金属有机框架材料MOFs的应用领域有哪些？

MOFs次级结构单元中的金属氧簇有特殊性，能发生类半导体行为，因此MOFs催化的研究成为热门的研究方向之一。之后，科研人员将合成的MOFs用于电催化水的应用上，早在 2011年，Anne Dolbecq研究团队报道了基于多金属氧酸盐的MOFs（POMOF）作为析氢反应（HER）的电催化剂[3]，所制备的POMOF/ CPE电极非常稳定，可以循环数百次而无明显变化，峰值电流随扫描速率线性变，研究人员将其优异的催化性能归因于POMOF的结构和封闭效应。此外，MOFs除了可以应用于HER的电催化剂，还可以用于强氧化还原反应（ORR）以及析氧反应（OER）的电催化剂，例如，南京师范大学兰亚乾课研究团队报道了NNU-23电催化剂具有优异的OER性能 [4]。

图3：ZIF8/RhB用于细胞线粒体内ATP生物传感示意图

尽管单一的MOFs具有非常广泛的应用，但是另一方面，由于本身所固有的一些缺陷，限制了其在许多领域中的应用。 近年来, 人们将MOFs与一些具有独特的光学、电学、磁性和催化性能的功能材料复合, 如金属氧化物纳米粒子，量子点，聚合物，荧光探针等，制造出同时拥有MOFs的独特结构和功能材料优异性能的复合材料，所体现的优势不言而喻。 目前这些MOFs复合材料已被广泛应用于生物传感与载药诊疗等领域。中科院化学所的毛兰群研究团队将罗丹明B负载于ZIF-8中，合成出ZIF-8/RhB的复合材料，并将其运用于细胞线粒体内ATP的传感分析[5]。此外，通过磁力释放负载于复合材料γ-Fe2O3/HKUST-1上的药物，德国德累斯顿工业大学Kaskel研究团队首先提出了MOF磁热疗的方式 [6]。武汉大学邓鹤翔的研究团队发现，客体释放速率与MOFs中官能团的类型和比例密切相关[7]。通过从MIL-101（Fe）构建不同的多元MOFs，阿霉素（DOX）的最大释放量是在第17天至29天。

事实上，MOFs的应用远不止以上所述，还有像超级电容器，光热诊疗等领域也有其身影。MOFs一直随着科学的脚步发展。 在未来，稳定且设计良好的多元MOFs或基于MOFs的材料会具有每个组分的特征，为目标应用提供出色的性能。此外，通过逐步合成技术对MOFs中官能团的位置达到精确控制将为各种实际应用带来巨大的潜力，我们相信MOFs的光明前景。

参考文献：

[1] Phys. Chem. B 2006, 110, 9565-9570.

[2] Chem. Eur. J. 2010, 16, 5205-5214.

[3] J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 34, 13363-13374.

[4] Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9660-9664.

[5] J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 5877-5882.

[6] Chem. Commun. 2011,47, 3075-3077.

[7] J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 40, 14209–14216.

文献：

[1] https://doi.org/10.1021/jp060433+

[2] https://doi.org/10.1002/chem.200902719

[3] https://doi.org/10.1021/jacs.5b02688

[4] https://doi.org/10.1002/anie.201803587

[5] https://doi.org/10.1021/jacs.7b01229

[6] https://doi.org/10.1039/C0CC05278G

[7] https://doi.org/10.1021/jacs.7b07392返回搜狐，查看更多