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  在新能源技術(shù)的迭代更新過程中，能夠儲存能量載體或促進(jìn)離子傳導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)高效的能量儲存/轉(zhuǎn)換的多孔材料得到了廣泛的研究。理想的形態(tài)、合適的比表面積和豐富的活性位點(diǎn)是離子傳導(dǎo)和底物反應(yīng)動力學(xué)速率的決定性特征。與傳統(tǒng)的無機(jī)多孔材料相比，MOF材料具有結(jié)構(gòu)豐富、孔道大小和維度可調(diào)、孔道內(nèi)部可修飾等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于氣體吸附與分離、儲能、催化和藥物傳輸?shù)阮I(lǐng)域。特別是在質(zhì)子傳導(dǎo)方面，可以通過對其金屬位點(diǎn)或者配體進(jìn)行功能化修飾，改善孔道的酸性和親疏水性，還可以利用其孔道特性植入多樣的質(zhì)子載體。更為重要的是，MOF明晰的晶態(tài)結(jié)構(gòu)為有效地開展構(gòu)效關(guān)系研究奠定了基礎(chǔ)，從而為功能導(dǎo)向和可控合成 MOF質(zhì)子傳導(dǎo)材料帶來了可能。因此，MOF在質(zhì)子傳導(dǎo)方面具有重要的研究價值和應(yīng)用潛力。

圖 質(zhì)子傳導(dǎo)型MOF的設(shè)計(jì)策略示意圖

1. MOF材料的結(jié)構(gòu)特征

圖2. MOF材料的連接單元和空間結(jié)構(gòu)（1D、2D和3D）示意圖

2. MOF材料的穩(wěn)定性

圖3. 影響MOF穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素及高穩(wěn)定性MOF的設(shè)計(jì)策略

3. MOF材料中的質(zhì)子傳導(dǎo)行為

圖4. MOF材料在水介導(dǎo)和無水質(zhì)子傳導(dǎo)行為的示意圖

4. 質(zhì)子傳導(dǎo)型MOF的設(shè)計(jì)策略

圖5. 賦予MOF質(zhì)子傳導(dǎo)性的策略及其優(yōu)勢的示意圖

5. 總結(jié)與展望

圖6. 質(zhì)子傳導(dǎo)型MOF的關(guān)鍵特征和發(fā)展前景

  原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01558-3

作者簡介

朱禮玉，天津科技大學(xué)講師。主要從事生物質(zhì)基功能材料和有機(jī)多孔材料的應(yīng)用轉(zhuǎn)化研究。2024年于北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院獲得博士學(xué)位，同年入職天津科技大學(xué)。曾獲得北京膜學(xué)會杰出青年成果獎、SGCE青年研究獎等榮譽(yù)。以第一/通訊作者在Advanced Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Functional Materials等期刊發(fā)表論文10余篇。

徐婷，天津科技大學(xué)特聘教授，入選國家高層次青年人才，中國科協(xié)青年人才托舉工程（中科協(xié)資助）入選者，中國未來女科學(xué)家計(jì)劃候選人。2020年于北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院獲得博士學(xué)位，同年入職天津科技大學(xué)。任《eScience》、《Innovation》等SCI一區(qū)學(xué)術(shù)期刊青年編委。研究方向包括紙基先進(jìn)功能材料、纖維素納米材料的可持續(xù)制備及先進(jìn)納米生物質(zhì)復(fù)合材料等。先后主持國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃任務(wù)、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展項(xiàng)目、企業(yè)橫向項(xiàng)目等10余項(xiàng)。以第一/通訊作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文40余篇（其中ESI高被引論文21篇、封面論文15篇）。申請/獲授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng)（其中授權(quán)國際專利4項(xiàng)），制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。入選美國斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”，先后獲國家林草局梁希林業(yè)科技進(jìn)步獎、中國商業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎、美國工程化科學(xué)協(xié)會青年研究員獎等。

申鋒，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所研究員、博導(dǎo)、國家鄉(xiāng)村環(huán)境治理創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長。主要從事生物質(zhì)資源化利用相關(guān)研究。主持國家重點(diǎn)研發(fā)青年項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目20余項(xiàng)。擔(dān)任Resources, Environment and Sustainability副主編、Biochar、Carbon Research等期刊青年編委。以第一或通訊作者發(fā)表論文50余篇，出版著作5部。入選美國斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”、天津市首批青年科技優(yōu)秀人才，相關(guān)成果獲得中國農(nóng)學(xué)會青年科技獎等。

司傳領(lǐng)，天津科技大學(xué)教授、博導(dǎo)、全國青聯(lián)委員、科技處副處長。主要從事制漿造紙及生物質(zhì)資源高值化利用方面的教學(xué)研究工作。入選國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃、國家林草局科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、天津市有突出貢獻(xiàn)專家、天津市特聘教授、天津市科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才等人才計(jì)劃。入選科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”榜單、美國斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”終身科學(xué)影響力和年度科學(xué)影響力榜單、Bentham Ambassador等。以第一或通訊作者發(fā)表論文200余篇，授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)。研究成果獲教育部霍英東教育基金會高等院校青年教師獎、國家林草局梁希林業(yè)科技進(jìn)步獎、中國商業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎、中國輕工聯(lián)合會科技進(jìn)步獎、中國產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎等。