《Reticular Chemistry and Applications: Metal-Organic Frameworks》书评

华南理工大学化学与化工学院 孙志红

一、概述

《Reticular Chemistry and Applications: Metal-Organic Frameworks》翻译为《网状化学及应用：金属有机框架》，由De Gruyter出版社出版于2023年，本书作者为Youssef Belmabkhout和Kyle E. Cordova。本书主要介绍了网状化学的发展历程、结构设计、结构表征、性能和应用。

二、内容简介

本书共分13章，其中第1—4章主要介绍了金属有机框架（MOFs）材料的特性及其引发工业界和学术界研究热情的原因；第5—9章主要介绍了MOFs材料在气体吸附分离与转化方向的应用；第10—13章主要介绍了MOFs在新兴领域的应用及发展前景。具体内容如下：

第1章 网状化学及其应用概述

本章简要介绍了网状化学的研究内容和本书的章节架构。

第2章 金属有机框架的网状设计和合成策略

本章首先介绍了通过有机连接单元和二级构造单元的合理选择设计功能化的MOFs材料，并详细介绍了金属有机框架的各种合成方法，最后探讨了溶剂、温度、pH值、原料配比和其它因素对MOF合成的影响。

第3章 机器学习时代下的金属有机框架

机器学习是一种通过算法和模型使计算机自动学习并进行预测或决策的技术，属于人工智能的一个分支。本章介绍了机器学习的核心概念，包括监督学习、无监督学习和强化学习三种类型，以及机器学习的流程和算法，并综述了机器学习在金属有机框架材料用于气体吸附和分离方向的研究进展。

第4章 结构鉴定和先进表征技术

本章主要介绍了用于MOFs结构表征的X-射线衍射和电子衍射技术，阐明了这两类表征技术的理论基础，并结合实际案例详细阐述了衍射技术表征结构的具体方法。

第5章 金属有机框架用于工业气体分离

MOFs材料因其具有高孔隙率、大比表面积、孔尺寸高度可调和结构多样等优点，在气体吸附分离中有很好的应用前景。本章主要介绍了MOFs材料在空气、惰性气体和轻质碳氢混合气体分离中的应用进展。

第6章 金属有机框架膜用于气体和水分离的进展

本章首先介绍了纯MOF膜和混合基质膜的合成策略和制备方法，并总结了MOF膜材料在气体分离和水的纯化方向的应用进展，最后指出MOF材料在实际应用中依然存在制备和性能方面的挑战。

第7章 金属有机框架用于二氧化碳捕获和转化

本章对比了传统吸附材料与MOFs材料对二氧化碳的捕获能力，阐述了MOFs材料捕获二氧化碳的机理和过程，并总结了MOFs及其膜材料用于二氧化碳捕获的工作。同时，本章详细介绍了MOFs材料通过光催化和电催化转化二氧化碳的研究进展。

第8章 金属有机框架作为吸附剂用于车载燃料储存

本章总结了MOFs材料用于车载燃料甲烷和氢气存储的研究现状，并从结构上给出了MOFs材料在设计和合成的优化方向。

第9章 金属有机框架系统中的催化转化

本章首先简要介绍了MOFs催化剂的特性和优势，并分类阐述了MOFs的催化策略：（i）将金属簇作为催化位点；（ii）使用有机功能配体；（iii）后修饰引入催化活性位点；（iv）制备MOFs复合物；（v）构筑复杂多连接单元或多金属MOFs催化体系。本章最后简要列举了MOFs材料在光催化方向的应用。

第10章 金属有机框架通过水电解反应实现能量转化和储存

本章首先介绍了水的电解反应，随后介绍了MOFs材料的结构特性及其作为电催化剂催化析氢和析氧反应，最后简要介绍了MOFs作为前驱体，沉积具有电催化活性的金属氧化物和氢氧化物用于析氧反应。

第11章 金属有机框架用于生产纯净水：从净化到捕获

本章首先介绍了MOFs用于水中有机和无机污染物的吸附和降解，以及在油水分离中的应用，并综述了MOFs材料在海水淡化和水的净化中的应用进展。

第12章 洞察金属有机框架中的主体-客体（药物）相互作用

本章主要介绍了MOFs与药物生物分子和小分子的相互作用，并阐述了通过量子力学和分子动力学的理论计算方法分析药物与MOFs相互作用的方法。

第13章 未来展望：金属有机框架能否走出实验室、实现实际应用？

本章主要对MOFs材料的研究进行了展望，指出了MOFs材料的发展趋势，提出利用机器学习和试错方法指导金属有机框架材料的设计，并对MOFs在放大和工业应用中存在的问题提出可能的解决策略。

三、编写特点

本书的编写特点体现在以下几个方面：（1）内容系统全面，内容涵盖金属有机框架材料的设计合成、表征测试和工业应用；（2）本书内容编排深入浅出，详略得当，牢牢把握结构与性能的关系，层次分明；（3）参考文献资料翔实，时效性高，有助于了解该领域的前沿动态。 

总体来说，本书聚焦于金属有机框架材料的研究进展，内容高度交叉，兼具深度和广度，对从事化学、材料和生物方向的研究人员均有一定的参考价值。

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