近日，我校材料科學與工程學院顧金樓教授應美國化學協會《Account of Chemical Research》雜志主編Cynthia J. Burrows教授的邀請，撰寫了題為：Hierarchically Porous MOFs Synthesized by Soft-Template Strategies (軟模版合成分級多孔金屬有機骨架) 的綜述論文。《Accounts of Chemical Research》是化學和材料領域最具權威的國際性綜述期刊之一，最新影響因子為24.446。不同于其它綜述期刊通常評述某一領域的研究進展，該雜志側重于評述通訊作者所領銜團隊的系統性研究工作。金屬有機骨架（MOFs）因其多變的成分和可定制的結構從而在原子和分子水平上具有高度的可設計性。但由于配體長度和次級結構單元拓撲結構的限制，絕大多數MOFs的孔徑僅在微孔范圍內，阻礙了其應用范圍。為了滿足日益增長的涉及大分子的應用需求，在微孔MOFs中引入次級介孔或大孔迫在眉睫。軟模板法是科學界公認的制備多孔材料的有效策略之一，然而 MOFs苛刻的有機相合成條件往往不利于軟模板的自組裝。此外，由于結晶的強大驅動力，軟模板本身常和MOFs前體發(fā)生相分離。同時，一些MOFs結構不夠穩(wěn)定，模板劑的有效去除也面臨挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)新型策略，實現對MOFs介孔/大孔化具有重要意義。
圖1.團隊提出的鹽溶離子介導的自組裝策略(SIMS)實現分級多孔MOFs材料的創(chuàng)制
團隊在國際上提出了鹽溶離子介導的自組裝策略(SIMS)，實現了MOFs材料的介孔甚至大孔化，研制的MOFs材料孔徑在3-100納米之間可調，有效搭建起傳統沸石、介孔氧化硅甚至大孔泡沫材料的孔尺寸橋梁（圖1）。分子尺度調制實現了分級多孔MOFs組分、功能、形貌和維度的可控創(chuàng)制。高度偶聯的微孔和介孔/大孔結構可以模擬細胞的區(qū)間分隔反應機制，功能化微孔結構增強主客體接觸、緊密偶聯的介孔/大孔實現客體分子的有效擴散，從而實現材料在蛋白分離、酶輔助底物傳感、蛋白組學、活性ROS清除、DNA裂解、生物與仿生催化等多領域的應用。通過充分研究多孔分級MOFs的組成、工藝、結構與性能的構效關系，該系統工作可望為MOFs在能源、催化、生物工程等領域開拓不同的應用（圖2）。
圖2.團隊提出的多孔分級MOFs的組成、工藝、結構與性能的構效關系及其應用前景
顧金樓教授團隊近期一直致力于分級多孔MOFs的創(chuàng)制與應用研究，其系列工作陸續(xù)發(fā)表在Nature Comm. 2022, 1879; ACS Mater. lett., 2022, 385; J. Am. Chem. Soc.,2021, 15145; Chem. Mater., 2021, 2198; Small, 2021, 2101455; ACS App. Mater. Interf., 2021, 60173; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 14125; Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 22952; Chem. Sci., 2019, 5743; Adv. Funct. Mater., 2018, 201707356; Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 3439)等雜志，其開發(fā)的系列分級孔MOFs受到國內外同行的廣泛關注和采納，有望為多孔MOFs的廣泛應用提供新的平臺。系列工作受到國家自然科學基金、上海市自然基金等資助。
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