关键词：调制水热化学，金属有机框架，绿色合成，吸附分离，酸催化

01、文章内容简介

MOF（Metal-Organic Frameworks，也称金属有机框架）材料的绿色和规模化合成对降低MOF的成本和环境负担至关重要。传统溶剂热合成方法存在需要高温、高压、有机溶剂需求和难规模化合成的问题，而传统水热合成方法存在需要高温、高压和批次质量难控制的问题。针对稳定锆和铪基MOF材料合成困难、条件苛刻和结晶性差、重复性差等问题，我们基于水相金属簇-配体交换的合成策略，提出了调制水热（Modulated Hydrothermal Chemistry, MHT）化学概念，开发了绿色（无有机溶剂）、温和（低温、常压）以及可批量化合成的调制水热（MHT）合成方法，并解析了调制剂、溶液酸性和MOF合成最优条件的定量关系，解决了水稳定MOF材料的温和、无有机溶剂和高质量合成问题。其具备以下合成优势：（1）反应条件为低温、常压，一般为异相反应，有利于抑制副反应和过度反应；（2）水作为绿色溶剂，有利于MOF后活化过程控制和产物分离提纯，实现批次生产质量均一；（3）使用调制剂，便于控制反应动力学，调控MOF产物的晶型、形貌和缺陷等。

02、AMR：请问您选择该领域的初心是什么？

作者团队：

MOF材料已经发展了三十多年，目前报道的MOF结构超过一万种，真正稳定且有应用前景的MOF类型不超过5%。传统的合成方法建立在小批量高温高压反应条件下，无法有效、高质量的将MOF批量化或大规模化放大合成出来，而开发新型的、绿色温和条件下的合成方法对MOF材料的高质量合成和工业化应用至关重要。因此，我们当初选择了从水稳定锆和铪基MOF材料出发，研究和开发MOF材料的绿色、批量化合成原理和技术。

03、AMR：请问您有什么科研心得想分享给读者们？

作者团队：

最重要的心得就是坚持和学会反思，并脚踏实地的解决真问题。从2013年起，我们就开始尝试开发新型的水相合成MOF材料的方法，到2014年成功实现经典的锆基UiO-66材料的合成，于2015年发表了第一篇关于调制水热（MHT）化学合成MOF材料的文章，之后又陆陆续续的发表了NUS-6、NUS-8、NUS-36等新MOF结构的文章。到今年已经十年了，调制水热（MHT）化学初步形成了一个体系，并仍将在MOF合成领域发挥重要作用。

04、AMR：请问您对该领域的发展有何种愿景？

作者团队：

MOF材料的高质量、规模化和可重复生产仍然是一个领域内重要的研究前沿，也是MOF材料能否工业化的一个前提条件。世界上已有许多大学衍生初创企业，例如NuMat Technologies (Chicago)、MOFapps (Oslo)、Mosaic Materials (Berkeley)、NovoMOF (Zofingen)、MOF Technologies (Belfast)和Immaterial Laboratories Ltd. (Cambridge)，他们都在研究如何高质量的生产MOF材料，并为客户提供高质量的应用解决方案，尤其是在气体储存和分离领域。目前也有一些MOF材料已经商业化生产，例如HKUST-1 (Basolite C300)、MOF-177 (Basolite Z377)、MIL-53(Al) (Basolite A100)、ZIF-8 (Basolite Z1200)和Fe-BTC (Basolite F300)。因此，未来将诞生越来越多的MOF材料宏量化、高质量生产方法和技术。