近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学Yu Han课题组通过对含锆金属有机框架（MOFs）进行相工程，实现了高效渗透压能量转化，并通过直接成像实现了其结构进化。该研究发表于《美国化学会志》。
据介绍，在MOF中以可控的方式产生结构缺陷对合成提出了重大挑战，同时，确定这些缺陷的类型和分布也是表征的艰巨任务。
在这项研究中，课题组证明了通过使用2-磺酰对苯二甲酸作为配体来合成Zr或Hf基MOF，可以很容易地促进从常见的fcu拓扑到罕见的jmt拓扑的晶体相变，仅适用一种简单的混合溶剂策略。jmt相以一个广泛开放的框架为特征，被认为是fcu阶段的衍生物，通过引入缺团簇缺陷而产生。
研究小组使用超低剂量高分辨率透射电子显微镜，已经确定了这两个MOF相的中间态以及它们形成的新型核壳结构。除了促进相工程，在MOF中加入磺酸基赋予离子选择性，使其适用于通过混合基质膜制造渗透压能量收集应用。含有jmt相MOF的膜在50倍盐度梯度下表现出异常高的峰值功率密度，这可归因于这种新型MOF材料的大孔径、广泛的孔隙度和丰富的磺酸基。
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https://doi.org/10.1021/jacs.4c00716