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氮氧化物（NOx）作为空气中的污染物，不仅对人类赖以生存的自然环境构成了严重威胁，同时也持续侵蚀着人类的健康。这些有害物质通过与水蒸气和其他化合物反应，可引发化学烟雾、促成酸雨以及加剧温室效应等，对生态环境造成了极大的破坏。在日常生活中，氮氧化物的来源相当广泛，特别是在燃料电厂、化工厂等工业领域，其烟气中往往含有大量的NOx，因此在烟气处理过程中需要使用脱硝催化剂通过选择性催化还原（SCR）将NOx还原成氮气排出［1–4］。然而，由于烟气还夹杂着二氧化硫等其他有害物质以及大量水蒸气，特别是当烟气中水蒸气含量达到特定临界值时，会对脱硝催化剂性能产生显著影响，致使催化剂活性降低甚至失活［5–9］。鉴于此，研发既环保、又具备强抗水性，同时能在低温条件下高效脱硝的催化剂材料，显得尤为重要。
金属有机框架（MOF）作为一种新型多孔材料，因具备高比表面积、高孔隙率以及可调控的尺寸等特性而备受关注。其中，过渡金属基MOF脱硝催化剂凭借其独特的过渡金属成分，显著增强了材料的氧化还原性能，在低温选择性催化还原反应中展现出卓越的脱硝性能［10–13］。过渡金属多样的价态和丰富的氧空位，利于NO和NH3的吸附与活化，进而提升Lewis酸位点和Brønsted酸位点参与脱硝反应的效率，显著提高NOx转化率［14–17］。此外，过渡金属基脱硝催化剂以其出色的稳定性和抗中毒性能而著称，即便在含有水蒸气和SO2的复杂烟气环境中，也能维持较高的催化活性［18–20］。
本文聚焦于MOF脱硝催化剂在水环境下的中毒机制，并探讨了当前提升材料抗水性能所采用的改性策略，包括对MOF框架进行化学修饰、引入疏水官能团以及构建复合结构等。同时，详细介绍了Mn，Cu，Fe等过渡金属MOF脱硝催化剂抗水性的研究进展及其在水环境中的稳定性表现。通过对比分析，深入探讨了影响MOF催化剂抗水性能的因素，并总结提高材料抗水性的方法与思路，旨在为相关领域高性能脱硝催化剂的设计与应用提供参考。
对于水或水蒸气对MOF脱硝催化剂催化活性的破坏机制，主要归纳为以下两种途径：水解反应与竞争吸附。
1）水解反应。在水分子与MOF催化剂接触的过程中，水分子能够渗入金属离子和有机配体之间的间隙，随后发生分解反应，生成OH−与H+。生成的OH−会与金属离子结合，同时H+会与有机配体上的O原子发生相互作用。这一过程会破坏MOF催化剂内部金属离子与有机配体之间的配位键，致使原本被配位键稳固的金属位点暴露在外。此变化不仅导致MOF材料框架结构出现局部甚至整体坍塌，严重削弱MOF框架的稳定性，还会改变材料的初始形貌。更为关键的是，这种结构破坏会直接影响MOF材料对NO和NH3等关键反应气体的吸附性能。由于吸附位点减少且结构紊乱，反应气体难以有效接触并吸附内部于催化剂表面，因而大幅降低催化效率。以Zr-MOF为例，如图1（a）所示，其连接体骨架中存在不稳定亚胺键，这些亚胺键易与水分子发生水解反应［21］。此外，水分子还可能通过置换原有配体，进一步破坏MOF结构。这两种水解机制均显著影响了Zr-MOF的催化性能［21］。
2）竞争吸附。在催化反应过程中，水或水蒸气会占据MOF催化剂内部孔道及晶体表面的活性位点，此行为会直接降低其对反应气体（如NOx，NH3等）的吸附能力。与此同时，水分子在MOF内部空间的累积还会降低材料的有效孔隙率，进而限制反应物分子的扩散，抑制催化反应的顺利进行。不过，这种不利影响或许会随反应温度的升高而有所缓解。在高温环境下，水分子的吸附强度降低，部分活性位点得以重新释放，为反应气体提供更多吸附与反应空间。例如，在Mg-MOF-74材料中，若开放金属位点均已被NH3分子占据，后续引入水分子时，会出现典型的竞争吸附行为，如图1（b）所示［22］。第一个水分子会通过氢键作用与有机配体中相邻的氧原子相结合； 第二个水分子则被吸附在有机配体中相邻的氧原子附近，并且与第一个水分子以O−H键（键长0.236 nm）相互连接； 当引入第三个水分子时，其与第二个水分子的O−H间距进一步缩短至0.188 nm，同时该水分子还通过O−H键与NH3发生相互作用，键间距仅为0.21 nm，并与另一相邻的NH3分子也存在强相互作用（O−H距离为0.217 nm）。随着水分子浓度的增加，水分子逐渐形成团簇，削弱了NH3分子与金属之间的配位键作用，最终导致NH3分子从金属位点解吸并被水分子取代［22］。
