金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是由无机金属中心（金属离子/簇）与有机配体通过配位键自组装形成的晶态多孔材料，其周期性网络结构赋予其高比表面积与可调孔隙特性。本文将重点介绍MOF结构特点及MOF结构解析在气体吸附和分离领域的应用。

IRMOFs系列的结构与应用

IRMOFs 以 [ZnO₄]⁶⁺ 金属簇为节点，与芳香羧酸类配体通过八面体配位构建三维网络。1999 年 Yaghi 团队通过 Zn²⁺ 与 1,4-苯二甲酸配位首次合成 MOF-5（IRMOF-1），开创了等网状结构设计理念。该系列材料具有高度保守的立方拓扑结构，通过调节有机配体可精准调控比表面积（450-4500 m²/g）与孔径尺寸（3.8-28.8 Å）。这种结构可设计性使其在气体吸附领域表现突出：通过配体官能化可调控孔道表面化学性质，增强特定分子的吸附选择性。典型代表 IRMOF-1 在 298 K 条件下对苯（802 mg/g）、二氯甲烷（1211 mg/g）等 VOCs 的吸附容量可达传统吸附材料的 4-10 倍。

ZIFs系列的结构与应用

ZIFs 由二价过渡金属（Zn²⁺/Co²⁺）与咪唑类配体构筑，其金属-咪唑-金属键角（~145°）与硅铝酸盐沸石的 Si-O-Si 键角（~145°）高度相似，因此兼具 MOFs 的结构可调性与沸石的化学稳定性。具有 sod 拓扑的 ZIF-7、ZIF-8 等材料因其 ~3.4 Å 的微孔特征，在气体分离领域展现独特优势。例如 ZIF-8 通过尺寸排阻效应，可从 H₂/CO₂/N₂/CH₄ 混合气中选择性吸附 CO₂（吸附比>15:1），分离性能优于传统分子筛。

MOF结构解析不仅为理解其独特的物理和化学性质提供了基础，还为开发新型MOF材料和优化现有应用提供了理论支持。通过对MOF结构解析，我们可以更好地理解MOFs在吸附、分离和催化等领域展现出广泛的应用潜力。