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多孔配位聚合物( PCP ) (包括金属有机框架)是与金属节点配位键形成的结晶性多孔材料。 作为一种新型的无机-有机杂化材料，PCP具有丰富、可调节的结构和功能，在气体吸附分离、催化剂、传感器等多个领域都显示出很大的应用潜力，是多学科交叉的研究热点。 南开大学化学学院的卜显和教授课题组最近在《中国科学:化学》发表评论，根据PCP的结构和性质特征，总结了第一代至第四代多孔配位聚合物PCP研究的发展历史，介绍了该领域的主要研究内容和典型研究进展，并根据该领域未来面临的挑战和发展趋势推动材料的实用化
近年来，多孔配位聚合物( porous coordination polymer，PCP ) (包括金属有机框架( metal-organic framework，MOF ) )的研究很盛行。 PCP是具有无限网络结构的材料，其中金属节点(金属离子或金属簇)和有机连接体通过配位键自组织。 它作为配位超分子化学的重要组成部分，与无机化学、有机化学、结晶工程、拓扑学、材料化学及固体化学等领域交叉渗透，现已成为化学与材料领域研究的热点之一。 PCP与传统的无机多孔材料(沸石分子筛、细孔二氧化硅等)相比，具有结构和组成多样、结构可设计、细孔可调、易于功能化的优点。 因此，这种材料在吸附分离、催化剂、检测、磁和光电等领域显示出很大的应用价值和潜力。
根据PCP的发展历史和属性进行分类
根据剑桥结晶数据中心的统计，1972~2016年，合成了约7万例可以定义为MOF的新结构，可以定义为对应的PCP的化合物的数量更加庞大。 随着PCP数量的急剧增加，相关研究论文的发表数量也逐年增加。 与此同时，有关PCP材料的研究领域不断扩大。 目前，PCP的研究热点主要集中在以下5个方面。
(1)金属中心的研究。 在PCP研究的初期阶段，科研人员主要采用“单罐法”进行组装合成，由于金属构件的生成及其配位组装控制性差，材料结构和性能的控制主要集中在有机配体的设计和修饰上。 随着研究的积累，PCP组装过程中金属中心的控制逐渐成熟，逐渐发展成为新的研究方向。 Brozek和Dincă近年来通过阳离子交换对MOF中的金属中心(又称二次构建单元( SBUs ) )进行修饰的例子进行了详细总结，建立了阐述影响该方法的因素的概念。 基于取代反应的修饰手段，如后合成金属化、溶剂辅助的连接体交换、非交联连接体交换等方法也被广泛研究，用于金属中心的控制和材料整体结构的控制。
(2)配体设计和合成后修饰。 配体的几何构型和连接部位决定了配体框架的拓扑结构，配体上的官能团对材料性能影响很大。 配位框架的稳定性取决于金属连接体的配位作用强度。 因此，在合成PCP过程中，配体的选择和设计至关重要。 通过改变连接体的几何结构和功能基，可以调整框架中细孔的尺寸、形状和功能。 通过有机配体的设计和合成后的修饰，可以实现预期的结构和性能。
(3)结构和性能的表现手段。 基于大多数PCP所具有的结晶材料特性，通过适当的结构表示手段，可以确定其晶体结构和分子尺度空间的化学环境，并为性质研究提供依据。 不断完善结构表达手段有助于研究人员深入探讨材料结构与性能的关系。 x射线单晶衍射( SCXRD )可以在原子水平上决定材料的微观结构，是目前广泛采用的最直接和重要的结构研究手段。 对于难以通过SCXRD获得精确晶体结构的材料，结合原位环境透射电子显微镜( ETEM )、固体核磁共振( SSNMR )和其他光谱表现方法(例如x射线吸收光谱( XAS )、x射线光电子光谱( XPS )、傅里叶变换红外光谱等)来确定结构 在此基础上，评价吸附分离、识别响应、光学特性等材料性能的新方法和新设备也不断出现和改进。
(四)跨学科发展。 PCP研究从一开始就以跨学科性质受到关注。 这是因为初期参加者的研究背景极其多样，将不同领域的相关概念引入了该研究领域。 随着这一领域的快速发展，不同背景的研究人员参与了这类材料的研究，不断拓展这类材料的研究领域。 例如，由于计算能力的改进以及仿真算法的改进，分子建模技术目前越来越多地用于预测PCP的结构和性能，并指导合成新材料。 通过高吞吐量计算筛选，人们可以迅速找到结构最佳的材料，这也是该领域未来的方向。 另外，PCP复合材料、PCP膜及其他此类材料的器件化等跨学科研究方向也在蓬勃发展。
(5)扩大的潜在应用研究。 PCP的潜在应用是推动该研究领域发展的主要动力之一。 这种材料的宏观量的制备和商业化还存在挑战，但与其他材料相比，性能上的优势仍在继续探索这种材料的实用化方案。 气藏与分离是这类材料实用研究的重要方向。 能源气体(甲烷和氢气)的储存、二氧化碳的捕获、烷烃类分子的选择性分离、有毒气体和蒸汽的捕获和分解以及水的吸附在近20年取得了很大的进步。 利用配位聚合物的不饱和金属中心、功能化有机位点或导入的客体作用位点，可以有机合成多种催化剂性能、光催化还原二氧化碳和电解水等。 除上述应用外，该类材料在质子传导、荧光检测、药物缓释、磁性、手性分割和生物医学等方面都显示出独特的魅力。