在实际SCR脱硝烟气过程中，烟气中含有的碱（土）金属、硫氧化物以及硫酸氢铵（ABS）和硫酸铵（AS）等脱硝副产物与水之间往往存在协同作用，会显著影响MOF催化剂的稳定性与活性。例如，水和碱金属的存在容易中和催化剂的酸性，减少催化剂活性位点的数量； 同时，碱金属掺杂还可能会削弱M（金属）–O键的强度，加速水解反应，破坏催化剂的框架结构，降低其氧化还原能力，最终导致催化剂永久失活［23–25］。Zhu等［24］指出，在NH3-SCR过程中，吸附在Brønsted酸中心上的NH3需要迁移至孤立的Cu2+中心才能与NO反应。在低温范围内（<230 ℃），迁移速率较慢，因此活性孤立的Cu2+的数量成为限制反应的唯一因素。而水与碱（土）金属的引入会诱导孤立Cu2+团聚或转化为CuOx，显著降低催化活性； 同时，CuOx中Cu–O键能低于孤立Cu2+物种，进一步促进催化剂结构破坏。而硫氧化物（如SO2，SO3）存在时，会与水反应生成H2SO3/H2SO4，释放出H+和SO42−。H+可与MOF有机配体中的氧原子反应，破坏其与金属离子的配位； SO42−则通过强配位作用与金属离子结合，形成难溶性硫酸盐沉积在MOF脱硝催化剂的孔道或表面，阻碍反应气体的吸附与扩散，进而影响催化剂稳定性［26–28］。此外，在含硫烟气环境中，水、NH3和硫氧化物、共同作用生成的ABS/AS也会对催化剂造成严重影响。一方面，ABS/AS可与MOF中金属成分发生化学反应，破坏其结构； 另一方面，其沉积物容易覆盖或堵塞催化剂的微孔结构，遮蔽催化剂的活性位点，显著降低催化剂的脱硝效率［28–31］。例如，Xie等［28］研究发现，在MOF-74-M中，少量SO2生成的SO42−可增加酸性位点、促进活性，但当SO2过量时与NH3、水反应生成ABS/AS后，其沉积则导致严重失活。对于含Mn，Co等元素的催化剂，还可能生成稳定难分解的金属硫酸盐，进一步堵塞孔道并削弱活性。
抗水性能与催化性能之间通常存在正相关关系，即抗水性越高，催化剂在湿态条件下保持的脱硝活性越优。然而，抗水性并非决定催化性能的唯一因素。部分催化剂虽具有优异的抗水能力，但由于其酸性活性位点数量不足、氧化还原性能较弱或孔结构不利于反应物传质，其整体脱硝性能仍可能低于抗水性一般但本征活性较高的催化剂。在NH3-SCR反应中，若催化剂抗水性不足，水分子会优先占据活性位点或与其发生反应，导致位点中毒甚至框架结构破坏，引起不可逆失活［32–35］。部分MOF催化剂还会经历可逆的水中毒过程：低温下，水分子与反应气体在孔道或表面竞争吸附并生成羟基，抑制反应； 随着温度升高或长时间运行，这些羟基可被逐渐脱除，催化活性部分恢复［36］。
总体而言，水不仅直接参与催化剂的结构破坏，还可与其他烟气成分协同作用加剧失活。因此，提高MOF脱硝催化剂的抗水性能对于保持其长期稳定的脱硝效率以及适应实际烟气中高湿复杂环境具有重要意义。
针对水对MOF材料的危害，研究人员提出3种主要策略以防止水与催化剂直接接触，进而降低其潜在风险［37–38］。第一种策略是引入疏水基团改变材料对水的亲和性，利用疏水基团的屏蔽效应，阻止水分子与配位键相互作用或避免显著的竞争吸附。例如，引入烃类或甲基基团可增强材料的耐水性。如图2（a）所示，Fu等采用气相沉积聚合法（CVDP）实现聚苯胺（PANI）与MOFs的杂化复合，再通过共价接枝氟烷基链至聚苯胺分子链上，最终构筑得到超疏水MOF/聚苯胺杂化材料（MOF/PANI-shp），提升了材料的抗水性［39］。Jiang等对MOF-74催化剂进行改性研究，分别采用聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）两种表面活性剂进行表面修饰或在Mn-MOF-74配体上接枝甲基疏水官能团。这些改性方式可优化材料微观结构，增强骨架稳定性，同时显著增强了其抗水性，如图2（b）所示［40］。此外，第二种策略是强化金属离子与有机配体间的配位键，从而有效抵御水解对金属-有机配体配位键的破坏。Willis等通过系统的理论推演与实验验证，指出金属-有机配体配位键的强度对材料水热稳定性至关重要［41］。ZIF-8中金属与咪唑酸盐配体形成的两中心两电子键较羧酸盐配体形成的三中心两电子键更稳定，因此ZIF-8表现出更优的水热稳定性。羧酸盐配体与金属形成的配位键较易被水分子断裂，而咪唑酸盐配体形成的配位键整体稳定性更强，从而使相关MOFs在水环境中更具稳定性。第三种策略是在材料表面包覆疏水层，以阻止MOF材料中的金属中心与水分子的直接接触［39］。如图3所示，根据Li等［42］提出的“插头-插座锚定”策略，在不稳定的MOF-5表面包覆一层多孔疏水COF材料后形成核壳结构，显著增强了材料的抗水能力与稳定性。
