原文链接：https://doi.org/10.1016/j.gce.2026.03.002

01 文章导读

在全球气候变化与水环境污染加剧的双重压力下，水资源短缺问题日趋严峻。传统固体吸附剂已难以满足现代高效集水需求，金属-有机框架（MOFs）凭借超高比表面积与规整孔道结构，成为水吸附领域的研究热点。然而，现有MOFs材料大多仅适用于相对湿度（RH）≥ 20% 的环境，对极端干旱地区（如撒哈拉沙漠，RH ≈ 2%）集水能力十分有限。同时，MOFs普遍存在水稳定性差的问题，主要源于金属节点与配体间配位作用较弱、框架连通性低且亲水性强。因此，构建在极低湿度下同时具备高水吸附容量与优异水稳定性的MOFs材料，仍是该领域亟待解决的关键科学问题。

近期，河南师范大学王键吉教授课题组以廉价的没食子酸为配体通过水热法合成了三种具有超微孔结构的MOFs材料。在0.2% RH和2.6% RH条件下，Mg-gallate MOF的水吸附等温线显示其水吸附容量超过了目前报道的所有多孔材料。文章发表在Green Chemical Engineering (GreenChE)，题为“Gallate-based metal-organic frameworks for atmospheric water harvesting under ultra-low humidity”。

02 研究亮点

● 在温和条件下，即可实现M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs的克级合成（6.5 g）。

● Mg‑gallate 在0.2% RH和2.6% RH，捕集水能力分别达到170.0 mg/g和178.6 mg/g，优于目前报道的多孔材料。

● 其优异的水吸附性能归因于水分子与框架上含氧基团之间的氢键作用、水分子之间的氢键作用以及孔道填充效应的协同贡献。

03 内容概述

本研究以自然界中广泛存在的多酚类有机酸没食子酸为配体，分别与镁（Mg²⁺）、钴（Co²⁺）、镍（Ni²⁺）离子合成了M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs（图1）。利用PXRD、CO₂吸附等温线及FT-IR等表征手段对材料进行了系统分析，证实材料被成功合成且具有高结晶性（图2a和2b）。其中，Mg-gallate的BET比表面积达560 m²/g，孔径为0.36 nm，且在水中浸泡28天后，其PXRD特征峰没有明显变化，表明Mg-gallate MOF具有优异水稳定性（图2c和2d）。

图1. M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs的合成及从空气中捕集水的示意图。

图2. M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs的(a) PXRD图; (b) 框架结构; (c) CO₂吸附-脱附等温线 (195 K); (d) Mg-gallate浸泡在水中不同时间的PXRD图。

水吸附性能测试表明，Mg-gallate在0.2% RH下，吸附水容量为170.0 mg/g，分别是Ni-gallate和Co-gallate的1.4倍和3.3倍（图3a和3b）。在2.6% RH下，其动态吸附容量为173.9 mg/g，且经20次吸附-脱附循环后，其吸附容量仍能保持初始容量的88%（图3c和3d）。机理研究表明，框架中含氧基团与水分子的氢键作用与微孔填充效应的协同是Mg-gallate MOF在超低湿度环境中展现出优异水捕集性能的关键驱动力。

图3. (a-b) M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs的吸附水等温线和不同蒸气压下的吸附性能; (c) Mg-gallate的DVS动态吸附性能; (d) Mg-gallate在2.6% RH下的吸附-脱附循环。

04 总结与展望

该工作以廉价原料和温和的方法实现了M-gallate (M = Mg, Ni, Co) MOFs的克级合成，并将其用于超低湿度下大气集水研究。其中，Mg-gallate MOF在超低湿度下表现出优异的水捕集性能和良好的循环稳定性。该工作提出的策略为开发用于在撒哈拉沙漠和死亡谷等超低湿度环境中捕获大气中水的高效吸附剂提供了新的途径。此外，它还可能在半导体设备和电子器件的除湿以及天然气脱水中发挥重要作用。

05 通讯作者简介

王键吉，教授、博士生导师，绿色化学介质与反应教育部重点实验室主任，英国皇家化学会会士，兼任Green Energy & Environment, Green Chemical Engineering, New Journal of Chemistry期刊副主编及多个国内外著名期刊编委。曾任中国化学会理事、中国化学会化学热力学专业委员会主任、中国化工学会离子液体专业委员会副主任、河南省化学会理事长。国家有突出贡献中青年专家、全国教育系统劳动模范(并授予人民教师勋章)、河南省优秀专家、中原学者。长期从事物理化学和化学热力学的研究工作，在Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.等国内外重要期刊发表论文500余篇，他引20000余次。获国家自然科学奖二等奖1项，国家教学成果二等奖1项，化学热力学与热分析杰出贡献奖1项、河南省科技进步奖/自然科学奖一等奖3项。

文章信息

R. Zhou, X. Ma, Y. Shi, W. Lu, D. Xiong, Z. Li, H. Wang, J. Wang, Gallatebased metal-organic frameworks for atmospheric water harvesting under ultra-low humidity, Green Chem. Eng., https://doi.org/10.1016/j.gce.2026.03.002 (2026).

撰稿：原文作者

编辑：GreenChE编辑部

【期刊简介】

Green Chemical Engineering（GreenChE）于2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”，2020年9月正式创刊，最新影响因子7.6，位列Q1区，最新CiteScore为15.5，目前已被ESCI、EI、DOAJ、Scopus和CSCD等多个权威数据库收录。GreenChE以绿色化工为学科基础，聚焦"绿色"，立足"工程" ，注重绿色化学、绿色化工及其交叉领域的前沿问题，紧紧围绕低碳化、清洁化和节能化的发展要求。目前是对读者和作者双向免费的开源期刊。

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