全球数十亿人仍面临不同程度的淡水短缺问题。SAWH技术通过吸附剂的吸湿性直接捕获空气中无处不在的水蒸气，不受气候和地理条件限制，已成为缓解全球淡水短缺的创新技术路径。MOFs和COFs等晶态多孔材料因其高比表面积和有序刚性纳米通道而展现出快速的吸附动力学，但面临水蒸气吸附容量有限及粉末形态加工困难等挑战。水凝胶则通过交联的轻质聚合物网络实现高水蒸气吸附量，且易于加工成各种形状，但聚合物链间的交联往往形成局部致密区域，阻碍内部水传输，导致动力学过程缓慢。因此，开发兼具高水蒸汽吸附量和快速吸附-脱附动力学性能的吸附剂仍然是一个挑战。

  近日，浙江师范大学的贲腾教授开发了一种MOF预交联方法来合成大孔水凝胶。具体而言，具有配位不饱和金属位点的MOF首先与海藻酸钠（SA）通过配位键实现预交联，将SA分子锚定在MOF颗粒表面。随后，在不使用CaCl₂等传统交联剂的情况下，通过加入LiCl溶液即可驱动体系中SA分子的进一步交联和凝胶化。在此过程中，LiCl产生的聚电解质效应促使SA链构象转变，使锚定在MOF表面的SA分子与溶液中游离的SA分子相互缠结，形成连续的水凝胶网络。随后的冷冻干燥过程中，冰模板效应赋予水凝胶网络明确的大孔结构。与传统吸湿盐凝胶复合材料（HSHCs）相比，所得的MOF预交联的大孔水凝胶（MPMHs）不仅通过大孔结构增大了吸附剂-水蒸气接触面积，更利用高孔隙MOF在孔壁内构建了聚合物链间的快速水传输通道。这种协同效应实现了整个水凝胶中水分子的快速传输，从而获得卓越的动力学性能。

  2026年8月8日，该工作以“Pre-Crosslinking via MOFs With Coordinatively Unsaturated Metal Sites for Fabricating Macroporous Hydrogels Toward Efficient Atmospheric Water Harvesting”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上（Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e5095501）。文章第一作者是浙江师范大学助理研究员张帅和硕士生周丹，通讯作者为贲腾教授。

图1. MPMHs制备示意图、SEM/EDS表征、动态吸附脱附曲线及循环稳定性。

  MPMH-101在30% RH下30分钟达96%饱和吸附（0.83 g g^-1），吸附速率是HSHCs的3倍；70 ^oC下20分钟释放70%吸附水；50次循环性能稳定，理论日产水14.50 g g^-1。该策略可推广至MOF-808(Zr)、UiO-66(Zr)及低甲氧基果胶等体系。金华户外连续4天测试，平均日产水9.70 g g^-1，为HSHCs的2.4倍，具有优异性能。

图2. MPMHs对水分子传输的促进作用机理示意图。

  综上所述，本研究提出MOF预交联策略，以MOFs的配位不饱和金属位点为交联锚点，成功构建具有"多孔交联区域"的大孔水凝胶，从根本上解决了传统凝胶链堆积致密化的动力学瓶颈。该材料集高吸附容量、快动力学、优异循环稳定性和户外高日产水于一身，且策略具有广泛普适性，为先进SAWH吸附材料设计开辟了新方向。

  该研究得到国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项、国家自然科学基金重大研究计划培育项目、国家自然科学基金面上项目、浙江省自然科学基金项目的资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1002/ange.5095501