张振杰课题组：模板效应在金属-有机框架材料（MOFs）中的应用

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金属-有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs），是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位自组装形成的晶态多孔材料，具有孔隙率高、高比表面积、孔径可调、易于后修饰等优点。在气体存储、气体分离、催化、分子识别、药物传输等领域有着广阔的应用前景。张振杰课题组总结了近年来模板效应在MOFs材料中的主要应用：（1）模板法合成MOFs；（2）MOFs作为模板合成客体分子。

MOFs

      最新研究结果发现，剑桥晶体数据库(CSD)中的MOFs数量已超过70000种。由于模板法可以得到其他方法难以得到的MOFs，而逐渐得到人们的广泛关注。模板分子在控制MOFs的结构和性能方面起着很重要的作用，按照成分可以分成七大类：（1）溶剂分子；（2）有机化合物；（3）无机化合物；（4）聚合物；（5）表面活性剂；（6）气体分子；（7）无机-有机杂化化合物。与传统的‘node-and-linker’策略相比，模板法合成具有独特的优势：（1）模板法可以得到具有新的拓扑结构的MOFs；（2）一些功能性模板分子可以保留在MOFs的孔道中，从而赋予MOFs一些新的功能（催化、手性、荧光等）；（3）模板法可以得到直接合成法难于得到的新MOFs结构。
      MOFs材料具有独特的孔环境，并且这些孔或空腔可以作为合成客体分子的场所。通过利用MOFs材料为模板合成客体分子，不仅可以从形貌、尺寸上有效地调节客体分子，而且可以有效地提升其性能。该方法合成的客体种类主要包括：有机分子、团簇、金属-有机配合物、高分子以及聚离子液体。该综述论文最后展望了模板效应在MOFs中的广阔应用前景。
      该综述发表在Coordination Chemistry Reviews, 2019, 391: 44-68。文章第一作者为南开大学博士生郭秀秀和耿树博。通讯作者是南开大学化学学院的张振杰研究员。感谢自然科学基金青年项目和天津市自然科学重点基金的资助。

MOFs是金属有机骨架化合物（英文名称Metal organic Framework）的简称。是由无机金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs是一种有机-无机杂化材料，也称配位聚合物(coordination polymer)，它既不同于无机多孔材料，也不同于一般的有机配合物。兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。使其在现代材料研究方面呈现出巨大的发展潜力和诱人的发展前景。

张振杰，男，南开大学化学学院研究员。2002-2009年期间在南开大学获得材料化学学士学位和无机化学硕士学位（导师：长江学者程鹏教授）。2010-2014年期间，在美国南佛罗里达大学化学系获得化学博士学位（导师：Michael J. Zaworotko教授），主要研究卟啉负载的金属-有机框架材料的新合成方法和后修饰研究。2014-2016年期间，在加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学系Seth M. Cohen教授研究组从事博士后工作研究，主要研究方向是高分子-金属有机框架杂化材料。2016年7月受聘于南开大学化学学院任特聘研究员。张振杰研究员在相关领域发表论文40余篇，其中以第一作者发表论文16篇，其中包括J. Am. Chem. Soc.（4 篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（2篇）、Chem. Sci.（1 篇）、Chem. Soc. Rev.（1 篇）等。获得了2013年国家优秀自费留学生奖学金和2014年ACS Young Investigator Award（美国化学学会青年科学家奖）。