说明：本文华算科技介绍了MOF材料及其衍生物的多种表征技术，涵盖结构、力学、物理、电化学和化学性能的详细分析方法。读者可系统学习到MOFs的表征手段，包括X射线衍射、电子显微镜、热重分析、振动光谱等技术的应用，了解如何通过这些技术揭示MOFs的微观结构、性能优化及其在实际应用中的潜力。
什么是MOF材料
（），也被称为多孔配位聚合物（PCPs），是通过配位化学方法由金属阳离子和多齿有机配体合成的具有无限晶格的多孔晶体材料。
的结构可通过选择不同组合的金属阳离子和有机连接体以及合成后修饰实现轻松调控。超高孔隙率、高热稳定性、定制框架平台性质的能力以及高比表面积图1.衍生多孔碳合成工艺示意图，提高了多孔结构、孔径、表面积和成分的可控性。DOI: 10.1002/smll.202310348
MOFs通过调控MOF前驱体组成和操控转化过程，可以构建各种通常被称为MOF衍生物的MOF衍生材料。
结构和力学性能的表征
MOFX，可在原子或亚原子水平确定其晶体结构和结晶度。
需高质量单晶，能提供金属离子、有机连接体和客体分子在MOF孔中的精确位置信息，还可监测MOF及衍生物合成中的结构变化如研究人员使用原位变温。当温度从323K升至473K时，他们观察到两个Fe³⁺位点逐渐暴露，同时末端Fe-OH/H₂O键伸长和Fe-μ3-O键缩短。
PCN-250(Fe)DOI: 10.1021/jacs.2c13299
用于粉末样品，通过分析衍射峰可确定结晶度、相纯度、晶格参数等。（利用强度数据确定空间群并优化衍射图谱）。
PXRD衍射角。这种将三维倒易空间压缩到一维空间的做法导致显著的峰值衍射重叠，使得准确确定峰值位置和强度具有挑战性。
XDOI: 10.1039/D0DT02802A
与PXRD各有优劣：TEMTEM揭示了MOF和衍生物的形貌、尺寸分布，并通过电子断层扫描生成3D图像。图4. （）透射电子显微镜（）图像。（）高分辨透射电子显微镜（）图像，以及（）带有能量色散射线光谱（EDX）元素分布图（C、Cu、Pt和Mo）的高角环形暗场（HAADF）图像，这些图像展示了在析氢反应（HER）测试后的PtCu-Mo₂C@C材料。DOI:TEM明场TEM（BFTEM）高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）尽管在MOF研究中已成功应用，但主要局限性在于当在TEM中使用高能电子时，MOF的不稳定性程度较高，样品制备和光束损伤是需注意的问题。
扫描电子显微镜（SEM）
在SEM中，二次电子揭示了形态和形貌，而反向散射电子则提供原子信息。X射线具有与元素相关的特定波长，可以实现元素识别和元素分布图（EDS映射）。
）非常有价值。例如，图5显示通过引入客体物种合成的衍生纳米多孔碳（NPC）材料的SEM图像。
MOF10.1002/asia.201900026
原子力显微镜（AFM）
因其亚埃分辨率和原位测量能力而成为一种强大的成像和表征技术。它不仅可以的见解。
AFMMOF材料（2D和3D）的高时空分辨率图和实时结晶机制；MOF的纳米级力学表征。
DOI: 10.1039/B718890K
AFM绘制HKUST-1表面，揭示了缺陷、晶体方面和生长。吸附解吸等温线可揭示材料结构特性的关键信息。评。该方法通过研究吸附等温线（追踪沸点温度下吸附量与压力的关系）实现。为获得可靠数据，的充分活化至关重要。
IUPACa0研究表明，当孔填充和单层形成无法通过等温线数据区分时，。这是因为BET方法将非单层吸附质分子计入单层负载，这可称为“孔填充干扰”。
热重分析（TGA）
TGA为确认热稳定性并更好地理解质量变化，建议。分析表明，金属硬度、配位溶剂分子、官能团的性质和位置、互穿作用及等网状膨胀等因素均会影响MOF的热稳定性。
）。此外，可用于估算溶剂化样品的孔体积，还可用于评估衍生材料（如MOFs经热解或其他热处理得到的碳质材料）的热稳定性。
化学性能表征
振动光谱（IR/FTIR/Raman）
红外光谱，广泛用于及其衍生物的结构和反应性研究。
更常用，可通过等技术实现，能识别化学键和官能团，适用于研究主客体相互作用、表面修饰等。则通过检测非弹性散射补充红外，对非极性键振动敏感，可探究分子振动、晶体对称性等。
aFe-MOFbOER10.1007/s10853-017-1768-0
MOFs如孔内溶剂有无、合成后引入的官能团、连接体种类、框架缺陷及配位空位，还能通过振动频率扰动、谱带强度变化等指标观察探针分子与吸附位点的相互作用，以理解活性位点功能。
电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）
ICP-OESICP-OES在检测低浓度元素方面的优势，它常用于确定MOFs及其衍生物的元素组成此外，能检测和定量MOFs中的痕量杂质，有助于评估MOF及其衍生物样品的纯度，识别可能影响材料性能的有害污染物。