金属有机框架领域的高被引文献研究

韩国强， 李永芳

(北京工业大学 图书馆， 北京 100124)

金属有机框架(Metal-Organic Frameworks)，简称MOFs，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料[1]。虽然它有一些其他的名称，如多孔配位网络(porous coordination networks)，多孔配位聚合物(porous coordination polymers)等[2]，但是自1995年YAGHI等在Nature上发文首次提出“金属有机框架”的术语后[3]，该术语便得到广泛的接受和使用。为便于叙述，以下均以MOFs替代金属有机框架。作为判定科研成果影响力的一个有力工具，在研究文献数据时，被引次数是常用的限定条件。对被引次数附加不同的条件可得到不同种类的文献，其中，受到大量研究的一种文献被称为高被引文献。虽然在不同的研究中高被引文献的定义不同[4-9]，但是通过它仍可以洞察某个领域在一定时间内有影响力的作者和重要的研究主题[10]。

信息学科领域的研究者常采用文献计量等方法对MOFs领域的文献数据进行分析，得到该领域的发展趋势、研究主题、主要国家(或地区)和机构的分布、有影响力的作者及合作模式等。WANG等为研究MOFs领域的全球发展趋势和热点研究主题，采集Web Of Science数据库中1991-2014年满足TC2014(从发表时间到2014年年底的被引次数)>1 000和C2014(在2014年的被引次数)>165的期刊论文数据，并通过词聚类的方法分析了MOFs的合成方法、性质、潜在的应用和具有代表性的MOFs种类的研究趋势；为研究MOFs领域高被引文献的作者，运用Y-指数对523篇高被引期刊论文中的第一作者和通信作者作了评估；为了解MOFs领域经典文献的影响时间，分别对满足TC2014>1 000，C2014>165中排名前八的期刊论文从期刊、作者、所在机构和引用生命周期方面作了分析[4]。HO等为研究全球MOFs领域中的研究活动的特征，分析了Web Of Science数据库中1900-2014年间MOFs领域的文献类型，发现期刊论文在数量上占据绝对优势。通过分析Web Of Science数据库中1995-2014年间MOFs领域的期刊论文发现：多数期刊论文为单一国家发表，中国发文最多，而美国在该领域的发文影响力较中国高；中国科学院在机构论文数量、机构独立发文量、机构的国际合作论文数量和国内机构的合作论文数量方面均位居第一，南京大学在机构论文数量方面位居第二，南开大学在机构独立发文量方面位居第二，美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校在国际合作论文数量上位居第二，日本京都大学在国内机构合作论文数量方面位居第二。通过分析满足C2014≥100的21篇高被引期刊论文，发现YAGHI团队具有重要的影响力[6]。文献[4]和文献[6]研究的高被引文献都限定文献类型为期刊论文，都没有涉及其他类型的高被引文献。文献[6]虽然通过分析期刊论文数据给出了MOFs领域的主要国家和机构内的一些合作特点，但是并未研究国家之间、机构之间、作者之间的合作特点。

本文拟在不限定文献类型的情形下，研究MOFs领域内每一类高被引文献所反映的相关国家、机构、作者之间的合作模式和研究主题。此外，针对引用次数较高、出版时间较晚且获得较高关注的文献，本研究提出“年均被引次数”的概念，以研究不同类型高被引文献的生命周期。本研究为MOFs领域科研人员选择研究模式和研究主题提供一定的指导和参考。

1 研究方法

本研究的数据来源是Web Of Science(WOS)核心集(含SCI-E和CPCI)。因为1995年后相关领域已广泛使用术语“Metal-Organic Frameworks”，所以检索方式为TS=(metal* NEAR/0 organic* NEAR/0 framework*)OR TS=(metalorganic* NEAR/0 frmaework*)，文献类型去掉“更正(correction)”和“补正(correction addition)”，且时间选为1995-2016年，检索日期为2016年9月14日，最终检出相关文献24 879篇。数据分析工具为Excel软件和Thomson Data Analyzer(TDA)。文献的国家(机构)归属根据作者的地址判定，如果文献中所有作者的地址均来自同一国家(机构)，则该文献归属该国(该机构)。本研究对文献作者所属地址为中国的限定为中国大陆，对文献作者所属地址为英格兰、苏格兰、北爱尔兰的均归属英国。期刊的影响因子(Impact Factor，IF)取自由美国科技信息研究所主办的2015年的期刊引用报告(Journal Citation Reports，JCR)(如果该年的影响因子不存在，那么取上一年，依次类推)。

2 全球高被引MOFs文献分析

2.1 概 述

为反映MOFs领域的高被引文献的特性，特别是高被引文献所反映的国家、机构和个人的合作模式以及研究主题，对检索到的文献以被引次数从高到低进行排序，选取排名前一百的文献，并称之为全球高被引文献。

