配位聚合物是由金属离子和有机配体通过配位作用而形成空间网络结构，因具有优异的光、电和磁学性质而在催化、生物成像、光热治疗和药物输送等领域表现出重要的应用前景。它们的性质在很大程度上决定于体系中的金属离子，发展普适合成配位聚合物微球的方法具有重要应用前景。传统的合成方法为：在模板上生长不同的配位聚合物，通过刻蚀模板，得到产物；缺点主要有由于金属离子和配体的作用力的差异，需要优化反应条件实现不同的配位聚合物在模板上的生长，使合成变得复杂且耗时。

黄维院士团队在前期纳米颗粒体系离子交换反应研究的基础上，发展了一种通过离子交换来合成配位聚合物微球的普适方法。具体为：在合成Co²⁺-PA（钴-植酸）空心微球的基础上，在路易斯酸碱理论的指导下，探索了其和不同金属离子（包括碱土金属离子，过渡金属离子和稀土金属离子等）的交换行为，实现了空心微球中金属离子的全部和部分的交换。主要的发现有：强酸性的金属离子（比Co²⁺强）能够快速实现起始Co²⁺-PA空心微球中Co²⁺的交换，且产生形变；中等酸性金属离子（和Co²⁺相当）的交换能力和离子半径相关，离子半径略大的有利于交换反应；弱酸性金属离子完全取代Co²⁺离子则较难。这主要是因为外来的金属离子需要和植酸中的不同磷酸根配位，当其和磷酸根的作用力较小（弱酸强碱）且离子半径较小时，很难进行完全的离子交换。在进一步的研究中发现，软硬酸碱理论可以进一步地解释所得产物在酸性介质中的稳定性，且产物在模拟生理条件具有良好的生物相容性。这一方法的另一特点为：通过全部或部分的离子交换，可以在空心微球中引入功能性金属离子，拓展产物在生物成像、药物递送和催化领域的应用。

相关研究成果以“A General Strategy for Hollow Metal-Phytate Coordination Complex Micropolyhedra Enabled by Cation Exchange”为题，于近日在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition（德国应用化学）以热点文章发表（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, DOI：10.1002/anie.202005892）。陈美玲为文章的第一作者（团队的研究助理），黄维院士和刘小网教授为文章的共同通讯作者。文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202005892。