综述：富含游离羧基的金属有机框架：设计、合成、应用与展望

　　本综述系统总结了近二十年来游离羧基功能化金属有机框架（MOFs-COOH）的研究进展，重点阐述了其设计策略（如原位自组装、混合配体法）、合成方法（包括后合成共价修饰、无机簇修饰等），并深入探讨了其在吸附分离、离子传输、质子传导（proton conductivity）、催化及化学传感等领域的应用潜力。文章特别分析了羧基密度与孔隙率的平衡问题，为未来开发高性能MOFs-COOH提供了前瞻性建议。

　　

Abstract

游离羧基功能化金属有机框架（MOFs-COOH）凭借羧基独特的化学性质（如可逆质子释放、强配位能力）与MOFs的结构可调性，成为多孔材料领域的研究热点。其合成策略主要包括：原位金属-配体自组装（需精确控制游离羧基与金属簇的竞争配位）、混合配体法（引入特定功能羧酸配体）、后合成共价修饰（如氨基MOF转化为羧基MOF）、无机簇修饰及羧酸聚合物封装。其中，锆/铪基UiO-66-(COOH)_n
因优异的水稳定性备受关注。

吸附与分离

羧基的孤对电子与交换性质使其对金属离子（如稀土离子Tb³⁺
/Eu³⁺
）具有强螯合能力，可用于重金属吸附或荧光传感。例如，MIL-121通过羧基密集区域实现了对铀酰离子（UO₂
²⁺
）的高效捕获。

局限与展望

当前挑战在于羧基密度与孔隙率的权衡——相邻羧基的氢键作用可能导致孔道堵塞。未来可通过构建介孔MOFs、开发动态共价键或引入空间位阻基团优化性能。此外，拓展MOFs-COOH在生物医学（如药物递送）和能源存储（如质子交换膜）中的应用值得探索。

（注：以上内容严格基于原文缩编，未添加非原文信息，专业术语与符号均按原文格式保留。）