Mn元素位于元素周期表第四周期第ⅦB族，属于过渡金属元素，具有多种氧化态，包括+7，+6，+4，+3和+2价等。Mn基金属MOF脱硝催化剂体系丰富，目前研究最为广泛的有对苯二甲酸（MOF-74）系列和均苯三甲酸（BTC）系列等［43–48］。
Mn-MOF-74是一种多孔晶态材料，由Mn2+与2，5-二羟基对苯二甲酸有机配体通过配位自组装构筑而成。该材料呈现独特的蜂窝状拓扑结构，使其具备高比表面积和可调控的孔隙率。值得注意的是，在配位过程中，金属离子与有机配体形成的不饱和金属键以及高度暴露且分散的金属活性中心，为催化反应提供了稳定、高效的活性位点。表1汇总了部分过渡金属基MOF-74材料及商用脱硝催化剂的催化性能对比［26，28，49–53］。与V2O5-WO3/TiO2，Cu-SSZ-13和Cu-SAPO-34等商用催化剂相比，MOF-74系列通常在较低温度下即可实现较高的NO转化率。在225 ℃下，多数MOF-74催化剂的NO反应速率高于V2O5-WO3/TiO2，但仍低于Cu-SSZ-13，Cu-SAPO-34等分子筛催化剂。尽管后两者在反应速率上占优，但其低温活性存在一定不足。综合来看，MOF类催化剂在宽温区特别是低温快速还原方面具有显著潜力。此外，MOF催化剂在最佳反应温度下的N2选择性接近或达到100%，这说明其在抑制副反应、提高反应氮利用效率方面具有优势。同时，不同金属类型的MOF-74催化剂其最佳N2选择性对应的温度区间存在差异，这主要源于不同金属中心固有的氧化还原能力差异，进而影响催化剂表面活性位点的电子结构及反应中间体的吸附行为，最终导致脱硝反应路径的选择性调控［49］。然而，单金属MOF催化剂的抗水性相对较弱，在加入水蒸气后催化效率下降幅度较大。Mn-MOF-74在无水条件下的NO转化率最高可达95%，而通入5% H2O后下降至45%。这是因为Mn-MOF-74材料吸附一定量的水分子后，这些水分子会随机分布于MOF材料的多孔孔道中，并与MOF-74金属框架中的Mn-O键发生相互作用。在此过程中，水分子分解为OH−和H+，其中OH−与金属Mn结合，H+则与2，5-二羟基对苯二甲酸配体上的氧原子结合。这一相互作用导致Mn-MOF-74骨架结构中关键的Mn-O配位键断裂，进而引发金属有机框架的整体结构失稳，最终导致骨架坍塌，催化性能下降［40］。
| Catalysts | Standard catalytic test conditions | NO conversion | Peak NO conversion | 1NO reaction rate | N2 selectivity | H2O tolerance | Refs. |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu-MOF-74 | ［NO］=［NH3］=1000×10−6，［O2］=2% （volume fraction），Ar balance，GHSV=50000 h−1 | >85% （200~240 ℃） | 90% （230 ℃） | 6.61×10−4 （225 ℃） | 100% （230 ℃） | 90%→55% （5% H2O） | ［50］ |
| Co-MOF-74 | ［NO］=［NH3］=1000×10−6，［O2］=2% （volume fraction），Ar balance，GHSV=50000 h−1 | >60% （200~240 ℃） | 65% （210 ℃） | 4.77×10−4 （225 ℃） | 100% （210~240 ℃） | 65%→34% （5% H2O） | ［49］ |
| Mn-MOF-74 | ［NO］=［NH3］=1000×10−6，［O2］=2% （volume fraction），Ar balance，GHSV=50000 h−1 | >95% （200~275 ℃） | 95% （225 ℃） | 6.98×10−4 （225 ℃） | 100% （210~240 ℃） | 95%→45% （5% H2O） | ［49］ |
