Chem综述：金属有机框架（MOFs）材料在能源领域的研究进展

金属有机骨架（Metal-organic framework，MOF）基材料，包括原始MOF、MOF复合材料和MOF衍生物，由于其可定制性、大比表面积和可调孔径，已成为能量存储和转换应用的研究热点。然而，MOF基材料目前还处于起步阶段，需要付出更多努力才能使其在大规模实际应用中具有竞争力。

有鉴于此，近日，南方科技大学徐强院士团队受邀在Cell Press细胞出版社旗下期刊《Chem》撰写了题为“Metal-organic framework-based materials as platforms for energy applications”的综述性论文，概述了MOF基材料在能量存储和转换应用中的进展，包括气体存储、电池、超级电容器和光/电化学能量转换，强调了不同材料在各种场景中的优势。最后，总结了目前用于能量存储和转换的MOF基材料面临的挑战和现状，并对未来的研究方向进行了展望。

部分图文赏析：

要实现碳中和的目标，探索和推广可再生能源以减少对化石燃料的依赖至关重要。然而，潮汐能等可再生能源的间歇性仍然是其大规模实际应用的重大瓶颈。这促使研究人员开发先进的可持续能源存储和转换技术，包括清洁气体存储、可充电电池、超级电容器、电催化、和光催化。为了实现这些先进的应用，必须开发具有最佳结构和适当功能的材料。在新兴材料中，金属有机骨架（MOF）基材料，包括原始MOF、MOF复合材料和MOF衍生物，由于其在能量转换和存储应用中相对于传统材料的显著优越性而引起了极大的关注。

原始MOF，被称为多孔配位聚合物，通常是通过各种金属节点（例如离子或簇）和有机配体通过强配位键自组装而制成的。这使得原始 MOF 能够展现出高度多孔结构、结构多样性、功能性和可定制性的优势。同时，原始MOFs可以通过后修饰策略进行调整，以进一步拓宽其应用范围。例如，MOF 可以用作功能支撑体，与其他辅助成分结合使用，创建具有可预测结构的 MOF 复合材料，适合各种应用。 此外，MOF 可以用作牺牲前驱体，生成 MOF 衍生材料，如金属化合物、多孔碳材料及其复合材料，具有可定制的活性位点，表现出卓越的电化学存储和转换性能。

尽管MOF基材料的特性吸引了科学研究人员对其进行深入研究，并且其在能源领域的应用已被广泛报道，但其应用仍然存在挑战。例如，MOF基材料的光催化表观量子产率（AQY）较低，燃料储存利用率较低，尚无法满足实际使用场景。在本综述中，作者概述了过去几年 MOF 基材料在各个能源相关领域的应用的最新进展。首先，介绍了 MOF 基材料独特的结构优势，然后对其在一系列能源技术中的应用进行了广泛的最新评估，包括气体存储、可充电电池、超级电容器和光/电化学能量转换。列举了MOF基材料的代表性合成及其应用的最新突破。

——详情请戳——

Metal-organic framework-based materials as platforms for energy applications，doi.org/10.1016/j.chempr.2023.09.009

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929423004643

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