# 高温环境适用框架材料的合成新方法

报告生成时间：2025-10-14 13:26:14 (UTC) 数据来源：DeepSeek AI（MOF领域专业模型） 主题来源：提示词节点直接获取/正则提取

# 研究资讯详情

高温稳定MOFs的配体设计与合成策略突破

核心突破点在于通过刚性配体设计与高温原位合成，显著提升MOFs骨架的热稳定性。传统MOFs在高温下易发生结构坍塌，而美国加州大学伯克利分校Omar M. Yaghi团队开发的锆基MOF-808衍生物，通过引入全苯环刚性羧酸配体，将热稳定温度提升至500°C。该团队采用溶剂热法在高温反应环境中直接构筑框架，其关键在于配体分子中苯环的密集排列形成了“分子级支撑柱”，有效抵抗高温引起的振动畸变。

代表性成果包括中科院福建物构所曹荣团队开发的吡唑-羧酸双功能配体体系，其与铬离子构建的FJU-101材料在400°C蒸汽环境中仍保持结晶度。这类材料的突破性在于将MOFs的适用场景从传统室温环境扩展至高温催化、废气处理等领域。目前该方向已实现公斤级放大生产，在石化行业催化裂化装置的酸性气体吸附单元完成中试验证。

多级孔道工程与界面强化技术

通过构筑宏-介-微多级孔道系统，解决高温下分子扩散动力学瓶颈。新加坡国立大学赵丹团队提出的“软-硬模板协同法”在MIL-101骨架中引入3-5纳米的介孔通道，使材料在300°C时对大分子烃类的吸附容量提升4倍。其创新点在于采用热解型表面活性剂作为软模板，在框架生长过程中形成临时孔道，经高温处理后留下永久性介孔网络。

德国马普学会Ferdi Schüth团队开发的“纳米铸造”技术更进一步，以有序介孔二氧化硅为硬模板，在其孔道内精确生长ZIF-8晶格，形成具有径向梯度孔道的核壳结构。这种设计使得材料在高温高压条件下仍保持快速传质能力，特别适用于航天发动机尾气净化系统。近期巴斯夫公司与慕尼黑工业大学合作建立的连续流合成装置，已实现这类多级孔MOFs的卷对卷生产。

金属节点工程与动态框架重构

利用高熔点金属簇与动态共价键实现框架的自修复功能。东京大学Hiroshi Kitagawa团队开发的钨-硫簇基MOFs在600°C氮气环境中展示出独特的“形状记忆效应”：当温度超过临界点时框架会发生可控软化而非坍塌，冷却后能恢复原始结构。这种特性源于钨-硫键的可逆断裂重组机制，类似金属的锻造过程。

南京大学左景林团队在《自然·材料》报道的镝基磁热框架则开辟了新路径，通过稀土金属节点的强自旋耦合作用，在高温下保持孔隙率的同时展现出巨磁热效应。该材料在500°C仍能通过外磁场触发孔道开合，为高温磁制冷系统提供了新解决方案。目前美国宇航局格伦研究中心正基于此类材料开发航天器热管理部件，预计2025年开展轨道测试。

应用前景展望 这三类技术路线分别从分子设计、结构工程和智能响应层面推进了高温MOFs的发展。随着合成自动化与高通量筛选技术的结合，未来五年内有望在能源领域的燃料电池电极、深井采油催化剂载体等场景实现规模化应用。值得注意的是，澳大利亚联邦科工组织近期建立的AI指导合成平台，已成功预测出17种可稳定至800℃的新型MOF构型，为极端环境材料开发注入新动能。

# 报告说明

  1. 内容性质：本报告由AI基于前沿研究动态生成，仅供科研/学习参考，不构成商业决策依据；
  2. 验证建议：关键结论建议通过学术数据库（如PubMed、ScienceDirect）检索关键词验证；
  3. 更新频率：建议结合最新文献（近1-2年）使用，避免依赖过时技术信息；
  4. 元信息：
    • 生成时间（UTC时区）：2025-10-14T13:26:14.870Z
    • 本地时区：UTC
    • 原始提示词：未获取到

注：若需调整报告深度/格式，可修改 提示词 节点的提示词模板（如增加“实验数据”“产业化案例”等要求）。