自2025年诺贝尔化学奖授予金属有机框架(MOFs)领域以来,以MOFs为代表的有机框架材料日益引人瞩目。凭借高度有序的周期性结构、高孔隙率和大比表面积、多样的功能特性等优势,有机框架材料在吸附、分离、催化、能量转换等领域展现出重要应用前景。然而,传统有机框架材料依赖单一连接方式(配位键、共价键、氢键等),难以兼顾功能性、结晶性与稳定性,其实际应用进程因此受到阻碍。如何合理设计并整合多种连接作用以破解上述困境、实现材料性能突破,仍是新型框架材料开发面临的核心挑战。

近日,成人网站 无机合成与制备化学全国重点实验室方千荣教授团队发表综述文章,围绕杂化连接有机框架(Hybrid-linking Organic Frameworks,HyOFs)这一新概念,全面总结了其设计与合成策略、连接协同机制及多个领域的应用进展,为构建下一代高性能有机框架材料提供了系统指导。

基于领域研究现状,本文创新性地提出HyOFs概念:HyOFs通过两种或两种以上的连接作用,将有机结构单元以严格的周期性排列方式整合到同一均相骨架中,因此具备连接多重性、均质周期性、正交抵抗性三项独特优势。上述特点使HyOFs区别于常见的杂化框架材料(多元框架、复合框架等),有望助力有机框架材料突破传统体系的复杂性(功能性)、结晶性与稳定性难以兼顾的关键瓶颈。

图1. HyOFs的三项优势。

本文将HyOFs的构筑方法归纳为后连接合成、分步合成和一锅法三类并进行了细致讨论,随后阐明了杂化连接作用在提升稳定性、调控结晶性以及提升导电性能、光学性能和加工性能等方面的协同优化机制。此外,文章还全面探讨了HyOFs在吸附分离、异相催化、能源存储、荧光传感和生物医学等领域的应用现状,并与现有材料体系进行横向对比评估,凸显了HyOFs的应用价值与开发潜力。文章深入解析了HyOFs体系的结构、性质与应用之间的关系,为未来相关材料的设计与开发提供了重要参考。

本文最后对HyOFs领域的发展前景进行了展望。文章指出,HyOFs仍处于早期发展阶段,目前报道的材料主要集中于少数连接化学组合,广泛的新杂化策略有待探索,统一的设计原则与评估标准有待建立。同时,面向实际应用的HyOFs研究还需着眼于低成本、可规模化生产和绿色环保的合成技术,并应当持续发展形貌调控方法,以制备纳米颗粒、纳米片和高质量单晶等特定形态材料。在此基础上,将HyOFs进一步加工为各类高性能器件则是推动其从实验室研究走向商业化应用的必经之路。此外,研究人员可结合机器学习、深度学习和大语言模型等前沿手段开展结构筛选、合成预测与性能优化,并积极发展先进、高精度、高置信度的表征技术及人工智能辅助结构解析技术,加速复杂HyOFs结构的精确解析和面向目标应用的新材料发现。

图2. HyOFs的未来挑战与机遇。

该综述文章以“Hybrid-linking organic frameworks: design strategies, synergistic properties, and emerging applications”为题,发表于《Chemical Society Reviews》(Chem. Soc. Rev.2026,DOI:10.1039/d6cs00354k)。作者以标题脚注形式向成人网站 建校八十周年献礼。成人网站 博士研究生石站松为文章第一作者,成人网站 方千荣教授为通讯作者。

文章链接://pubs.rsc.org/cs/article/doi/10.1039/d6cs00354k/1276716