金属有机骨架（MOFs）因其结构多样性和功能可调性而备受关注。尽管人们在MOF的基础研究（合成新化合物、发现新结构、测试相关性能等）方面已经取得了巨大进展，然而大多数MOFs的化学稳定性较差，严重阻碍了它们的实际应用，这同样是开发新材料的最终目标。因此，构建新的稳定的MOF或稳定现有的不稳定的MOFs至关重要。有了它们，一些“潜在的”应用将成为现实，同时可以探索许多在恶劣条件下的新应用。目前人们正在寻求有效的策略来解决MOFs的稳定性问题，从而实现和扩大它们的应用。
近日，北京工业大学李建荣教授综述了近十年来实验室致力于具有化学稳定性的MOFs设计和合成，特别是在酸性、碱性和水体系中稳定的有机氟化合物的设计和合成，以及在环境、能源和食品安全等领域的应用探索方面的研究进展。
文章要点
1）获得稳定的MOF的策略可以分为：i）将高价金属（硬酸，如Zr4+、Al3+）与羧酸盐配体（硬碱）组装成酸性稳定的MOFs；ii）结合低价金属（软酸，如Co2+、Ni2+）和氮杂配体（软碱，如吡唑啉）用于耐碱性MOFs；iii）增强构筑单元的连接性；iv）收缩或刚性配体；v）用稳定的构筑单元（如金属化合作用）取代可靠的构筑单元，以获得坚固的MOFs。此外，在设计和合成稳定的MOFs时，还考虑了其他因素，包括构筑单元的几何和对称性、骨架−骨架相互作用等。在这些策略的基础上，得到的MOF在相应条件下的稳定性实现了显著提高。
2）具有高度化学稳定性的MOFs可应用于许多新的重要应用，以应对与环境污染、能源短缺和食品安全相关的全球挑战。目前，课题组已经构建了一系列稳定的MOF来检测和消除污染物。合理定制的各种荧光MOFs成为检测食品和水中危险目标如二恶英、抗生素、兽药和重金属离子等的强大平台，此外，一些疏水性MOFs甚至还显示出对低浓度挥发性有机化合物的有效和特异性捕获。
3）开发的新型MOF具有创纪录的耐酸、碱、亲核试剂性能，扩大了其在恶劣条件下的应用范围。BUT-8(Cr)A作为目前最稳定的MOFs，在浓H2SO4中表现出良好的结构完整性和较高的质子电导率；最耐碱的MOFs PCN-601即使在沸腾饱和的NaOH水溶液中也能保持结晶性，此外，这种由非贵金属簇合物和多吡唑配体组成的稳定的MOFs在碱性/亲核体系的多相催化中也首次显示出巨大的潜力。
参考文献
Tao He, et al, Chemically Stable Metal−Organic Frameworks: Rational Construction and Application Expansion, Acc. Chem. Res., 2021
DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00280
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00280
