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本文聚焦金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）与木材复合的材料。详细阐述其合成进展、在环境和能源领域的应用，探讨发展面临的挑战与未来方向，为该类复合材料的研究和应用提供了全面且有价值的参考。
引言
近年来，金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）作为备受瞩目的新型多孔晶体材料，吸引了众多科研人员的目光。MOFs 自 1995 年由 Yaghi 首次合成以来，便以其独特的结构和多样的功能崭露头角。它是由金属离子与有机连接体通过配位键形成的周期性网络结构，通过选择不同的金属离子和有机配体，能够精确调控 MOF 的结构、孔隙构型、表面化学性质，进而实现特定的功能，在催化、吸附、化学传感、储能等领域都展现出巨大的应用价值 。
COFs 同样拥有多孔结构，由含多个官能团的小或大构建单元通过共价键形成稳定的二维或三维网络。它具备高比表面积、高孔隙率、显著的结晶度、可调节的孔径、有序的结构、低密度、化学稳定性以及易于定制等诸多优势，能够在分子水平上进行设计和修饰，根据需求调整孔隙尺寸、形态、催化活性和选择性吸附能力 。
然而，MOFs 和 COFs 自身存在一些局限性。它们通常呈粉末状结晶态，存在收集困难、稳定性差和导电性不佳等问题，这极大地限制了它们的进一步加工和实际应用。为解决这些问题，研究人员尝试将它们与泡沫、聚合物等稳定基质复合，但这些复合材料中 MOFs/COFs 与底物之间的结合力较弱。
木材作为一种经济且可持续的生物质资源，在复合材料领域极具潜力。其具有高孔隙率和分级结构，赋予了良好的机械性能和吸湿性能，由纤维素、半纤维素和木质素组成的化学网络为其提供了稳定的化学基础。木材的微孔结构，尤其是垂直排列通道的广阔内表面积，为高效负载 MOFs/COFs 提供了充足的物理空间。同时，木材纤维表面丰富的羟基（-OH）等官能团能与 MOFs/COFs 通过配位或共价键相互作用，增强界面相互作用，有效防止纳米材料脱落，提升复合材料的吸附性能、催化活性、分离效率、稳定性和耐久性。此外，通过针对性的化学处理或物理改性，如乙酰化、硅化、等离子体蚀刻等，能在保留木材结构优势的同时，进一步优化其功能 。基于此，将木材的结构优势与 MOFs/COFs 的功能相结合，制备出的 MOF/COF@木材复合材料具有重要的研究意义和广阔的发展前景，但目前缺乏对该领域的全面综述，本文旨在填补这一空白。
MOF/COF@木材复合材料的组成和结构优势
MOF/COF@木材复合材料巧妙地整合了 MOFs/COFs 的特性与木材的固有结构特征，形成了一种多功能材料。木材为复合材料提供机械支撑，增强了整体强度；而 MOFs/COFs 则保障了材料性能的持久性。MOFs/COFs 的微孔结构与木材纤维和细胞壁的天然孔隙结构相结合，赋予了复合材料更加丰富的孔隙结构。这种分级孔隙结构不仅有利于物质的传输和扩散，还为各种应用提供了更多的活性位点，在吸附、催化等领域展现出独特的优势。
MOF/COF@木材复合材料的制备方法
MOF/COF@木材复合材料的发展是可持续功能材料领域的一项重大进展，它成功地将天然木材的结构优势与 MOFs 和 COFs 的多样性能相结合。为了充分发挥这些杂化材料的潜力，必须开发可靠且可扩展的制备方法。目前的制备策略面临着一些关键挑战：一是要实现 MOFs/COFs 在分级木材结构内的均匀分布；二是要确保 MOFs/COFs 与木材之间形成稳定的化学键合，以提高复合材料的稳定性；三是制备方法需具备可扩展性，以便能够大规模生产。科研人员正在不断探索新的制备技术和工艺，如原位合成法、浸渍法等，通过优化实验条件，期望克服这些挑战，制备出性能优异的 MOF/COF@木材复合材料。
MOF/COF@木材复合材料的功能应用
MOFs/COFs 结构和性能多样，通过选择合适的金属离子或有机连接体，可以实现不同的功能。木材作为底物，为复合材料提供了强大的机械支撑。将 MOFs/COFs 与木材相结合，不仅继承了它们各自的独特属性，还产生了协同效应，显著提升了复合材料的整体性能。
在水处理领域，MOF/COF@木材复合材料可利用其丰富的孔隙结构和特殊的化学性质，高效吸附水中的污染物，如重金属离子、有机污染物等，实现水的净化。在气体吸附和分离方面，该复合材料能够凭借其分级孔隙和特定的吸附位点，对不同气体进行选择性吸附和分离，在气体储存、净化等方面具有潜在应用价值。在催化领域，MOF/COF@木材复合材料中的 MOFs/COFs 可作为活性催化位点，木材则为催化物种提供理想的分散介质，促进催化反应的进行，提高催化效率。此外，在阻燃、抗菌和电化学等领域，MOF/COF@木材复合材料也展现出了独特的性能和应用潜力。
结论与展望
本文对 MOF/COF@木材这一创新功能复合材料类别进行了全面综述。将 MOFs 或 COFs 与天然木材底物相结合，旨在充分发挥每种材料的优势，增强 MOF/COF@木材复合材料的功能。天然木材因其轻质、高强度和易于加工的特性，成为 MOFs/COFs 材料的理想支撑底物。MOFs 和 COFs 的孔隙率、可调节性、高比表面积和结构多样性为复合材料带来了独特的性能。
尽管 MOF/COF@木材复合材料已取得一定进展，但仍面临诸多挑战。例如，在制备过程中，如何进一步优化制备工艺，实现 MOFs/COFs 在木材中的更均匀分布和更强的界面结合；在实际应用中，如何提高复合材料的稳定性和耐久性，降低成本，以推动其大规模应用等。未来，该领域的研究有望朝着开发更高效的制备方法、探索新的应用领域、深入研究结构与性能关系等方向发展。通过不断的研究和创新，MOF/COF@木材复合材料有望在环境保护、能源开发等多个领域发挥更大的作用，为解决实际问题提供新的材料解决方案。
