综述：锆基金属有机框架及其纳米复合材料：电化学应用中的结构-功能相关性

这篇综述系统阐述了锆基金属有机框架（Zr-MOFs）在电化学领域的独特优势，重点分析了其合成方法（溶剂热法、绿色合成等）、结构特性（如Zr6O4(OH)4次级结构单元）及在环境污染物检测（电化学传感器）、能源存储（超级电容器、电池）和氢析出反应（HER）中的应用潜力，同时指出导电性提升和大规模生产等未来挑战。

　　

锆基金属有机框架的电化学革命：从结构设计到应用突破

Abstract
锆基金属有机框架（Zr-MOFs）凭借卓越的化学稳定性、可调孔隙率和氧化还原活性，成为电化学领域的明星材料。研究揭示了其合成策略（如溶剂热法、机械化学法）与结构功能化的关联，并深入探讨电荷传输、离子扩散等电化学特性。通过与石墨烯、碳纳米管等导电材料复合，Zr-MOFs在环境传感（如污染物检测）和能源技术（超级电容器、HER）中展现出多功能性。尽管面临导电性和规模化挑战，导电Zr-MOFs和柔性电子集成等方向将推动可持续发展。

Introduction
电化学技术在环境修复与能源转型中扮演核心角色。Zr-MOFs因Zr⁴⁺的高价态和强Zr-O键，具有远超传统MOFs的稳定性（耐450°C高温、宽pH耐受）。2008年问世的UiO-66（Zr₆O₄(OH)₄簇+BDC linker）是典型代表，其缺陷容忍性和生物相容性拓宽了应用场景。

Synthesis methods of Zr-MOFs
溶剂热法仍是主流，但绿色合成（水相反应）和机械化学法（无溶剂）崭露头角。后合成修饰如氨基功能化可精准调控孔隙环境，而MOF-on-MOF异质结构能协同提升性能。

UiO Series
UiO-66/67/68构成经典家族，其中UiO-67通过扩展linker（联苯二甲酸）将孔径增至3.0 nm，显著提升离子扩散效率。缺陷工程可引入开放金属位点，增强电催化活性。

Fundamental properties
电荷传输依赖"氧化还原跳跃"机制，Zr节点与有机linker的协同作用至关重要。复合导电材料（如聚苯胺）可将电导率提升10³倍，而封装酞菁分子能优化HER过电位。

Electrochemical sensors
对硝基酚等污染物的检测限低至0.1 μM，归功于Zr-MOFs的分子筛效应和活性位点富集。功能化修饰（如-SH基团）可实现对Hg²⁺的特异性捕获。

Energy applications
在超级电容器中，Zr-MOF/CNT复合材料比电容达1200 F g^-1；锂硫电池中，UiO-66-S抑制多硫化物穿梭，循环500次容量保持率超80%。

Challenges and Future Prospects
解决本征导电性差（如开发二维导电Zr-MOFs）和规模化生产（连续流反应器技术）是关键。智能响应型Zr-MOFs在自供电传感器中潜力巨大。

Conclusion
Zr-MOFs通过结构精准调控和复合策略，正推动电化学技术向高效化、智能化迈进。未来需跨学科合作攻克材料-器件集成难题，加速商业化进程。