在新能源技术的迭代更新过程中，能够储存能量载体或促进离子传导来实现高效的能量储存/转换的多孔材料得到了广泛的研究。理想的形态、合适的比表面积和丰富的活性位点是离子传导和底物反应动力学速率的决定性特征。与传统的无机多孔材料相比，MOF材料具有结构丰富、孔道大小和维度可调、孔道内部可修饰等优点，因而被广泛应用于气体吸附与分离、储能、催化和药物传输等领域。特别是在质子传导方面，可以通过对其金属位点或者配体进行功能化修饰，改善孔道的酸性和亲疏水性，还可以利用其孔道特性植入多样的质子载体。更为重要的是，MOF明晰的晶态结构为有效地开展构效关系研究奠定了基础，从而为功能导向和可控合成 MOF质子传导材料带来了可能。因此，MOF在质子传导方面具有重要的研究价值和应用潜力。

图 质子传导型MOF的设计策略示意图

1. MOF材料的结构特征

图2. MOF材料的连接单元和空间结构（1D、2D和3D）示意图

2. MOF材料的稳定性

图3. 影响MOF稳定性的关键因素及高稳定性MOF的设计策略

3. MOF材料中的质子传导行为

图4. MOF材料在水介导和无水质子传导行为的示意图

4. 质子传导型MOF的设计策略

图5. 赋予MOF质子传导性的策略及其优势的示意图

5. 总结与展望

图6. 质子传导型MOF的关键特征和发展前景

  原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01558-3

作者简介

朱礼玉，天津科技大学讲师。主要从事生物质基功能材料和有机多孔材料的应用转化研究。2024年于北京林业大学材料科学与技术学院获得博士学位，同年入职天津科技大学。曾获得北京膜学会杰出青年成果奖、SGCE青年研究奖等荣誉。以第一/通讯作者在Advanced Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Functional Materials等期刊发表论文10余篇。

徐婷，天津科技大学特聘教授，入选国家高层次青年人才，中国科协青年人才托举工程（中科协资助）入选者，中国未来女科学家计划候选人。2020年于北京化工大学材料科学与工程学院获得博士学位，同年入职天津科技大学。任《eScience》、《Innovation》等SCI一区学术期刊青年编委。研究方向包括纸基先进功能材料、纤维素纳米材料的可持续制备及先进纳米生物质复合材料等。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划任务、中央引导地方科技发展项目、企业横向项目等10余项。以第一/通讯作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等学术期刊发表论文40余篇（其中ESI高被引论文21篇、封面论文15篇）。申请/获授权发明专利11项（其中授权国际专利4项），制定行业标准1项。入选美国斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”，先后获国家林草局梁希林业科技进步奖、中国商业联合会科技进步奖、美国工程化科学协会青年研究员奖等。

申锋，农业农村部环境保护科研监测所研究员、博导、国家乡村环境治理创新联盟秘书长。主要从事生物质资源化利用相关研究。主持国家重点研发青年项目、国家自然科学基金等项目20余项。担任Resources, Environment and Sustainability副主编、Biochar、Carbon Research等期刊青年编委。以第一或通讯作者发表论文50余篇，出版著作5部。入选美国斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”、天津市首批青年科技优秀人才，相关成果获得中国农学会青年科技奖等。

司传领，天津科技大学教授、博导、全国青联委员、科技处副处长。主要从事制浆造纸及生物质资源高值化利用方面的教学研究工作。入选国家“万人计划”科技创新领军人才、教育部新世纪优秀人才支持计划、国家林草局科技创新领军人才、天津市有突出贡献专家、天津市特聘教授、天津市科技创新领军人才等人才计划。入选科睿唯安“全球高被引科学家”榜单、美国斯坦福大学“全球前2%顶尖科学家”终身科学影响力和年度科学影响力榜单、Bentham Ambassador等。以第一或通讯作者发表论文200余篇，授权发明专利40余项。研究成果获教育部霍英东教育基金会高等院校青年教师奖、国家林草局梁希林业科技进步奖、中国商业联合会科技进步奖、中国轻工联合会科技进步奖、中国产学研合作促进会产学研合作创新成果奖等。