| Ni-MOF-74 | ［NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=5% （volume fraction），Ar balance，GHSV=60000 h−1 | >40% （200~300 ℃） | 50% （275 ℃） |
2ND | 2ND | 45%→43% （5% H2O） | ［28］ |
| MnZn-MOF-74 | NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=5% （volume fraction），Ar balance，GHSV=60000 h−1 | >20% （200~300 ℃） | 83% （300 ℃） |
2ND | 2ND | 70%→65% （5% H2O） | ［28］ |
| MnNi-MOF-74 | NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=5% （volume fraction），Ar balance，GHSV=60000 h−1 | >20% （200~300 ℃） | 80% （275 ℃） |
2ND | 2ND | 75%→73% （5% H2O） | ［28］ |
| MnCo-MOF-74 | ［［NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=5% （volume fraction），Ar balance，GHSV=50000 h−1 | >90% （200~275 ℃） | 96% （175~275 ℃） | 3.38×10−4 （225 ℃） | 100% （175~275 ℃） | 95%→65% （5% H2O） | ［26］ |
| V2O5-WO3/TiO2 | ［NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=3.4% （volume fraction），N2 balance，GHSV=24000 h−1 | >50% （200~300 ℃） | 95% （250~450 ℃） | 3.08×10−4 （225 ℃） | 2ND | 2ND | ［51］ |
| V2O5-WO3/TiO2 mesh | ［NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=10 vol%，N2 balance，GHSV=7000 h−1 | >20% （175~300 ℃） | 90% （200 ℃） |
2ND | 100% （300~350 ℃） | 80%→50% （10% H2O） | ［52］ |
| Cu-SSZ-13 | ［NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=10% （volume fraction），［H2O］=10% （volume fraction），N2 balance，GHSV=240000 h−1 | >58% （200~500 ℃） | 90% （300 ℃） |
2.94×10−3 （225 ℃） | 100% （450 ℃） | 2ND | ［53］ |
| Cu-SAPO-34 | NO］=［NH3］=500×10−6，［O2］=10% （volume fraction），［H2O］=10% （volume fraction），N2 balance，GHSV=240000 h−1 | >55% （200~500 ℃） | 90% （250 ℃） |
2.57×10−3 （225 ℃） | 100% （450 ℃） | 2ND | ［53］ |
