金属有机框架材料（MOF，Metal Organic Framework）是一种由金属离子或团簇与有机配体通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。MOF材料具有高的孔隙率，孔隙率可达90%以上，其内部存在大量的微孔或介孔结构。MOF材料的比表面积非常大，可达几千平方米每克，这使得MOF材料能够容纳大量的气体或液体分子。MOF材料的孔径可以通过选择不同的金属离子或团簇和有机配体来调节，从而实现对不同大小的分子的选择性吸附或分离。MOF材料的孔隙表面可以通过引入不同的官能团或负载不同的活性物质来改变其化学性质或增加其催化、传感、荧光等功能。

一、结构定制

金属离子或团簇的选择：

MOFs由金属离子或团簇组成，这些金属离子或团簇充当连接点，形成MOFs的骨架。根据应用需求，可以选择不同的金属离子或团簇，如铜、铝、锌、铁等。

有机配体的选择与设计：

有机配体作为MOFs中的连接物，其长度和官能团可以影响MOFs的孔径大小、形状和化学性质。通过定制有机配体，可以实现MOFs结构的多样性和功能化。

维度与结构类型：

MOFs可以是1D、2D或3D结构，具有不同的孔隙率和表面积。根据应用需求，可以选择或设计具有特定维度和结构类型的MOFs。

二、功能定制

孔隙率和表面积：

通过调整金属离子、有机配体和合成条件，可以定制MOFs的孔隙率和表面积。高孔隙率和表面积的MOFs在气体吸附、分离和催化等领域具有优势。

官能化：

有机配体的官能化可以提供可预测的官能化孔道，赋予MOFs特定的化学性质和功能。例如，引入特定的官能团可以提高MOFs对特定气体的吸附能力或催化活性。

稳定性：

根据应用需求，可以定制MOFs的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性。例如，通过选择合适的金属离子和有机配体，可以制备出具有高稳定性的MOFs，以适应恶劣的使用环境。

三、应用领域定制

气体储存与分离：

针对特定的气体储存和分离需求，可以定制具有特定孔隙率和表面积的MOFs。例如，用于氢气储存的MOFs需要具有高孔隙率和表面积，以及良好的氢气吸附能力。

催化：

通过定制MOFs的结构和官能团，可以实现特定的催化功能。例如，将特定的催化活性位点引入MOFs中，可以制备出具有高效催化活性的催化剂。

药物传递与生物成像：

MOFs的多孔结构和可官能化特性使其成为药物传递和生物成像领域的潜在候选材料。通过定制MOFs的孔径大小、形状和化学性质，可以实现药物的负载、释放和生物成像功能。

其他应用领域：

除了上述应用领域外，MOFs还可以用于热能转化、传感器、离子交换等领域。根据具体的应用需求，可以定制具有特定结构和功能的MOFs。

常见的MOF材料：

MOF-5

Ce-MOF

Zr-MOF

Ti-MOF

FeMOF

EuMOF

MnMOF

CdMOF

NiMOF

MOF(Ni)-74

MOF-199

MOF-808

MOF-101

MOF-801

MOF@CFs