由有机连接基和无机结构单元构成的金属有机骨架（MOF）以其高结晶度，高表面积和高组分可调性而闻名。MOF的稳定性是其在存储，分离，催化和生物医学等领域的潜在实际应用的关键先决条件，因为在使用过程中保证框架的完整性至关重要。然而，MOFs在外界刺激下容易遭到破坏，这在很大程度上阻碍了其商业化。

有鉴于此，美国德州农工大学周宏才(Hong-Cai Zhou)教授等人，概述了由于化学、热、光解、辐射、电子和机械等外部刺激而导致MOFs受到破坏的情况，并提供了避免框架发生不必要降解的指导原则。此外，还讨论了可能的破坏机理及其衍生产物。特别是，重点介绍了利用MOF不稳定性来制造各种材料的情况，这些材料包括分层多孔MOF，单层MOF纳米片，无定形MOF液体和玻璃，聚合物，金属纳米颗粒，金属碳化物纳米颗粒和碳材料。最后，提供了利用MOF破坏来开发具有不同应用层次的先进材料的观点。

本文要点

1）在有机合成中，了解结构内键的不稳定性对于控制分子中不同位置的反应性至关重要。这种分子破坏的思想也可以应用于框架材料的合成，其中配位键和共价键的破坏和重组可以被控制。MOF代表了一系列独特的多孔材料，其中包含一系列成分和分布可控的官能团和金属团簇，具有可调的多孔结构，以及在一个框架内定制的多样性。降解或破坏MOF提供了一种操作具有多种功能和增强层次结构的多孔材料的方法。通常观察到，MOFs在外部物理或化学刺激下会降解。然而，潜在的分解机制，破坏动力学，保护策略，以及短期和长期的对不同应用（如催化和客体输送）的短期和长期影响仍需要大量研究。特别地，载有药物的MOF载体的程序化破坏动力学使得药物可控地递送至可触发MOF分解的目标环境。随着MOF的应用扩展到生物医学领域，了解这些MOF载体如何在细胞中运输，分解和消化对于毒性分析极为重要。

2）MOFs的破坏会导致其许多有用特性的退化，包括结晶度、孔隙度和周期性，因此有必要了解控制和防止MOF破坏的因素。然而，降解也可以为MOF衍生材料带来新的机会和性质。许多MOF衍生的材料，无论是部分降解还是全部降解，都显示出对客体分子的可接近性增强，在大规模制备中具有良好的加工能力，在不同条件下具有更高的稳定性，并且在不同的应用中具有不同的功能。例如，MOF衍生的碳材料在能量存储和转换领域显示出巨大的潜力，其在锂电池，超级电容器和燃料电池中的优异性能证明了这一点。

3）尽管已经取得了进展，但是在理解和探索MOF在未来应用中的不稳定性方面仍然存在许多可预见的挑战性问题和机遇。(1)在分子水平上控制和可视化不稳定MOFs的不稳定位点的排列是一个关键问题，因为它们是框架中的活性位点。(2) 需要新的破坏方法来促进MOF衍生材料的发展，例如光刻，碳热冲击合成，超快速高温烧结工艺以及在不同重力作用下的所谓的“skydiving jump”破坏。(3) 尚不能完全理解定量控制MOF稳定性或不稳定性的因素，这极大地限制了我们从物理化学的角度精确预测新合成或假设的MOF材料的稳定性的能力。(4) 由于目前对分子水平上的降解化学知之甚少，因此有必要发展能够对MOF破坏进行原位研究的表征方法。(5) MOF中配位键的反应性和不稳定性使它们易于与化学物质发生反应，并在物理刺激下转化为其他形式，从而对应用产生正面和负面影响。

参考文献：

Liang Feng et al. Destruction of Metal–Organic Frameworks: Positive and Negative Aspects of Stability and Lability. Chem. Rev., 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00722

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00722