材料化学

MOF 与 COF

比较金属有机框架与共价有机框架这两类模块化晶态多孔固体，重点讨论网状化学设计、表征、功能与稳定性。

直觉用分子构件搭建多孔固体

可将其想作节点由连接体连成网络：选择构件可调节孔环境，同时保持周期网络。模块化是设计优势；现实晶体可能有缺陷、柔性孔和溶剂依赖结构。

框架孔形由连接体长度、节点连接度及网络拓扑共同决定；名义空隙体积本身不能决定可接近孔隙。

定义: 金属有机框架（MOF）

由金属离子或团簇（节点）与多连接有机连接体构成的晶态配位网络，去除客体后可能保有永久孔隙。框架由连接体、节点几何和连接性共同决定，并非组分的简单混合。

定义: 共价有机框架（COF）

由有机构件通过强共价键组装而成的多孔晶态网络。网状合成利用几何结构明确的分子单元，并采用可结晶的成键过程获得有序结构。

网状设计可构建等网状材料系列，系统改变连接体长度或官能团。但预测拓扑并非必然实现：动力学产物、互穿、多晶型和缺陷可能改变合成结果。

q_{\mathrm{ex}}=q_{\mathrm{abs}}-\rho_{\mathrm{bulk}}V_{\mathrm{pore}}

吸附容量须定义为绝对吸附量或过量吸附量：过量吸附量扣除了所选孔体积中的体相流体量。活化用于去除客体，但过强抽空可能使柔性框架坍塌或改变配位位点；应报告条件并检查结构。

例题: 选择稳定性测试

解答

不够。必须在相关条件下测试长期湿度循环、竞争吸附、压力和温度变化、残余孔隙及分离性能。衍射可能漏检局部配位损伤或非晶部分。

连接体或节点缺失可产生开放金属位并调节吸附，但缺陷群体难以定量，且可能削弱机械或水解稳定性。柔性框架可随客体压力门控、呼吸或相变；平衡等温线可能掩盖滞后和动力学势垒。

Reticular Synthesis and the Design of New Materials · O. M. Yaghi, M. O’Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, J. Kim, 2003
Porous, Crystalline, Covalent Organic Frameworks · A. P. Côté, A. I. Benin, N. W. Ockwig, M. O’Keeffe, A. J. Matzger, O. M. Yaghi, 2005
The Atom, the Molecule, and the Covalent Organic Framework · C. S. Diercks, O. M. Yaghi, 2017