作为地球上最丰富的液态物质，水直接或间接参与了人类社会的诸多工业与生活领域。以水作为吸附质的水吸附应用（如干燥、大气集水、热泵及湿度调节）要求吸附材料兼具高水解稳定性和特定湿度下的高吸附容量。虽已有多种高水稳定性的多孔材料（如沸石、碳材料、硅胶等）应用于这些领域，但仍无法克服其固有缺陷——例如中等的吸附容量和再生过程的高能耗需求。
锆基金属有机框架（Zr-MOFs）因其高孔性及优异的水解稳定性，逐渐成为了水吸附应用领域的热门材料。然而，在实际应用中，除水解稳定性外，循环稳定性同样是决定其性能的关键因素。近日，南京工业大学白俊峰/卢治拥团队通过限制具有一维孔道的Zr-MOFs中金属节点特定位置的可及性，提出了一种提升材料水蒸气循环稳定性的新策略，并成功设计出具有高吸水容量和优异稳定性的新型材料NJTech-5，为室内湿度控制和水吸附应用提供了新方案。
图1. 具有一维孔道但不同孔截面形态的锆基MOFs
研究团队对MIP-200、MIP-203、PCN-206、NU-1600等十余种具有一维孔道但不同孔截面形态的锆基MOFs进行了水吸附循环稳定性表征发现，通过限制沿一维通道方向的Zr节点可及性，可显著提升Zr-MOFs的水吸附循环稳定性。他们提出，对于具有一维孔道的锆基MOFs，当其沿孔道方向相邻Zr6节点处于同一平面且距离小于5.4 Å时，可有效阻止水分子进入节点间平面，从而避免因水簇引发的毛细作用力导致的结构破坏。基于这一原理，团队进一步提出了通过水平方向伸缩X-型有机配体的核心部件，可在有效限制相邻Zr6节点间距小于5.4 Å的同时，系统调控锆基MOFs的孔大小和孔容，获得具有不同应用场景的高稳定性孔材料，如可用于空气集水的Zr-TPE和可用于室内控湿的NJTech-5。其中，NJTech-5表现出高达0.93 g g-1的吸水容量和0.82 g g-1的工作容量，其性能在当前高稳定性多孔材料中位居前列，极具应用潜力。
图2. 通过水平方向伸缩X-型有机配体的核心部件，获得具有高循环稳定性的可用于空气集水的Zr-TPE和可用于室内控湿的NJTech-5
该研究近期发表于Angewandte Chemie International Edition，文章第一作者为南京工业大学卢治拥教授，通讯作者为卢治拥教授与白俊峰教授。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Confining the Node Accessibility of Zr-MOFs Along One-Dimensional Channels Toward High Water-Vapor Cycle-Stability
Zhiyong Lu,* Huiyin Lin, Yingpeng Jiang, Banghao Wei, Liting Du, Zijiang Tong, Hao Tan, Yuhang Liu, Junfeng Bai*
Angew. Chem. Int. Ed., 2025, DOI: 10.1002/anie.202512722
卢治拥教授简介
卢治拥，南京工业大学教授。2015年于南京大学取得博士学位，2018年至20211年在美国西北大学化学系从事博士后研究，2022年12月起就职于南京工业大学。研究领域涉及新型孔性材料及其复合材料的底层设计和组装，以及面向吸附式空气集水及热转换、气体存储及分离、二氧化碳光催化还原、水体污染物处理等能源环境相关性能的探索及应用开发。已在国际重要学术期刊上发表60多篇SCI论文，包括化学学科一流期刊J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.，以及化学和材料领域权威期刊Adv. Mater.，J. Mater. Chem. A，Mater. Horiz.，Chem. Comm.，Chem. Eur. J.，Inorg. Chem.，Inorg. Chem. Front.等，其中第一作者及通讯作者论文25篇，部分工作以热门文章及封面论文发表，并被国际著名科普媒体Chemistry World 作为亮点工作进行报道。已申请和授权10余项国内及国际发明专利。
白俊峰教授简介
白俊峰，南京工业大学教授（2022年起），原陕西师范大学教授（2016年-2022年），原南京大学教授（2003年-2016年），教育部****特聘教授（2015），陕西省百人特聘教授，首批教育部新世纪优秀人才，第十届霍英东教育基金研究一等奖获得者，江苏省创新人才，南京大学优秀中青年学科带头人，国家自然科学基金会重点基金主持人。J. Coord. Chem.及《无机化学学报》编委，中国化学会晶体化学委员会委员，中国材料学会纳米材料与器件分会首届理事。长期从事金属有机骨架（MOFs）材料结构设计合成及其气体存储、分离、催化性能研究，丰富和发展了金属有机骨架材料的组装方法学：1、设计合成了一系列具有优异气体存储及分离性能的插入型酰胺基功能化AFMOFs；2、在我国最早进行了MOFs的精细调控，提出了MOFs多种精细调控新方法，制备了一系列在二氧化碳捕获、甲烷和乙炔储存性能优异的MOFs；3、提出了多级控制性构建MOFs新策略，控制合成数种结构新颖的MOFs；4、在国际上首先实现了MOFs向碳纳米管的转换，拓展了一类制备纳米材料的新方法和MOFs的新性能；5、率先在国际上进行基于Pn金属有机簇合物的配位聚合物组装，利用高对称五齿配体CpFeP5设计合成了第一个纯无机类富勒烯分子。相关工作发表在Science，J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.等著名期刊上，受到了国内外著名课题组广泛关注（一篇论文引用超700次，六篇论文引用超200次，二十三篇论文引用超100次）。单篇论文平均引用63次。