为提升材料的疏水性能，研究者们通过掺杂第二金属调控晶格结构，从而抑制晶格膨胀并改变内部应力分布，同时，掺杂原子与基体原子间形成的强化学键增强了材料的结构稳定性，赋予其优异的抗水性能［55］。此外，还可通过引入缺陷位点调控晶格结构，增加酸性中心数量并强化其酸性强度，进而提升催化剂的活性与反应性能。例如，MnZn-MOF-74和MnNi-MOF-74在湿烟气条件下保持较高的脱硝效率（表1）。Shi等制备出Mn-Fe-BTC双金属MOF脱硝催化剂，如图4（a）所示，Fe的引入显著改变了Mn-MOF-BTC的晶体结构协调性，进而增加了局部电子密度并生成了更多活性位点［56］。Mn-Fe双活性位点通过正电荷与NO孤对电子的协同作用，加速了NO的还原反应，从而显著提升了NO转化率。如图4（b~d）所示，当Mn与Fe的摩尔比为2∶1时，Mn-Fe-BTC展现出优异的低温脱硝性能和良好的抗水性，在150 ℃，6% H2O（体积分数）条件下，NO转化率高达88%，且催化剂在超过30 h的长时间测试中表现出优异的稳定性。此外，锰铁双金属协同效应促进了金属离子在晶体表面的均匀分散，进而使活性位点分布更加均匀，优化了气体吸附强度，显著增强了催化剂对反应气体的吸附能力。因此双金属的引入可诱导MOF晶体结构发生重构，细化晶粒并形成更小的孔径（<4.3 nm），有效阻碍水分子在催化剂表面的吸附与扩散。同时，重构后的晶体结构形成更为致密的晶界，能有效阻隔水分子的渗透路径，显著提升材料的抗水性。此外，Song等［57］还采用疏水官能团接枝策略，利用异丙醇（IPA）对Mn-BTC的金属配位点进行功能化修饰，成功将甲基引入Mn-BTC骨架结构中，制备出IPA50-Mn-BTC。疏水功能团的引入有效屏蔽了金属位点的不饱和配位特性，降低了其与水分子的结合倾向，从而显著提升了材料的水稳定性。如图5所示，IPA50-Mn-BTC在120~270 ℃温度范围内，NO转化率始终保持在90%以上； 即使在6% H2O（体积分数）氛围下，其NO转化率也仅下降7%。
Cu元素是第四周期第一副族的过渡金属元素，其常见氧化态包括+4，+3，+2，+1及0价。Cu离子因具有易得失电子的特性，展现出优异的氧化还原活性。目前，基于单过渡金属Cu的MOF材料在低温脱硝反应中展现出卓越的催化性能，已成为低温脱硝催化领域的研究热点。其中，Cu-BTC，Cu-MOF-74及M-Cu-MOF（M=Mn，Ni，Ce，V等）等复合材料因催化性能优异而备受关注［58–60］。
Cu-BTC（HKUST-1）晶体结构归属于立方晶系。其微观结构中，每个铜离子与5个氧原子配位，其中4个氧原子源自有机配体，另一个氧原子来自配位水分子，共同构成多孔的八面体笼状结构。该材料孔隙率高达80%以上，比表面积可达1000~1200 m2·g−1。这种独特的三维结构不仅暴露出大量不饱和铜活性位点，显著提升了NOx氧化还原反应的催化效率，还通过优化孔道结构增强了气体分子的扩散与吸附能力［61］。如图6所示，Cu-BTC在NH3选择性催化还原（NH3-SCR）反应中的机制为［62］：随着反应温度升高（200~300 ℃），吸附态NH3通过配位键断裂释放H+，与Cu2+发生氧化还原反应，使其逐步还原为Cu+或Cu0，形成Cu2+/Cu+和Cu+/Cu0共存的氧化还原循环体系。当温度进一步升高至300 ℃以上时，Cu+/Cu0物种被气相O2或吸附态O原子氧化为Cu2+，同时NO与NH3在Cu2+活性位点发生Eley-Rideal （E-R）或Langmuir-Hinshelwood （L-H）机制反应，生成N2和NO2。其中，NO2可能作为中间产物参与快速SCR反应［62］，但最终产物以N2和H2O为主。
针对Cu基MOF脱硝催化剂在水环境中的稳定性，Guo等采用接枝疏水官能团策略，如图7（a，b）所示，在Cu-BTC合成过程中引入异丙醇（IPA）作为功能化试剂合成出Cu-BTC-IPA，从而在不饱和金属铜周围引入甲基基团，形成甲基屏蔽的微环境［63］。该策略显著提升了材料的水稳定性，Cu-BTC-IPA即使在水中浸泡4 d后，仍能保持特征衍射峰位置与强度基本不变。此外，如图7（c）所示，Ding和Jiang［64］采用疏水包覆策略，利用自由基共聚合法在Cu-BTC表面构建由2，2，2-三氟乙基甲基丙烯酸酯（TFEMA）与3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MAPTMS）共聚形成的疏水聚合物层，制备出具有疏水特性的复合材料。该复合材料在水中浸泡3 d后，其晶体结构与形貌均保持稳定，且Cu-BTC的孔道特征未发生显著变化。
