金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装形成的晶态多孔材料。其比表面积可高达 7000 m²/g 以上，孔径可在 0.3-10 nm 范围内精确调控，是近年来发展最快的新型功能材料之一。

一、常见合成方法

1. 溶剂热法：将金属盐和有机配体溶解在溶剂（DMF、DEF、水等）中，置于反应釜内加热（80-200°C）反应数小时至数天。这是最常用的方法，产物结晶度高。

2. 微波辅助法：利用微波加热加速反应，反应时间从数天缩短到数分钟至数小时，产物粒径较小且均匀。

3. 机械化学法：通过机械研磨使金属盐和配体直接反应，无需或仅需微量溶剂，是一种绿色合成方法，适合大规模制备。

4. 电化学法：以金属阳极作为金属源，通过电化学氧化释放金属离子与配体反应，可避免阴离子杂质，适合工业连续生产。

二、典型材料体系

• MOF-5：Zn₄O(BDC)₃，经典 MOF 材料，比表面积约 3800 m²/g，但水稳定性较差。

• HKUST-1：Cu₃(BTC)₂，含不饱和金属位点，对气体有强吸附作用。

• MIL 系列：以 Fe、Al、Cr 等金属为中心，水稳定性和化学稳定性较好，MIL-53、MIL-101 是代表。

• ZIF 系列：以 Zn 或 Co 为中心、咪唑类为配体，具有类分子筛结构，ZIF-8 最常用，化学稳定性和热稳定性优异。

• UiO 系列：以 Zr 为中心，UiO-66 具有极高的化学稳定性和热稳定性（可达 500°C）。

三、主要应用

1. 气体吸附与分离：CO₂ 捕获、氢气储存、甲烷储存、烃类分离。

2. 催化：作为多相催化剂或催化剂载体，利用不饱和金属位点和限域效应。

3. 药物递送：多孔结构可负载药物分子，通过 pH 响应或刺激响应实现可控释放。

4. 传感：荧光 MOF 可用于检测金属离子、有机分子和爆炸物。

5. 水处理：吸附去除水中的重金属离子、有机污染物和放射性核素。

四、使用注意事项

  MOF 材料在使用前通常需要进行活化处理（真空加热或溶剂交换），去除孔道内的溶剂分子，以获得完整的孔结构。不同 MOF 的水稳定性差异很大，在水溶液中使用前需确认其稳定性。比表面积和孔径分布可通过氮气吸附-脱附实验（BET/BJH 方法）进行表征。