ChemNews反轉金屬有機框架：用氯離子換掉金屬陽離子
金屬有機框架（Metal Organic Frameworks, MOFs），因其可以被精確設計和控制的特性，能夠以可預測的方式構建出一系列結構類似的框架，這使得它們在氣體捕捉、催化及分離分子等應用中取得了顯著的成功。然而，傳統的非金屬有機框架（non-Metal Organic Frameworks, nMOFs）由於其分子間缺乏了離子鍵結的方向性，難以實現與MOFs類似的成功，這導致其應用範圍受到限制（MOFs的連接節點是「帶正電的金屬」；nMOFs的連接節點是「帶負電的鹵素」）。具體來說，nMOFs中的離子作用力較隨機，難以形成穩定的多孔結構，這使得這些材料在實際應用中的表現不如MOFs。因此，如何開發出理想性能的nMOFs，成為了科學界的重要課題。研究者們希望找到一種方法，既能保留MOFs的優勢，又能克服其對金屬中心的依賴，從而研發出更具實用性的nMOFs。如此一來，科學家就不需要太依賴金屬，這能夠降低成本和減少環境破壞，並有助於提升材料科學領域的可持續性。
近日，英國利物浦大學、南安普敦大學和的研究團隊，成功利用理論計算和合成技術，成功合成出了具有多孔特性的nMOFs，其連接節點是帶負電的氯離子（Chloride）。在實驗過程中，研究人員先透過晶體結構預測技術（Crystal Structure Prediction, CSP），預測出哪些nMOFs具有熱力學穩定性且具有多孔結構，並在進行合成實驗之前就精準預測到晶體結構。研究人員表示，該nMOFs的合成過程很簡單，可以直接透過酸鹼中和反應大規模製備。除此之外，該nMOFs能吸附碘分子，而且其吸附量超越了大多數的MOFs，這可以應用在核能產業上，捕捉具有放射性的碘；該nMOFs也能用來進行傳導質子、催化、水捕捉和氫儲存。