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文档简介

背景介绍金属有机骨架材料（Metal-organicframework，MOF）是一种由金属离子和有机配体通过配位键作用而构成的一类有机-无机多孔材料。MOF因为具有较高的比表面积、可调节的孔径、较多的孔隙、多样的结构以及良好的化学稳定性等特征，在储能、催化、传感、吸附分离等领域都表现出不错的性能，成为各种先进应用器件的首选材料。随着研究的不断深入，MOF材料也常被用作制备其他高性能材料的前驱体。这些衍生材料在储能、催化、医学等领域都显示出广阔的应用前景。因此，进行MOF及其衍生材料的设计汇总具有重要的意义和应用潜力。本文亮点1分析了Cu-MOF基材料的合成和设计策略；2重点介绍了它们在储能和催化等领域的应用进展；3展望了Cu-MOF基材料在实际应用中仍需面临的挑战和机遇。内容介绍1

制备方法及策略1.1

Cu-MOF的合成方法MOF中金属元素和有机配体的种类及配位方式的多样性，使得MOF的骨架结构具有无限可能。在此，以Cu-MOF为例，简要介绍了MOF材料的常用合成方法（图2）。在合成条件方面，通过优化溶剂种类、反应温度、反应时间、金属离子和有机配体的比例、调节pH值等均可实现对MOF的形貌调控。1.2

Cu-MOF基复合材料的制备策略MOF材料是当下最炙手可热的研究热点之一，但从实验室到实际生产之间还有不短的距离，在此，仅以Cu-MOF的改性、衍生与复合为例，总结概述近期MOF材料的设计思路。Yuan等[21]以Zn/Cu-MOF-199八面体纳米粒子为牺牲模板，获得了具有多孔八面体结构碳层包覆的Zn掺杂Cu2O纳米粒子（Zn/Cu2O@C）。热解法获得的衍生物不仅可以继承MOF的复杂结构以及多孔隙特征（图3a[11]）。2

应用最新进展2.1

锂离子电池锂离子电池（Lithiumionbatteries，LIBs）具有能量密度高、循环稳定性好、安全环保等优势，已经在诸多领域中实现了广泛应用。丰富的孔隙率和本征的氧化还原特性赋予其良好的电化学活性。通过综合光谱技术证明了每个配位单元3个电子氧化还原反应和每个铜离子1个电子氧化还原反应的机理（图4a）。2.2

超级电容器超级电容器（Supercapacitors，SCs）是介于充电电池和常规电容器之间的一种新型储能装置，功率密度高、循环寿命长。MOF作为合成多孔储能电极材料的新平台显示出巨大的应用前景。3

结论和展望目前，大的比表面积、高孔隙率和易调控的孔径分布等特点使MOF基材料在储能、催化、传感等领域蓬勃发展。然而，由于导电性能和稳定性较差，其发展十分受限。Cu-MOF作为常见的经典MOF材料，诸位研究者因题而异，聚焦于不同的侧重点，开发了结构和功能多样的新型材料，不仅继承了MOF的良好稳定性，而且在电化学性能、催化性能及其他方面都展现出广阔的前景。本综

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