【引言】

将纳米材料（如金属纳米粒子、量子点、多金属氧酸盐、有机金属分子、生物大分子和金属有机多面体）的可控封装纳入金属-有机框架（MOFs）以形成复合材料，已经引起了众多研究者的关注。这些复合材料不仅表现出纳米材料和MOFs的性质，而且显示出独特和协同的功能。调整封装在MOFs中纳米级的尺寸、组成和形状，可以使得最终复合材料能够表现出与各单独成分相比更优异的性能。 

近日，来自华南理工大学的李映伟教授和科尔多瓦大学的Rafael Luque教授（共同通讯）等人的以“Controllable design of tunable nanostructures inside metal–organic frameworks”为题的综述文章发表在了Chemical Society Reviews期刊上。文章总结了可调谐MOF纳米材料的最新发展，重点介绍了这些复合材料的制备以及协同性能，讨论了这些混合复合材料在各种应用中的优越性能以及面临的挑战。

综述总览图

具有至少一个纳米尺度的纳米实体（NEs）表现出了独特的物理和化学性质。在过去二十年中，纳米科学和纳米技术的显著进步使得NEs的合理合成具有可调的大小、组成和形状。这种成功反过来又使纳米结构的设计具有可调谐性质，并且在催化、光学、电子学和磁性材料等领域中有很好的前景。

由于对可持续化学的兴趣的增多，越来越多的研究人员开始致力于制造工业上可应用的复合材料，其中包括封装在多孔主体的NEs材料如碳质材料、介孔二氧化硅、金属氧化物和聚合物。 这些多孔材料允许化学物质自由地进入嵌入式NEs，并防止NEs的聚集，从而增强它们的稳定性。 此外，主体材料可以提供额外的活性位点来与封装的NEs协同作用，使得复合材料可以表现出与其组分不同的性质。这些复合材料相对于单独成分的增强性能激发了搜索新类型的多孔材料作为主体的研究兴趣。

金属有机框架（MOFs）或多孔配位聚合物的多孔结晶材料，其由金属离子或簇组成，金属离子或簇通过有机连接体连接并具有明确定义的孔结构、大的表面积和结构柔性，这些属性使MOFs适用于各种应用的主体。在MOFs中，纳米尺度的客体，如金属纳米粒子（NPs）、量子点（QDs）、多金属氧酸盐（POMs）、有机和金属有机分子、生物大分子和金属有机多面体的封装已经用于气体吸附和储存、检测、非均相催化和分子释放系统等领域。

图1 MOFs作为NEs封装的通用主体

MOFs由桥接有机连接体（例如羧酸盐、膦酸盐、磺酸盐和杂环化合物）和无机二级建筑单元（SBU）构成。理想情况下，通过合理选择SBU和接头，可以调整所得MOF矩阵的孔径、形状和功能。与诸如沸石和碳的传统多孔材料相比，MOFs具有几种独特的性能。 因此，MOF是许多不同功能客体封装的理想平台。

MOFs的内孔表面可以直接或通过后装配修改以其他方式精确地功能化或修饰。也可以通过用其它金属离子代替无机SBU中的金属离子或通过官能化有机连接体来合成异构结构的MOFs。以这种方式，可以制造具有相同结构但具有独特功能的MOFs，并用于研究孔隙中的化学环境如何影响胶囊化物质的性能。

但是MOFs作为NEs的主体面临着热稳定性和化学稳定性差以及孔径范围有限的挑战。MOFs的实际应用受到它们的低稳定性的阻碍，这源自于其弱金属-连接体配位键，大多数MOFs在温度升高的条件下会发生分解。此外，外源分子可以插入金属-连接体键，从而破坏框架并降低MOFs的化学稳定性。

目前大多数MOFs均属于微孔范围（孔径