Micro/Nano-Scaled Metal-Organic Frameworks and Their Derivatives for Energy Applications单位：日本产业技术综合研究所，日本京都大学，南方科技大学近年来，合成具有可控形态Metal-Organic Framework（MOF）及其衍生物的微/纳米结构引起了人们越来越多的关注。尤其是在催化，能量存储和转化等领域中显示出巨大的潜力。基于此，日本产业技术综合研究所-京都大学化学能源材料开放创新实验室的徐强教授（现南方科技大学），在国际知名期刊Advanced Energy Materials上发表题为“Micro/Nano-Scaled Metal-Organic Frameworks and Their Derivatives for Energy Applications”的综述文章。该文章总结了在微米/纳米尺度上设计和合成1D，2D和3D MOF纳米结构及其衍生物，并归纳了其在催化应用，包括电催化和光催化，以及诸如电池和超级电容器的储能的研究进展。同时讨论了该领域的未来发展方向。一维：由于一维纳米结构具有独特的各向异性，一维MOF纳米材料的合成和应用备受关注。选择合适的有机配体和无机金属离子，可以获得特定一维纳米MOF材料，如纳米线、纳米棒、和纳米纤维等。合成方法主要分为：调制法、模板法、重结晶法、微乳液法等。二维：得益于其高宽比和丰富的活性中心，超薄的单层或多层二维MOF纳米结构在催化、传感等电化学应用中具有重要的意义。近十年来，人们开发了多种控制二维纳米结构形成的新方法。其中可分为自下而上法和自上而下法，自下而上法侧重于界面合成和调制合成，而自上而下法是通过剥离大块MOF，包括机械或化学剥落等获得二维MOF纳米结构。三维：三维MOF主要涉及中空或三维纳米颗粒组装的MOF纳米结构，后者通常由形态简单的特定MOF组装构建而成，例如纳米颗粒，纳米棒和纳米片。然而，在微纳尺度上设计和合成一个结构优良且性能优异的三维MOF仍然困难，特别是对于由具有有序形态的简单构建单元构成的超结构材料。目前，较为成熟的三维微纳MOF纳米结构合成策略有模板法、刻蚀和自组装等合成策略。二维：常见有纳米片、纳米薄片、纳米片和纳米膜等，通常利用自模板法和外部模板法等；三维：中空、阵列、超结构以及一维纳米材料交联的3D框架等。该综述对上述材料的制备方法均进行了系统分类和举例讨论。图2. A) 棒状MOF-74纳米晶制备石墨烯纳米带；B) 异原子法在碳层上制备铁双原子。近年来，这类材料以其良好的多孔结构、大的比表面积、简单的传质途径和均匀分散的金属活性中心等特点，在电池、超级电容器和催化等领域得到了广泛的应用。在这篇综述中，作者总结了1D，2D和3D MOF纳米结构及其衍生物的一般合成策略的最新进展。我们还尝试揭示形貌与特性之间的关系例如：（I）具有高纵横比和表面积的多样纳米级形貌-容纳了许多易于接近的金属位点并促进了物质转移；（II）活性部位的方向和空间位置可控-提供电池的协同催化和化学反应；（III）活性位点周围可调节的微环境-极大地提高了反应活性和/或选择性；（IV）从根本上讲，结构明确的初始MOF结构-在深入了解结构-属性关系方面提供了很多可能性。当然，必须指出的是，尽管已经取得了巨大的进步，但基于MOF的电极纳米结构仍处于起步阶段，因此依然面临着诸多问题和挑战。例如，初始MOF有限的稳定性（特别是在碱性/酸性条件下）和较差的电导率阻碍了其进一步的研究和应用。特别是，当前报道的MOF的稳定性难以满足工业要求。显然，微纳尺度MOF衍生物作为电极材料似乎具有广阔的前景，而其低产率和高成本显然不利于实际应用。简而言之，人们需要付出更多努力进一步研究和了解微纳尺度MOF基材料，进而指导未来纳米材料的设计和制备，以实现更加有效和稳定的化学转化应用。
Micro/Nano-Scaled Metal-Organic Frameworks and Their Derivatives for Energy Applicationshttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.2020039702015年于中山大学取得博士学位，指导老师为陈小明院士和张杰鹏教授。2015年至2017年进入郑州大学化学与分子工程学院任教。自2017年8月赴日本徐强教授课题组，即日本产业技术综合研究所(AIST)-京都大学化学能源材料创新实验室工作。研究方向为基于金属有机框架(MOF)的多功能材料。徐强 教授，日本工程院院士，印度国家科学院院士，欧洲科学院院士，南方科技大学讲席教授。1994年于日本大阪大学获理学博士学位。先后任日本国立产业技术总合研究所（AIST）首席研究员， AIST-京都大学能源化学材料开放创新实验室主任，神户大学兼职教授，京都大学兼职教授。2020年加盟南方科技大学材料科学与工程系。主要从事化学相关的纳米多孔材料及其催化与能源应用研究。至今发表论文430余篇，被引用超过39000次，H因子103 (Web of Science)。2014-2020 年连续七年入选汤森路透-科睿唯安(Thomson Reuters/Clarivate Analytics)高被引科学家称号，2012年获汤森路透社前沿科学奖（Thomson Reuters Research Front Award），2019年获洪堡研究奖（Humboldt Research Award）及市村奖地球环境学术奖(Ichimura Prize)。担任多个杂志的编辑或编委，如EnergyChem (Elsevier)主编，Coordination Chemistry Reviews (Elsevier)副主编，Chem (Cell Press)，Matter (Cell Press)，Chemistry-an Asian Journal (Wiley), Small Structures (Wiley), ChemNanoMat (Wiley), Advanced Sustainable Systems (Wiley)等顾问委员。
