近日，我校材料科学与工程学院顾金楼教授应美国化学协会Account of Chemical Research杂志主编Cynthia J.Burrows教授的邀请，撰写了题为“HierarchicallyPorous MOFs Synthesized by Soft-Template Strategies”(软模版合成分级多孔金属有机骨架) 的综述论文。Accounts of Chemical Research是化学和材料领域最具权威的国际性综述期刊之一，最新影响因子为24.446。不同于其它综述期刊通常评述某一领域的研究进展，该杂志侧重于评述通讯作者所领衔团队的系统性研究工作。
金属有机骨架（MOFs）因其多变的成分和可定制的结构从而在原子和分子水平上具有高度的可设计性。但由于配体长度和次级结构单元拓扑结构的限制，绝大多数MOFs的孔径仅在微孔范围内，阻碍了其应用范围。为了满足日益增长的涉及大分子的应用需求，在微孔MOFs中引入次级介孔或大孔迫在眉睫。软模板法是科学界公认的制备多孔材料的有效策略之一，然而MOFs苛刻的有机相合成条件往往不利于软模板的自组装。此外，由于结晶的强大驱动力，软模板本身常和MOFs前体发生相分离。同时，一些MOFs结构不够稳定，模板剂的有效去除也面临挑战。因此，开发新型策略，实现对MOFs介孔/大孔化具有重要意义。
图1.团队提出的盐溶离子介导的自组装策略(SIMS)实现分级多孔MOFs材料创制
团队在国际上提出了盐溶离子介导的自组装策略(SIMS)，实现了MOFs材料的介孔甚至大孔化，研制的MOFs材料孔径在3-100纳米之间可调，有效搭建起传统沸石、介孔氧化硅甚至大孔泡沫材料的孔尺寸桥梁（图1）。分子尺度调制实现了分级多孔MOFs组分、功能、形貌和维度的可控创制。高度偶联的微孔和介孔/大孔结构可以模拟细胞的区间分隔反应机制，功能化微孔结构增强主客体接触、紧密偶联的介孔/大孔实现客体分子的有效扩散，从而实现材料在蛋白分离、酶辅助底物传感、蛋白组学、活性ROS清除、DNA裂解、生物与仿生催化等多领域的应用。通过充分研究多孔分级MOFs的组成、工艺、结构与性能的构效关系，该系统工作可望为MOFs在能源、催化、生物工程等领域开拓不同的应用（图2）。
图2.团队提出的多孔分级MOFs的组成、工艺、结构与性能的构效关系及其应用前景
顾金楼教授团队近期一直致力于分级多孔MOFs的创制与应用研究，其系列工作陆续发表在Nature Comm. 2022, 1879; ACS Mater. lett., 2022, 385; J. Am. Chem.Soc.,2021, 15145; Chem. Mater., 2021, 2198; Small, 2021, 2101455; ACS App.Mater. Interf., 2021, 60173; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 14125; Angew. Chem.Int. Ed., 2020, 22952; Chem. Sci., 2019, 5743; Adv. Funct. Mater., 2018, 201707356;Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 3439)等杂志，其开发的系列分级孔MOFs受到国内外同行的广泛关注和采纳，有望为多孔MOFs的广泛应用提供新的平台。
系列工作受到国家自然科学基金、上海市自然基金等的资助。
论文链接：HierarchicallyPorous MOFs Synthesized by Soft-Template Strategies | Accounts of ChemicalResearch (acs.org)