在材料科学的前沿领域,金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）材料因其超高比表面积、可调节的孔道结构、多样的拓扑结构以及潜在的功能性，受到了科研工作者们的广泛关注，在众多MOFs材料中，Ni₃(BTC)₂（其中BTC代表1,3,5-苯三甲酸根）作为一种典型的镍基羧酸类MOF，凭借其独特的结构和性能，在能源存储、气体吸附与分离、催化以及传感器等展现出巨大的应用潜力，成为该领域一颗备受瞩目的“潜力之星”。
Ni₃BTC₂的结构与合成
Ni₃BTC₂的化学式表明它是由镍离子（Ni²⁺）作为金属节点，1,3,5-苯三甲酸（H₃BTC）作为有机配体通过配位键自组装形成的三维多孔网络结构，其结构通常可以描述为“立方体”或“菱形十二面体”的孔道系统，这种规则且开放的孔道结构是其许多优异性能的基础。
合成Ni₃BTC₂相对简便，常用的方法包括 solvothermal（溶剂热）法、常温搅拌法等，通常将镍盐（如硝酸镍、醋酸镍）与H₃BTC在一定的溶剂（如水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺等）中混合，在适宜的温度和压力下反应，即可得到目标产物，通过调控反应条件，如溶剂、温度、反应时间、金属离子与配体的比例等，可以对Ni₃BTC₂的形貌、尺寸和结晶度进行一定程度的优化。
Ni₃BTC₂的主要性能与应用
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气体吸附与分离： Ni₃BTC₂具有较高的比表面积（通常可达1000-2000 m²/g）和规整的孔道结构，使其在气体吸附与分离方面表现出色，研究表明，Ni₃BTC₂对氢气（H₂）、甲烷（CH₄）、二氧化碳（CO₂）等气体具有良好的吸附能力，特别是在CO₂捕获与分离领域，由于其孔道内含有可与CO₂分子相互作用的 Lewis 碱性位点（如开放的金属位点Ni²⁺或配体上的羧基氧原子），Ni₃BTC₂对CO₂表现出较高的选择性和吸附容量，有望用于烟道气中CO₂的脱除以及天然气净化等过程。
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能源存储： 其高比表面积和多孔结构也为Ni₃BTC₂在能源存储领域的应用提供了可能，在超级电容器方面，Ni₃BTC₂可以作为电极材料，其孔道有利于电解离子的快速传输，从而实现高功率密度和良好的循环稳定性，Ni₃BTC₂及其衍生的金属氧化物/碳复合材料也被探索用于锂离子电池、锂硫电池等储能设备的电极材料，利用其多孔结构缓解充放电过程中的体积变化，提高储电性能。
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催化应用： 作为一种多孔材料，Ni₃BTC₂的高比表面积可以为催化反应提供大量的活性位点，镍本身具有一定的催化活性，因此Ni₃BTC₂在多种催化反应中展现出应用前景，例如有机催化反应（如氧化、偶联反应）、光催化水分解制氢、电催化析氢（HER）和析氧（OER）反应等，通过功能化修饰或与其他活性组分复合，可以进一步调控其催化性能，提高催化效率。
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其他潜在应用： 除了上述领域，Ni₃BTC₂在传感器（检测气体、小分子等）、药物控释、质子传导以及作为前驱体制备纳米材料等方面也展现出独特的优势和广阔的应用空间。
Ni₃BTC₂面临的挑战与展望
尽管Ni₃BTC₂在多个领域展现出诱人的应用前景，但其走向实际应用仍面临一些挑战，部分MOF材料包括Ni₃BTC₂在水热稳定性方面仍有提升空间，特别是在潮湿或酸性碱性环境中；大规模制备的成本控制、形貌尺寸的精确调控以及在实际复杂体系中的性能稳定性等，都是未来需要重点研究和解决的问题。
展望未来,通过分子设计进一步优化Ni₃BTC₂的化学组成和结构，例如引入功能性官能团、构建复合材料、提高其稳定性和可回收性，将
