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  在新能源技術的迭代更新過程中，能夠儲存能量載體或促進離子傳導來實現高效的能量儲存/轉換的多孔材料得到了廣泛的研究。理想的形態、合適的比表面積和豐富的活性位點是離子傳導和底物反應動力學速率的決定性特征。與傳統的無機多孔材料相比，MOF材料具有結構豐富、孔道大小和維度可調、孔道內部可修飾等優點，因而被廣泛應用于氣體吸附與分離、儲能、催化和藥物傳輸等領域。特別是在質子傳導方面，可以通過對其金屬位點或者配體進行功能化修飾，改善孔道的酸性和親疏水性，還可以利用其孔道特性植入多樣的質子載體。更為重要的是，MOF明晰的晶態結構為有效地開展構效關系研究奠定了基礎，從而為功能導向和可控合成 MOF質子傳導材料帶來了可能。因此，MOF在質子傳導方面具有重要的研究價值和應用潛力。

圖 質子傳導型MOF的設計策略示意圖

1. MOF材料的結構特征

圖2. MOF材料的連接單元和空間結構（1D、2D和3D）示意圖

2. MOF材料的穩定性

圖3. 影響MOF穩定性的關鍵因素及高穩定性MOF的設計策略

3. MOF材料中的質子傳導行為

圖4. MOF材料在水介導和無水質子傳導行為的示意圖

4. 質子傳導型MOF的設計策略

圖5. 賦予MOF質子傳導性的策略及其優勢的示意圖

5. 總結與展望

圖6. 質子傳導型MOF的關鍵特征和發展前景

  原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01558-3

作者簡介

朱禮玉，天津科技大學講師。主要從事生物質基功能材料和有機多孔材料的應用轉化研究。2024年于北京林業大學材料科學與技術學院獲得博士學位，同年入職天津科技大學。曾獲得北京膜學會杰出青年成果獎、SGCE青年研究獎等榮譽。以第一/通訊作者在Advanced Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Functional Materials等期刊發表論文10余篇。

徐婷，天津科技大學特聘教授，入選國家高層次青年人才，中國科協青年人才托舉工程（中科協資助）入選者，中國未來女科學家計劃候選人。2020年于北京化工大學材料科學與工程學院獲得博士學位，同年入職天津科技大學。任《eScience》、《Innovation》等SCI一區學術期刊青年編委。研究方向包括紙基先進功能材料、纖維素納米材料的可持續制備及先進納米生物質復合材料等。先后主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃任務、中央引導地方科技發展項目、企業橫向項目等10余項。以第一/通訊作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等學術期刊發表論文40余篇（其中ESI高被引論文21篇、封面論文15篇）。申請/獲授權發明專利11項（其中授權國際專利4項），制定行業標準1項。入選美國斯坦福大學“全球前2%頂尖科學家”，先后獲國家林草局梁希林業科技進步獎、中國商業聯合會科技進步獎、美國工程化科學協會青年研究員獎等。

申鋒，農業農村部環境保護科研監測所研究員、博導、國家鄉村環境治理創新聯盟秘書長。主要從事生物質資源化利用相關研究。主持國家重點研發青年項目、國家自然科學基金等項目20余項。擔任Resources, Environment and Sustainability副主編、Biochar、Carbon Research等期刊青年編委。以第一或通訊作者發表論文50余篇，出版著作5部。入選美國斯坦福大學“全球前2%頂尖科學家”、天津市首批青年科技優秀人才，相關成果獲得中國農學會青年科技獎等。

司傳領，天津科技大學教授、博導、全國青聯委員、科技處副處長。主要從事制漿造紙及生物質資源高值化利用方面的教學研究工作。入選國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、教育部新世紀優秀人才支持計劃、國家林草局科技創新領軍人才、天津市有突出貢獻專家、天津市特聘教授、天津市科技創新領軍人才等人才計劃。入選科睿唯安“全球高被引科學家”榜單、美國斯坦福大學“全球前2%頂尖科學家”終身科學影響力和年度科學影響力榜單、Bentham Ambassador等。以第一或通訊作者發表論文200余篇，授權發明專利40余項。研究成果獲教育部霍英東教育基金會高等院校青年教師獎、國家林草局梁希林業科技進步獎、中國商業聯合會科技進步獎、中國輕工聯合會科技進步獎、中國產學研合作促進會產學研合作創新成果獎等。