据储能界了解到，8月24日，2024碳中和能源高峰论坛暨第四届中国国际新型储能技术及工程应用大会与新型储能技术青年科学家论坛在深圳正式举办。大会开幕式上，南方科技大学讲席教授徐强做了题为《金属有机框架（MOF）材料的催化与能源应用》的主题报告演讲。
金属-有机框架材料（MOF）是由金属离子或团簇与有机配体通过配位自组装形成的具有周期性网络结构的多孔材料，具有高比表面积、规则孔结构和多种功能性，是20世纪末无机化学和配位化学领域最重要的发现之一。报告人及其研究团队对MOF相关材料的新合成法及其在催化与能源领域的应用开展了一系列探索。
MOF纳米空间限域催化
“纳米空间限域催化剂”通过将催化剂活性物种限制在超小空间，可实现对催化剂性能和催化剂微环境的精准调控，能够发挥活性物种与纳米空间环境的协同效应，至今已在多种多孔材料中得到了广泛应用。报告人及其研究团队着眼于MOF纳米空间作为催化反应场，开发了一系列“MOF纳米空间限域催化剂”。尤其是，针对在MOF超微孔内完全导入金属催化剂物种极其困难的问题，将配位化学和纳米技术融合，采用“双溶剂法”将一系列金属团簇或纳米颗粒完全导入MOF超微孔内，实现了超细金属颗粒/团簇的尺寸、结构和稳定性以及催化剂活性和选择性的精准调控。基于MOF纳米空间限域的MOF复合材料催化剂对多种液相、固相及气相反应具有优异的催化性能，可应用于包括化学储氢等多个领域。
MOF衍生制备多孔碳及其复合材料
报告人及其研究团队开发了以MOF作为前驱体/模板制备多孔碳/纳米碳材料以及准MOF（Quasi-MOF）等新的功能材料的合成方法。该合成方法具有以下特性：（1）优异的形貌调控（Morphology control）特性。例如，使用仅具有一个配位位点的配体作为调制剂合成纳米棒等低维MOF材料，并将其作为前驱体，成功合成碳纳米棒等低维纳米碳材料。不仅是单纯的纳米结构体，通过MOF纳米结构体的自组装，可进一步构筑具有高次结构的超结构体（Superstructure）。通过将这些MOF纳米结构体和超结构体作为前驱体，可以构筑在通常的合成路径中难以得到的碳纳米结构体和超结构体。（2）优异的杂原子掺杂（Heteroatom doping）和催化剂活性位点调控特性。通过在MOF的规则纳米空间中引入含有杂原子的各种前驱体，可以在原子水平上对MOF衍生碳材料进行均匀杂原子掺杂。含有氮（N）和磷（P）等杂原子的MOF衍生碳载体，可通过强配位相互作用锚定金属单原子或小团簇，从而实现催化剂活性位点的精准调控。基于MOF衍生碳载体的催化剂锚定策略已被大量研究人员所采用。
MOF具有高比表面积和多孔性等优点的同时，框架本身所具有的金属节点由于配体的存在难以与反应物接触，很难直接参与催化反应。鉴于此，报告人及其研究团队提出了“准MOF”。在中低温区域通过部分去配体策略构建介于MOF与金属氧化物等无机固体材料之间的准MOF材料，可以同时实现MOF的多孔结构的部分保持和客体物种（反应分子或金属纳米粒子等）与框架金属节点的强相互作用，从而实现单一MOF或金属氧化物无法得到的催化性能。
上述MOF衍生物材料可应用于电解水制氢，燃料电池，电池，超级电容器等多种能量转换与存储领域。
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