Fe元素是第四周期第八副族的过渡族金属元素，其价态多样，包括+6，+3，+2和0价。目前研究较为深入且广泛的Fe基MOF脱硝催化剂主要有MIL-100（Fe），MIL-53（Fe）和Fe-MOF-74等［65–68］。其中，MIL-100（Fe）是由均苯三甲酸与Fe3+通过配位作用形成的八面体晶体结构，属于立方晶系。在MIL-100（Fe）的微观结构中，Fe3+与均苯三酸有机配体中羧酸基团上的6个O原子通过配位键相连，构建出具八面体晶体结构，该结构兼具高孔隙率（孔隙率>80%）和高比表面积（BET比表面积达1900 m2·g−1）。如图8所示，MIL-100（Fe）在245~300 ℃温度范围内展现出优异的NOx转化性能，转化率高达97%以上，显著优于传统V2O5-WO3/TiO2催化剂（转化率范围为51%~90%）［69］。值得一提的是，MIL-100（Fe）的催化活性受水蒸气影响具有可逆性：当停止水蒸气与SO2通入后，催化剂的NOx转化率能够在一定时间内部分恢复。这一特性赋予MIL-100（Fe）良好的稳定性和实际应用性。
尽管Fe基MOF脱硝催化剂表现出较好的抗水性能，研究人员仍在现有基础上不断寻求突破，进一步提升其抗水性［70］。例如，Ou等采用疏水接枝策略，在MIL-101（Fe）表面接枝苯乙基侧链，进一步降低材料表面能［71］。疏水性的苯乙基侧链能有效地阻止液体渗入金属框架内部的有机配体，进而有助于抑制有机配体的分解。结果表明，在不改变MIL-101（Fe）的基本形貌、晶体结构和化学特征的前提下，改性后的MIL-101（Fe）在水中暴露72 h后仍能保持结构的完整。此外，Shi等通过严格控制Fe和Ni的合成配比，通过溶剂热法合成出不同比例的Fexi1-x-MOFs，促进生成特殊的Fe-O-Ni结构［72］。该结构能够在低温下有效削弱N-O键，促进桥式硝酸盐中间体的生成，并通过Fe与Ni之间的协同作用调控催化剂的活性，诱导产生更多的氧空位来加速氧化还原循环。如图9所示，Fe0.33Ni0.67-MOFs的NOx转化率保持在98%~100%，显著优于单一Ni-MOF。在通入H2O后，转化率降至90%，这主要归因于水分子与反应气体在催化剂表面活性金属位点上的竞争吸附所致。随后，停止通入H2O后，NOx转化率可恢复至96%。相比之下，Ni-MOF在无水条件下的NOx转化率仅为69%~72%，而在有水条件下进一步下降至65%。该结果表明，Fe0.33Ni0.67-MOFs与Ni-MOF相比，Fe0.33Ni0.67MOFs表现出更高的催化效率与稳定性，这可归因于Ni和Fe之间不同金属的相互作用，生成桥式硝酸盐作为新的酸性位点。
综上所述，过渡金属基金属有机框架材料凭借其独特的结构和优异的氧化还原能力，在NH3-SCR脱硝反应中展现出广阔的应用前景。此类催化剂结合了过渡金属的多价态特性、丰富的氧空位、良好的稳定性以及较强的抗中毒性，成为当前研究的热点之一。针对MOF材料在湿气环境中易中毒的问题，已有研究提出了3种有效的抗水中毒策略：1）通过接枝疏水基团，降低表面能； 2）优化结构增强金属-配体之间的配位键强度，提高水稳定性； 3）采用包覆或涂覆疏水材料等手段，构建保护层。这些策略可有效调节反应气体与水在MOF孔道或晶体表面的吸附能力，有效降低水的竞争吸附，显著提高催化剂的抗水性能。此外，通过引入第二金属，可增强异质金属间的协同作用，不仅有助于削弱NO分子中的N–O键，还可在金属离子与有机配体之间构建“隔离层”，进一步提升材料的结构稳定性和抗水能力。基于以上策略开发的过渡金属基MOF脱硝催化剂不仅实现了高效脱硝，同时显著提高了其抗水中毒能力。
未来研究可着重从以下3个方面深化探索：
1）开发兼具高效能与低成本优势的疏水改性技术，以提升MOF基催化剂的抗水汽侵蚀能力。
2）揭示多金属协同作用机制并优化其结构调控策略，实现催化活性与选择性的协同提升。
3）系统评估催化剂在高湿、高硫等复杂工况下的长期稳定性与耐久性，建立失效机制与防护机制。
本文旨在为高性能MOF基脱硝催化剂的理性设计与规模化工业应用提供关键理论支撑和技术路径。
王梦林：负责文献调研、撰写初稿与修订； 李雪文：负责审阅与修订； 王金玲：负责图表校正及修订； 梁运动：负责审阅与监督； 李亚茹：负责审阅与修订； 王献彪：负责审阅、资源、监督、获取资助。
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