锆基金属有机框架（MOFs）是有效解毒神经毒剂的候选材料，因为它们具有热稳定性和水稳定性，以及高密度的催化性Zr位点。然而，作为高孔隙率的材料，Zr-MOFs的大部分活性位点只能通过扩散进入晶体内部。因此，神经剂在纳米孔中的传输是影响Zr-MOFs催化性能的一个重要因素。鉴于此，西北大学的Joseph T. Hupp和Randall Q. Snurr团队研究了在不同湿度的实际条件下，气相神经毒剂模拟物——甲基膦酸二甲酯（DMMP）通过代表性Zr-MOF-NU-1008的传输过程和机制。

本文要点：

（1）共聚焦拉曼显微镜被用来监测DMMP蒸汽通过单个NU-1008晶体的运输，其中环境的相对湿度（RH）被调整以了解水的影响。

（2）与此相反的是，MOF通道中的水非但没有阻碍DMMP的运输，反而有助于DMMP的扩散。事实上，NU-1008中DMMP的运输扩散率（D_t）在70%RH时比0%RH时高一个数量级。

（3）为了了解这一机制，进行了魔角旋转核磁共振和分子动力学模拟，结果表明，通道中的高水含量阻止了DMMP与结点的氢键结合，使得DMMP在通道中的扩散速度加快。观察到DMMP的模拟自扩散性（D_s）是与浓度有关的。

（4）在DMMP的低负载下，D_s在70%RH时比0%RH时更高，而在高负载下，由于DMMP在水中的聚集和通道中自由体积的减少，趋势发生了逆转。

Rui Wang, Kaihang Shi, Jian Liu, Randall Q. Snurr, and Joseph T. Hupp. Water-Accelerated Transport: Vapor-Phase Nerve Agent Simulant Delivery within a Catalytic Zirconium Metal–Organic Framework as a Function of Relative Humidity. Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.3c03708

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03708