物質(zhì)的純化、回收和再利用在可持續(xù)發(fā)展中顯然也比較重要。畢竟地球上的資源并不是取之不盡、用之不竭的，如石油的形成需要百萬年，太陽的壽命也能估算出。循環(huán)利用好現(xiàn)有的資源，創(chuàng)造新的能源是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

    但是隨著工業(yè)的發(fā)展，難免會對環(huán)境造成負(fù)擔(dān)。將廢物利用、更好地回收現(xiàn)有資源或可利用物不失為一種可行之道。常見化學(xué)和物理回收方式包括吸附和結(jié)晶等，利用化學(xué)鍵中的靜電引力、范德華力、氫鍵作用、金屬耦合、共軛作用、螯合作用、配位絡(luò)合、聚合和分子自組裝等。

    金屬有機(jī)框架(MOFs)和共價有機(jī)框架(COFs) 作為典型的有機(jī)框架代表常常被作為聚合物用于環(huán)境中重金屬或其他污染物的分離和純化。金屬-有機(jī)框架材料是新材料在金屬有機(jī)材料(MOM)中的一個重要分類。MOFs是新無機(jī)有機(jī)材料中研究最熱門的一個領(lǐng)域，因為他們將兩門經(jīng)常被分開的化學(xué)學(xué)科無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)結(jié)合了起來。MOFs由有機(jī)配體配位的金屬原子或原子簇構(gòu)成一維、二維或三維的結(jié)構(gòu)，可用于氣體吸附、氣體儲存、氣體分離、催化劑等領(lǐng)域。 

    共價有機(jī)框架(COFs)是一種新型多孔有機(jī)材料，它通過強(qiáng)共價鍵與有機(jī)構(gòu)建單元巧妙地構(gòu)建而成。晶體多孔結(jié)構(gòu)以及特定的功能為COFs材料提供了在各個領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的潛力。

    隨著理論水平的提高和AI技術(shù)的引入，最近，科學(xué)家又對氫鍵鍵合的有機(jī)框架（HOFs）展開了嶄新的研究，自組裝從戰(zhàn)略上預(yù)先設(shè)計的分子間互補(bǔ)的氫鍵模式，正在迅速發(fā)展成為一種新型的和重要的一類多孔材料。

   HOFs除了與由模塊化結(jié)構(gòu)單元構(gòu)造的其他官能化多孔材料共有的共同特征之外，固有的柔性和可逆的H-鍵合連接賦予HOFs簡單的純化程序、高結(jié)晶度、溶液可加工性和可回收性。這些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)讓HOFs吸引了廣泛的領(lǐng)域，包括氣體吸附和分離，催化，化學(xué)傳感，電氣和光學(xué)材料的相當(dāng)大的關(guān)注。然而，HOFs內(nèi)相對弱的氫鍵相互作用可能潛在地限制其穩(wěn)定性(較易坍塌)和在進(jìn)一步應(yīng)用中的潛在用途。因此，設(shè)計并開發(fā)新型的化學(xué)和熱穩(wěn)定的HOFs材料逐漸成為新的研究熱點(diǎn)，受到科研工作者的廣泛關(guān)注。

   HOFs是由有機(jī)或金屬-有機(jī)構(gòu)建單元通過氫鍵連接而成的一類晶態(tài)的多孔框架材料，其構(gòu)筑和穩(wěn)定性涉及到氫鍵, π-π作用、靜電作用和范德華力等常見的分子作用力。由于氫鍵的作用力弱、柔性強(qiáng)和方向性差, 因此目標(biāo)HOFs結(jié)構(gòu)不但難以準(zhǔn)確合成, 而且框架的穩(wěn)定性一般也比相應(yīng)的MOFs差得多。HOFs的研究最早可以追溯到1969年, Marsh和Duchamp利用均苯三甲酸作為構(gòu)建單元報道了一例晶態(tài)的化合物, 其結(jié)構(gòu)為六邊形蜂窩狀的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。直到20世紀(jì)90年代初, Wuest等報道了一系列氫鍵構(gòu)筑的HOFs后, HOFs材料才開始慢慢發(fā)展起來。

   直到2010年左右, HOFs的多孔性才開始逐漸地被建立起來。2011年, 陳邦林課題組等首次提出了HOFs的定義并將HOFs作為一類多孔材料(HOF-1)首次應(yīng)用于乙烯/乙烷的分離。讓人們認(rèn)識到，通過巧妙的設(shè)計、規(guī)則的合成新型HOFs能有效擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，使其不僅用于液相中，也能應(yīng)用于氣相的分離和純化。

   至此，HOFs正式以一類新型且獨(dú)特多孔框架材料的身份展現(xiàn)在科學(xué)家的面前。近年來, HOFs吸引了各個領(lǐng)域的科研工作者的關(guān)注, 尤其是化學(xué)化工和清潔能源等領(lǐng)域，一些具有超高穩(wěn)定性的HOFs也相繼被開發(fā)出來, 讓HOFs已駛?cè)氚l(fā)展的超車道。