A new luminescent terbium–metal–organic framework [Tb3(L)2(HCOO)(H2O)5]·DMF·4H2O (1) (H4L = 4,4′-(pyridine-3,5-diyl)diisophthalic acid) has been successfully assembled by Tb3+ ions and an undeveloped pyridyl-tetracarboxylate. Compound 1 exhibits a 3D porous (3,8)-connected (4.52)2(42.512.66.75.83) topological framework with fascinating 1D open hydrophilic channels decorated by uncoordinated Lewis basic pyridyl nitrogen atoms. In particular, the Tb-MOF (1) can detect Cu2+ ions with high selectivity and sensitivity, and its luminescence is nearly entirely quenched in N,N-dimethylformamide (DMF) solution and biological system. In addition, 1 still has high detection for the trace content of nitromethane with 70 ppm, which suggests that 1 is a promising example of dual functional materials with sensing copper ions and nitromethane.

Abstract Covalent–organic frameworks (COFs), featuring structural diversity, framework tunability and functional versatility, have emerged as promising organic electrode materials for rechargeable batteries and garnered tremendous attention in recent years. The adjustable pore configuration, coupled with the functionalization of frameworks through pre‐ and post‐synthesis strategies, enables a precise customization of COFs, which provides a novel perspective to deepen the understanding of the fundamental problems of organic electrode materials. In this review, a summary of the recent research into COFs electrode materials for rechargeable batteries including lithium‐ion batteries, sodium‐ion batteries, potassium‐ion batteries, and aqueous zinc batteries is provided. In addition, this review will also cover the working principles, advantages and challenges, strategies to improve electrochemical performance, and applications of COFs in rechargeable batteries.

ConspectusMetal–organic framework (MOF) materials have emerged as one of the favorite crystalline porous materials (CPM) because of their compositional and geometric tunability and many possible applications. In efforts to develop better MOFs for gas storage and separation, a number of strategies including creation of open metal sites and implantation of Lewis base sites have been used to tune host–guest interactions. In addition to these chemical factors, the geometric features such as pore size and shape, surface area, and pore volume also play important roles in sorption energetics and uptake capacity. For efficient capture of small gas molecules such as carbon dioxide under ambient conditions, large surface area or high pore volume are often not needed. Instead, maximizing host–guest interactions or the density of binding sites by encaging gas molecules in snug pockets of pore space can be a fruitful approach. To put this concept into practice, the pore space partition (PSP) concept has been proposed and has achieved a great experimental success. In this account, we will highlight many efforts to implement PSP in MOFs and impact of PSP on gas uptake performance.In the synthetic design of PSP, it is helpful to distinguish between factors that contribute to the framework formation and factors that serve the purpose of PSP. Because of the need for complementary structural roles, the synthesis of MOFs with PSP often involves multicomponent systems including mixed ligands, mixed inorganic nodes, or both. It is possible to accomplish both framework formation and PSP with a single type of polyfunctional ligands that use some functional groups (called framework-forming group) for framework formation and the remaining functional groups (called pore-partition group) for PSP. Alternatively, framework formation and PSP can be shouldered by different chemical species. For example, in a mixed-ligand system, one ligand (called framework-forming agent) can play the role of the framework formation while the other type of ligand (called pore-partition agent) can assume the role of PSP.PSP is sensitive to the types of inorganic secondary building units (SBUs). The coexistence of SBUs complementary in charge, connectivity, and so on can promote PSP. The use of heterometallic systems can promote the diversity of SBUs coexistent under a given condition. Heterometallic system with metal ions of different oxidation states also provides the charge tunability of SBUs and the overall framework, providing an additional level of control in self-assembly and ultimately in the materials' properties. Of particular interest is the PSP in MIL-88 type (acs-type topology) structure, which has led to a huge family of CPMs (called pacs CPMs, pacs = partitioned acs) exhibiting low isosteric heat of adsorption and yet superior CO2 uptake capacity.

Abstract The integration of heterometallic units and nanostructures into metal–organic frameworks (MOFs) used for the oxygen evolution reaction (OER) can enhance the electrocatalytic performance and help elucidate underlying mechanisms. We have synthesized a series of stable MOFs (CTGU‐10a1–d1) based on trinuclear metal carboxylate clusters and a hexadentate carboxylate ligand with a (6,6)‐connected nia net. We also present a strategy to synthesize hierarchical bimetallic MOF nanostructures (CTGU‐10a2–d2). Among these, CTGU‐10c2 is the best material for the OER, with an overpotential of 240 mV at a current density of 10 mA cm −2 and a Tafel slope of 58 mV dec −1 . This is superior to RuO 2 and confirms CTGU‐10c2 as one of the few known high‐performing pure‐phase MOF‐OER electrocatalysts. Notably, bimetallic CTGU‐10b2 and c2 show an improved OER activity over monometallic CTGU‐10a2 and d2. Both DFT and experiments show that the remarkable OER performance of CTGU‐10c2 is due to the presence of unsaturated metal sites, a hierarchical nanobelt architecture, and the Ni–Co coupling effect.

