IF 40.4！混合价态金属有机框架：概念、机遇与前景

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随着全球对具有多功能性和实际应用潜力的先进材料需求的不断增加，金属有机框架（MOFs）因其独特的结构、化学和功能多样性而受到极大关注。为了推动这些材料在实际领域中的应用，已经开发了多种策略。其中，引入混合价态是一种极具前景的策略，这种方法赋予这些多孔材料卓越的特性，例如增强的电荷离域性、电导率和磁性等。本文综述了混合价态MOFs的基本特性、合成挑战以及表征方法，并详细讨论了这些材料在能量存储、催化、传感、气体吸附与分离等多个领域中的卓越应用，提供了未来设计策略的路线图以更好地利用混合价态在先进材料中的潜力。与单价态MOFs相比，混合价态MOFs在实际领域表现出更具吸引力的特性，这是由于框架中混合价态之间增强的协同作用。

创新点

1. 提出了通过引入混合价态以增强MOFs性能的概念，为多功能材料的设计提供了新思路。

2. 混合价态MOFs展现了在能量存储、催化、气体分离等实际应用中的卓越性能，优于传统单价态MOFs。

3. 利用混合价态之间的协同作用，进一步提升了框架材料的电导率和磁性等特性。

对科研工作的启发

1. 通过调控金属中心的混合价态，探索其在能源和环境领域的创新应用。

2. 针对混合价态MOFs的表征挑战，开发新型技术以更精确地揭示其结构和性能。

3. 结合混合价态特性与其他材料优势，如纳米材料或二维材料，开发具有综合功能的新型复合材料。

4. 针对气体分离、传感等关键应用领域，优化混合价态MOFs的稳定性与可循环性。

思路延伸

1. 将混合价态的设计策略应用于二维材料如MXene或石墨烯，提升其在导电性与催化中的表现。

2. 基于混合价态MOFs，设计能对外界刺激作出响应的智能材料。

3. 研究混合价态MOFs在药物递送、生物传感和影像中的潜在应用。

4. 利用机器学习优化混合价态MOFs的合成和性能预测，加速新材料的研发。

5. 针对催化与储能领域，研究混合价态MOFs的可规模化生产技术与成本控制策略。

Mixed-valence metal–organic frameworks: concepts, opportunities, and prospects

Chem. Soc. Rev. (IF 40.4)

Pub Date  : 2024-12-20

DOI : 10.1039/d4cs01061b

Farzaneh Afshariazar, Ali Morsali

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