一、关于 MOF、COF、HOF 等材料的基础知识
一类以金属离子或金属簇作为节点、与有机配体通过配位键组装形成的、具有周期性多孔结构的晶态材料。其孔径可在亚纳米到微米级精准调控,比表面积分布广泛(最高报道可达 7000 m²/g),远高于传统多孔材料。凭借结构可设计性强、孔隙率高、官能团可修饰等特点,MOF 材料广泛应用于气体吸附分离、催化、储能、传感、除湿等多个领域,是新一代多孔功能材料的核心代表。
由有机单体通过共价键连接形成的晶态多孔聚合物材料,具有永久孔隙结构、比表面积高、骨架稳定性优异、结构可设计性强等特点。与 MOF 相比,部分 COF 的化学稳定性和热稳定性更突出,在光催化、光电材料、有害物质吸附、膜分离等高端领域具备独特应用优势。
由有机单体通过超分子氢键自组装形成的规则聚合物。早期 HOF 的定义较为明确,要求具有规则孔道和明确的晶型(需有确定的 PXRD 表征);不过近年来,很多三聚氰胺 / 蜜勒胺类自组装材料也被涵盖入 HOF 范畴(这类产品的报道其实早于典型 HOF 材料)。CHEMSOON 楷树化学以应用为着眼点:只要相关产品具有应用价值与可能性、有相关文献进行定义报道,我们就将其纳入相应产品范畴。
MOF 与 COF 的命名暂无统一的国际标准,主流命名方式分为以下三类:
如 MOF-5、COF-1 / COF-5、HOF-1 / HOF-14 等,由该领域的开创者进行定义和命名。部分早期同时开展研究的学者也选择类似但略有区别的命名方式,如 CMP(Coordination Metal Polymers)、PCN(Porous Coordination Network)。经典体系均采用此规则。
这是最常见的方式,例如 MOF 中的 MIL(法国拉瓦锡材料研究所)、UiO(挪威奥斯陆大学)、HKUST(香港科技大学)。
如 CuBTC、Zr-DMSA 等。COF 领域则广泛采用几种单体缩写的组合来命名,如 TpPa-1、Py-Bp COF、Dha-Tab COF 等。