在清洁能源收集和储存技术中，固态离子导体是液体电解质的引人注目的替代品。新型离子导电材料的开发是下一代能源技术面临的最关键的挑战之一。在过去的五年里，离子导电金属有机骨架（MOF）在设计策略、合成方法、导电性能和基本机理方面取得了一些进展，但仍然缺乏系统性总结。

近日，南开大学周启星教授，佐治亚理工学院林志群教授总结了具有不同设计策略的MOF的离子导电性能，主要集中在借助于氢键网络或溶剂化离子电荷的离子迁移性。此外，对目前关于不同体制下离子传导机制的理论进行了全面的总结，以提供对复杂、现实系统中潜在工作原理的理解。最后概述了离子导电MOF技术前沿面临的挑战和未来的研究方向。

文章要点

1）电化学阻抗谱(EIS)是一种用于阐明固体和界面电学性质的复杂工具。双探针和四探针EIS技术已经积累了大量固体电导率的经验数据。通常，对于低阻抗材料，四探针法优于两探针法，因为寄生接触电阻和极化效应减小。提高电导率测量精度的有效方法是减小接触面积和压缩探针之间的物理距离。此外，另一个误差源，晶界传导，只能通过使用单晶来消除。

2）质子交换膜和固体质子电解质的出现促进了质子交换膜燃料电池(PEMFCss)的发展，PEMFC必须表现出以下特性:i）优异的质子传导性；ii)强的化学、热和机械稳定性；iii)与其它组分的良好相容性；iv)容易以吸引人的成本进行大规模生产；以满足美国能源部设定的新目标。作者总结了MOFs中的质子传导机制，对质子传导模型（氢键、质子转移、结构重组）的理论理解以及质子传导金属氧化物半导体的设计策略（配体和金属中心功能化、客体分子结合、制备导电骨架和相变）。

3）碱性阴离子交换膜燃料电池(AAEMFCs)是典型的装置，其主要依赖于氢氧化物(OH)离子从阴极到阳极的传输。OH-离子传导固体中的OH-离子通常不如质子传导材料中的质子传导，因为OH-离子的移动性不如质子，并且它们的离解和溶剂化不充分。目前，实现MOF的OH-离子传导通过两种主要策略i）将OH-离子作为抗衡离子引入阳离子MOF；ii）将游离水合物作为客体包裹在MOF的孔和腔中。

4）作者总结了其他阴离子传导MOFs。在MOFs中，最新的卤化物离子电导率达到10^-4至10^-2 S cm^-1，符合当前标准。最近一个值得注意的例子是Zr基MOF，UiO-66-X (X = H、NH₂和N⁺(CH₃)₃)，它可选择性地传导氟离子（F^-）。

参考文献

Wendan Xue, et al, Metal–Organic Frameworks for Ion Conduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202206512

https://doi.org/10.1002/anie.202206512