通过严谨的表征方法定义金属有机框架的稳定性

《Chem》：Defining stability in metal-organic frameworks through rigorous characterization

　　

整体概览

金属有机框架（MOFs）是一类由金属节点和有机连接剂构成的多孔晶体材料，因其在气体储存与分离、催化、传感以及核废料处理等领域的应用前景而备受关注。目前已有约3万至3.5万种此类结构被报道，2025年的诺贝尔化学奖也授予了相关研究领域的贡献者，由此可见MOFs在科学界的重要地位。然而，其实际应用离不开材料的稳定性，而目前对MOF稳定性的研究往往不够充分或存在过度解读的情况。研究人员通常仅依靠一两种表征技术就试图判断材料的稳定性，这导致不同材料及研究结果之间的比较变得困难，进而阻碍了高效稳定框架的合理设计及其实际应用。

本文以教程形式直接针对这一缺陷展开探讨。我们将MOF的稳定性分为热稳定性、化学稳定性、机械稳定性和辐射稳定性四大类别，并为每类稳定性提出了严谨的多技术联合表征方案。通过选取7种具有不同金属节点、连接剂类型及结构拓扑结构的知名MOFs作为示例，我们展示了如何运用X射线衍射、吸附等温线等多种互补技术，共同揭示材料的完整稳定性特征。

如果MOF研究界能够坚持采用更高且更一致的稳定性表征标准，就能够生成可比较的数据集，用于训练预测模型，加快适合特定应用场景的材料筛选速度，同时还能将结构特征与稳定性结果建立关联。本文旨在为研究人员提供实用指导，帮助他们借鉴、调整这些方法，并随着领域向标准化报告方向发展，更快、更可靠地将MOF研究成果转化为实际应用价值。

总结

对于金属有机框架（MOFs）的实际应用而言，其稳定性是一项至关重要的属性——这类多孔晶体材料是通过金属节点与有机连接剂的协同作用制备而成的。在目前的MOF研究文献中，由于缺乏统一的表征标准，且研究者多依赖只能提供有限信息的单一技术，导致材料的稳定性往往被低估或过度解读。因此，不同材料及研究结果之间的对比十分困难，这阻碍了高效稳定框架的合理设计。在本篇教程式中，我们强调了采用多技术联合方法进行稳定性表征的重要性，并详细介绍了针对MOF热稳定性、化学稳定性、机械稳定性和辐射稳定性这四类特性的严谨表征方案。通过提升稳定性表征的标准，MOF研究界能够更精准地筛选出适合特定应用的框架，明确决定材料稳定性的结构特征，进而加速构建用于合理设计的预测模型。

图形摘要