李风亭 郑璐

随着工业文明与人类社会的不断进步，全球能源需求不断攀升。2019年，全球一次能源消费总量高达583.9 EJ，而国际能源署预计至2040年全球能源需求仍将增长25%。石油、煤炭等传统化石能源的大量燃烧造成了温室效应、酸雨、光化学烟雾等环境问题。一方面，气体作为一种清洁的能源载体，兼具高热值和低碳排放量，越来越受到人们的关注。另一方面，一些气体又是化学工业中的重要原料，如乙烯是许多化工产品的原料，全球产量在2亿吨。但这些化工原料的生产过程耗能巨大，生产一吨乙烯的能源消耗量在26×109J。就整个化工能源消耗来说，生产这些基础化工原料过程中气体分离和纯化所消耗的能源占到总量的40%。因此，开发高效、节能、经济的气体分离技术，成为科学家追寻的热点。

金属有机框架（MOFs）化合物是由金属离子和有机配体自组装形成的具有三维拓扑结构的多孔材料。与传统多孔材料木炭、沸石等相比，其具有独特的孔隙结构，超高的比表面积、孔隙度。此外，由于组装单元多样，该种材料具有结构可调性和功能设计性，易于功能化。基于这种结构特点，MOFs材料不仅能够作为吸附剂来实现对清洁燃料气体的高密度储能，并且能针对不同气体分子产生具有差异性的相互作用，从而实现对气体的经济节能的分离，因此被广泛应用于气体存储和分离领域，并取得了一系列突破性的进展。

气体存储

MOFs最早的气体存储应用可以追溯到1997年，甲烷成为第一种被测试的存储气体，随后氢气、乙烯等的存储测试相继展开。……