Abstract Embedding cubane [M 4 (OH) 4 ] (M=Ni, Co) clusters within the matrix of metal–organic frameworks (MOFs) is a strategy to develop materials with unprecedented synergistic properties. Herein, a new material type based on the pore‐space partition of the cubic primitive minimal‐surface net (MOF‐14‐type) has been realized. CTGU‐15 made from the [Ni 4 (OH) 4 ] cluster not only has very high BET surface area (3537 m 2 g −1 ), but also exhibits bi‐microporous features with well‐defined micropores at 0.86 nm and 1.51 nm. Furthermore, CTGU‐15 is stable even under high pH (0.1 m KOH), making it well suited for methanol oxidation in basic medium. The optimal hybrid catalyst KB&CTGU‐15 (1:2) made from ketjen black (KB) and CTGU‐15 exhibits an outstanding performance with a high mass specific peak current of 527 mA mg −1 and excellent peak current density (29.8 mA cm −2 ) at low potential (0.6 V). The isostructural cobalt structure (CTGU‐16) has also been synthesized, further expanding the application potential of this material type.

Abstract Reported herein are two new polymorphic Co‐MOFs (CTGU‐5 and ‐6) that can be selectively crystallized into the pure 2D or 3D net using an anionic or neutral surfactant, respectively. Each polymorph contains a H 2 O molecule, but differs dramatically in its bonding to the framework, which in turn affects the crystal structure and electrocatalytic performance for hydrogen evolution reaction (HER). Both experimental and computational studies find that 2D CTGU‐5 which has coordinates water and more open access to the cobalt site has higher electrocatalytic activity than CTGU‐6 with the lattice water. The integration with co‐catalysts, such as acetylene black (AB) leads to a composite material, AB&CTGU‐5 (1:4) with very efficient HER catalytic properties among reported MOFs. It exhibits superior HER properties including a very positive onset potential of 18 mV, low Tafel slope of 45 mV dec −1 , higher exchange current density of 8.6×10 −4 A cm −2 , and long‐term stability.

Extensive attention has been paid to metal-organic frameworks (MOFs) due to their interesting structures and plenty of potential applications in catalysis, chemical sensors, magnetism, drug delivery, gas separation and storage. A variety of synthetic methodologies for the synthesis of multifunctional MOFs with complicated structures and attracting properties (such as solvothermal, hydrothermal, urothermal and ionothermal methods), have been developed. Recently, the surfactant-assisted strategy for the synthesis, adjustment and control of multifunctional MOFs has attracted extensive research interest, because surfactants forcefully determine the dimensions, phases, and morphologies of MOFs materials via acting as emulsifiers, detergents, foaming agents, wetting agents or dispersants. This review offers recent developments and prospects in the surfactants as promising templates in the field of growing MOFs, namely, surfactant-assisted strategy for the synthesis of crystalline MOFs, the separation of the pure single-phase of MOFs, the control of the pore’s sizes and morphologies of MOFs (such as core/shell, nanodisks, nanoplates, nanorods, nanosheets) as well as their mechanism.

The photocatalytic reduction of CO2 to energy carriers has emerged as one of the most promising strategies to alleviate the energy crisis and CO2 pollution, for which the development of catalyst was considered as the determining factor for the accomplishment of this conversion process. In this study, three stable and isostructural metal–organic frameworks (denoted as MOF-Ni, MOF-Co, and MOF-Cu) have been synthesized and used as heterogeneous catalysts in photocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR). It is worth noting that the MOF-Ni exhibited very high selectivity of 97.7% for photoreducing CO2 to CO, which has exceeded most of the reported MOF-based catalysts in the field. Significantly, the MOFs associated with a monometallic catalytic center offer a simple and precise structural model which allows us to understand more definitively the specific effects of different metal-ion species on photoreduction of CO2 as well as the reactive mechanism.

A luminescent Tb-based metal organic gel was prepared by in situ metal node metathesis and it exhibited sensitive detection ability effectively towards antibiotics and explosives in water.