氨气（NH₃）广泛来源于工业生产、农业活动和污水处理过程，是一种典型的大气污染物，其排放不仅危害生态环境，还对人类健康构成严重威胁。在痕量浓度下实现对NH₃的高效捕集，对于空气质量提升与污染控制具有重要意义。然而，现有多孔吸附剂对NH₃的捕集机制主要包括两类：一是基于Lewis酸位点的化学吸附，通过酸碱或配位作用实现较强的客体结合；二是依赖于框架中羟基或配位水分子与NH₃形成氢键的物理吸附。这两种机制分别面临吸附不可逆、再生条件苛刻，或湿度敏感、选择性低等问题，形成“吸附强度与易于再生难以兼顾”的权衡问题。

近日，北京工业大学李建荣教授团队报道了一种基于Cu(II)-吡唑构筑的金属-有机框架（MOF）材料BUT-64(H₂O)，通过引入桥联水诱导NH₃发生水合反应，成功实现了在高湿环境下对痕量NH3的高效、可逆捕集。该工作所提出的氨合分子阱理论突破了传统物理/化学吸附的范式，实现了高亲和力与易再生性的统一，为高性能多孔材料的设计提供了新思路。

BUT-64(H₂O)中的Cu(II)中心呈六配位八面体构型，其中两个轴向水分子桥联相邻金属中心，构建出一维Cu链。配体场效应显著增强了桥联水分子的酸性，使其成为布朗斯特酸位点，促进NH₃与之发生水合反应，生成不稳定的氨水（NH₄OH）中间体，使Cu(II)从六配位转变为五配位构型。由于NH₄OH在热力学上具有易于解离的特性，当NH₃浓度降低时，体系可自发释放NH₃和水分子，实现材料在温和条件下的再生。同时，Cu(II)配位环境亦可由五配位自发恢复至更稳定的六配位状态，释放的能量进一步促进NH₄OH的解离，从而降低材料的再生能耗。

此外，BUT-64(H₂O)展现出优异的化学稳定性，即使在高浓度氨水等强碱条件下仍保持结构完整，并可在80 °C下实现完全再生，循环使用性能优异。本研究首次在MOF材料中实现了基于氨水合反应的可逆吸附行为，为实现同时具备高亲和性、可逆性与再生性的氨气吸附剂提供了新的设计理念，也为拓展MOF在气体污染控制等领域的应用奠定了理论基础。

Ammonia Hydration in a Cu(II)-Pyrazolate Framework for Efficient Trace Capture

Dr. Guang-Rui Si, Dr. Xiang-Jing Kong, Prof. Tao He, Jia-Teng Zhao, Prof Lin-Hua Xie, Prof. Jian-Rong Li

文章的第一作者是北京工业大学的博士后司广锐。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202507356