背景介绍
文章亮点
1. 综述了一系列过渡金属MOCs的光电功能应用案例，并通过结构的多样性阐述了其高自由度的结构设计特点，能够实现“按需定制”的模块化组装；
2. 针对不同种类的过渡金属，通过对比MOCs光电性能的差异，解析了金属与配体功能基团的协同作用，为光电响应性能的定向调控提供一定的理论依据；
3. 能够为初次探究本领域的读者快速了解当前国内外的发展状况，同时文中引用了许多经典的MOCs结构，可为读者提供一定的设计指导。
内容介绍
1 过渡金属在MOCs结构构筑中的作用
MOCs的结构和性质在很大程度上取决于金属节点和有机配体的结构。其中，金属阳离子作为连接有机配体的锚点，其种类、氧化态和配位环境等因素的变化，会导致MOCs表现出不同的化学和物理性质，并直接影响其结构稳定性、功能性和应用性质[8-10]。
一般来说，过渡金属的最外层电子排布具有经典的d轨道特征（尤其是第VIII、IB和IIB副族中的过渡金属，如Fe、Ru以及Rh等），这种电子结构有助于实现电子在不同轨道间的跃迁，可以显著提升MOCs的光电响应性能。
2 不同过渡金属MOCs光电性质的应用
2.1 铁基MOCs
基于Fe(II)的MOCs作为光电传感器，可以检测环境中的有害物质，如污染物、毒素和病原体，从而保障公共健康和食品安全。Liu等[18]设计了一种可以快速检测氨的手性超分子Fe4L4型MOC（图1），其具有较高的热稳定性，能够在室温环境中于10 s内检测到NH3(g)，也被用于4 ℃下的新鲜培根片的食品安全性监测。在检测过程中，MOC颜色会发生从浅棕色到紫色的剧烈变化，并且历经5次连续的循环测试，其检测传感性能仍然能够保持良好的重复性。
2.2 钴基MOCs
Co(II)离子具有d7电子构型，能够参与多种化学反应，尤其是在氧化还原反应中表现出较高的活性，常见配体类型为含氮配体（如吡啶、酰胺）或含氧配体（如羧酸、酚）。钴离子具有多变的配位几何（如四配位的四面体、六配位的八面体等）和可调控的氧化态，其丰富的d轨道电子能够参与电子转移反应，是构筑具有复杂结构和多功能性的MOCs的理想选择，在磁性、催化和光电材料等领域表现出良好的性能。
在利用水制备氧气方面，钴基MOCs也表现出了良好的光催化反应效果。Chen等[23]以钴基金属有机笼（MOC-1）为框架（图3），其结构中含有双（μ-氧代）桥联二钴和Co-O两种水氧化催化活性位点，通过添加第二金属结构[Ru(bpy)3]2+（光敏剂）和Na2S2O8（牺牲剂），实现了由可见光驱动的高效水氧化催化制氧。
2.3 铜基MOCs
Cu(II)离子具有d9电子构型，配位数一般为4 ~ 6，通常形成正方形平面、四面体和八面体结构，能够与含氮或含氧等配体（如吡啶、咪唑、羧酸）形成稳定的配位化合物。Zhang等[33]采用具有电活性结构（9-苯基咔唑基团）的双齿配体，与Cu(II)构成了类似于灯笼的M4L4型MOCs结构（图5）。该笼状结构可借助多步循环伏安法（CV）控制外围咔唑基团的二聚化，并且能够在不同材质的表面（如ITO玻璃、镍泡沫、金修饰的硅片等）按需原位形成均匀且厚度可调的多孔薄膜涂层。
2.4 锌基MOCs
Zn(II)离子具有d10电子构型，通常形成无自旋的配位化合物，并且具有较高的配位数，如四配位的四面体和六配位的八面体结构。Luo等[39]通过正交亚组分的自组装，在锌基咪唑立方体笼的金属顶点上，以交替排列的方式引入了各种平面有机荧光团（如苯基、萘基、芘基）和发光促进剂（如Cl、Br、I），实现了对其发光特性的调节。
3 结论与展望
过渡金属MOCs的光电性能主要应用于荧光传感、光致发光、光电转换以及光电催化等研究领域。通过调节有机配体性质、配位环境和几何结构等影响因素，可以增强光吸收、电子传输能力和光催化活性，实现了对MOCs整体应用性能的优化。此外，通过纳米化处理和掺杂其他金属离子，也可以进一步提升MOCs的性能，扩展其在多功能复合材料和新能源领域的应用潜力。目前，尽管MOCs在光电性能方面已展现出显著的潜力，比如提升材料的稳定性、能量转换效率、光催化效率，但在大规模制备和实际应用等方面仍存在一些技术瓶颈。因此，在探索新的MOCs合成策略，以扩大MOCs的制备规模和提高功能化修饰效率等方面，仍是未来研究的重点；借助MOCs的光电转换，实现对微型设备器件供能的功能，也将会是一种新的研究方向。未来，MOCs有望在光电化学传感器、光催化反应器和智能光电传感等领域展现出更广阔的应用前景。
青年编委介绍
张翔，成都大学副教授，硕士生导师，四川省抗感染药物创制工程研究中心合成平台负责人。2020年获中国科学院大学理学博士学位，师从李俊龙教授、王启卫研究员。任《化学试剂》、《合成化学》、《中国抗生素杂志》等学术期刊青年编委。主持、参与国家自然科学基金项目、四川省自然科学基金项目、广东省重点领域研发计划项目、四川省抗感染药物创制工程研究中心项目8项。主要围绕具有类药杂环骨架的先导化合物的设计与合成、以抗生素为代表的绿色生物制造，以及相关药效学评价等方面开展了一系列应用基础研究。目前已在ACS Catal.、Chem. Sci.、Chin. Chem. Lett.、Green Chem.、Org. Chem. Front.、J. Org. Chem. 等化学类国际主流学术期刊上发表相关研究成果10余篇，申请授权多项中国发明专利。
研究领域
近五年代表作
