的光学传感方面显示出极大的应用潜力，但其导电性较差，这大大限制了其在电化学传感领域的应用.制备了一种功能化的金属有机骨架复合材料——热还原氧化石墨烯-金-沸石咪唑酯骨架材料（RGO-Au-ZIF-8）.该复合材料具有较本体MOF显著改善的电化学性质，利用其构建电化学传感平台实现了对水相溶液中铅离子（Pb²⁺）和铜离子（Cu²⁺）的同时灵敏检测.借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱法和各种电化学技术对所制备材料及其修饰电极的形貌、结构和电化学特性进行了表征.采用阳极溶出伏安法（DPASV）对水相溶液中的Pb²⁺和Cu²⁺进行检测，并对检测溶液pH、沉积时间和沉积电位等实验参数进行了优化.在最优化条件下，该传感平台对Pb²⁺和Cu²⁺的检测线性浓度范围分别为0.005～10（Pb²⁺）和0.01～10（Cu²⁺）μmol·L^-1，检测限为2.6×10^-9（Pb²⁺）和7.8×10^-9（Cu²⁺） mol·L^-1.此外，还对该传感平台的选择性、重现性和稳定性进行了考察，并进行了实际水样中Pb²⁺和Cu²⁺的回收实验.该工作为重金属离子的同时、快速且灵敏的检测提供了一种新的平台，并大大拓展了MOFs材料的电化学应用.

本工作旨在探索MOFs材料高效富集黄芩中黄芩苷的新方法，拓展MOFs在吸附领域的用途.溶剂热法合成了沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8），并进行了结构表征，以确保其准确合成.研究了ZIF-8对黄芩苷的吸附规律和作用机理：ZIF-8对黄芩苷的吸附符合准二级动力学方程，平衡吸附数据符合Langmuir吸附等温模型.采用响应面法（RSM）得到优化后的最佳吸附参数，在此条件下，ZIF-8对黄芩中黄芩苷的吸附率高达98.22%，且对黄芩中其它成分吸附效果不显著，以pH 6.8的PBS溶液作解吸液，ZIF-8对黄芩苷的解吸率为62.46%，而黄芩苷的纯度由吸附前的21.55%提高到解吸后的64.27%，且ZIF-8在吸附前后稳定性良好，回收率达到83.50%.因此，ZIF-8在吸附纯化黄芩苷方面具有潜在的应用价值.

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点，已经严重危害到人类的生命健康.近年来，研究人员设计了大量纳米药物载体，将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤，有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料，具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势，已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前，基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成，表面修饰，基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用，并对其在生物医学领域的应用进行了展望.

采用水热法成功地合成了不同比例的双金属MOF-74-CoMn催化剂，并成功用于以CO为还原剂的选择性催化还原脱硝（CO-SCR）反应.实验结果表明，双金属MOF-74-CoMn催化剂的NO_x转化率普遍高于单金属MOF-74-Co催化剂，且反应温度窗口更宽，其中，MOF-74-Co1Mn2的NO_x转化率最高，在175~275 ℃的温度范围内接近100%.进而，通过X射线粉末衍射（XRD），热重分析（TGA），扫描电镜（SEM），N₂吸附/脱附，X-射线光电子光谱（XPS），氢气程序升温还原性能测试（H₂-TPR）和原位红外光谱（FTIR）技术对双金属MOF-74-CoMn催化剂进行了表征和分析，发现金属Co、Mn的协同作用可以促进不饱和金属位点和氧空位的形成，从而提高CO选择性催化还原反应（CO-SCR）的效率.

近年来，金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）在气体吸附分离领域的研究获得爆发式增长.随着MOFs数量的剧增，高通量计算筛选成为从大量MOFs中发现高性能目标材料和挖掘其构效关系的最有效研究方法.本综述对MOFs的高通量计算筛选中所用到的数据库包括实验合成的MOFs组成的数据库（experimental MOFs，eMOFs）和计算机设计的MOFs数据库（hypothetical MOFs，hMOFs）、计算筛选方法包括基于分子模拟和机器学习的筛选方法，及其在CH₄储存、H₂储存、CO₂捕捉和其他气体分离领域的研究进展进行了总结.旨在通过梳理该领域的研究进展和思路，明确未来的研究方向和面临的挑战，加快MOFs的研发进程，促进MOFs的商业化应用.

近几十年来，气候变暖、海平面上升等全球性气候问题日益严重，对人们赖以生存的自然环境造成了巨大的威胁.为了缓解并最终解决温室效应，多年来人们一直着手研究以二氧化碳（CO₂）为主的温室气体的处理方法.CO₂捕获和转化是一项新的技术，将捕获得到的CO₂直接转化成甲酸、甲醇、甲烷等小分子有机物或药物中间体等高附加值的化合物.卟啉金属-有机框架（Porphyrin Metal-Organic Frameworks，PMOFs）是一种基于卟啉配体和金属节点的多孔配位框架材料.卟啉配体具有良好热稳定性、化学稳定性以及优异独特的光学性能，结合MOFs框架的多孔性带来的对CO₂等气体分子的良好吸附性，使得PMOFs在CO₂捕获与转化上具有巨大的潜力.首先，介绍了PMOFs合成中常用的构筑策略，包括拓扑导向、柱层策略以及金属-有机笼策略.然后，根据次级结构基元对常见的PMOFs结构进行系统分类，包括基于低价态金属离子、桨轮状M₂（COO）₄、金属-氧无限长链和硬酸金属-氧簇四类，叙述了各类PMOFs的结构特性和稳定性.随后，通过一些代表性的实例分类总结了PMOFs在CO₂捕获与转化上的应用，包括CO₂的捕获、环加成反应、光催化反应和电催化反应.最后，总结了PMOFs在四大类应用中具有的优势与挑战，并展望了PMOFs在CO₂捕获与转化中的机遇和发展前景.