按文献类型划分，全球高被引文献包括综述 (review)59篇，期刊论文(article) 38篇，编辑材料(editorial material)2篇，注释(note)1篇。这与文献[6]中提及的全球MOFs领域中期刊论文数量明显占优的观点相反，同时说明全球高被引文献中综述类文献较期刊论文的被引次数多，这与文献[6]中综述类的篇均被引次数高于期刊论文类的结论一致。

全球高被引文献所属19种刊物影响因子在3.349～38.891之间(因Journal of Materials Chemistry自2014年起刊名改变，故取2013年的影响因子)，全球高被引文献所属刊物的影响因子和刊载文献量见表1。

表1 全球高被引文献所属刊物的影响因子和刊载文献量

续表1

由表1可知，从个别例子看，被引次数高的文献所属期刊的影响因子未必高。但是若将刊物影响因子的分布区间分为3个，即(0,13]、(13,26]、(26,39)，并将这3个区间分别定义为低、中、高影响因子区间，则其区间文献量分布比例为28：25：47。可以发现大部分全球高被引文献所属期刊的影响因子较高。

由全球高被引文献年代分布(见图1)可以看出两个趋势：文献的年代跨度较大，达20年，基本覆盖1995-2014年(1996-1997年除外)。最早是1995年的2篇文献(YAGHI等提出MOFs术语[3]，并运用水热法合成具有大矩形孔道的MOFs材料[11])。最晚的是2014年1篇文献(HU等对2011年以后关于MOFs的光致发光(photoluminescence)特性及其在化学和生物传感中的潜在应用的最新进展进行综述，并比较了基于发光MOFs(luminescent MOFs)的传感器与传统类型传感器的各自优势[12])。这说明从1995年至2016年MOFs材料的结构和合成方法一直是MOFs领域的研究重点，而发光MOFs材料在传感器方面的潜在应用是2014-2016年的研究重点(或热点)；全球85%的高被引文献分布在2003-2012年期间，说明文献年代分布具有马太效应趋势。

图1 全球高被引文献的年代分布

2.2 合作模式分析

为反映文献所体现的合作模式，本研究提出如下合作率公式：

Ci=Nmi/(Nmi+Nsi),i=0,1,2

(1)

其中：C0表示国家合作率；C1表示机构合作率(机构指大学或者与其地位相近的学院、实验室、研究所或企业等)；C2表示作者合作率；Nm0表示多个国家合作的文献量；Nm1表示多个机构合作的文献量；Nm2表示多个作者合作的文献量；Ns0表示单独1个国发表的文献量；Ns1表示单独1个机构发表的文献量；Ns2表示单独1个作者发表的文献量。

2.2.1 国家合作模式。

文献共涉及14个国家，全球高被引文献的国家分布和国家合作图谱分别见图2、图3所示。

图2 全球高被引文献的国家分布

图3 全球高被引文献的国家合作图谱

由图2可知，单独1国的发文共78篇，计算得国家合作率C0|全球高被引=0.22，这说明各国的国内研究是主流。其中，美国(64篇)，法国(13篇)和韩国(10篇)的发文量共占全球高被引文献的79%，而其他国家的发文量均为6篇或以下，因此可以通过对这3国的合作模式进行研究来反映全球高被引文献中主要国家的合作模式。由图3可知，美国与5个国家共合作14篇文献(与韩国6篇，与中国4篇，与澳大利亚3篇，与法国、德国均为1篇)，C0|美国=0.21；法国与7个国家共合作7篇文献(与西班牙2篇，与美国、韩国、英国、德国、挪威、意大利各为1篇)，C0|法国=0.53；韩国与4个国家共合作8篇文献(与美国6篇，与中国、法国、俄国均为1篇)，C0|韩国=0.8。美国的发文总量远超其余国家总和，说明美国在MOFs领域具有绝对优势。于是得C0|美国

2.2.1 机构合作模式

文献共涉及74个机构，全球高被引文献的机构分布、机构合作图谱分别见图4、图5。

图4 全球高被引文献的机构分布

由图4可知，单独1个机构发表的文献为50篇，2个机构合作发表的文献为23篇，3个或以上机构合作发表的文献为27篇。计算得机构合作率C1|全球高被引=0.5，这说明机构内合作与机构间合作的比例在高被引文献中基本相当。其中，机构间的合作以2个以上机构居多。

机构发文量排名前四的是：美国加州大学发文25篇，美国亚利桑那州立大学19篇，美国密歇根大学18篇，法国凡尔赛大学10篇，它们位于一个大的网络分支上(见图5)，说明这些机构或其合作机构通过合作互相关联。由于其余机构的发文量均为5篇或以下，所以可通过对排名前四的机构的分析来反映全球高被引文献的主要机构合作模式。首先，比较它们的机构合作率，计算得C1|美国加州大学=0.56，C1|美国亚利桑那州立大学=0.78，C1|美国密歇根大学=0.66，C1|法国凡尔赛大学=0.8，可得不等式C1|全球高被引

2.2.3 作者合作模式

文献共涉及272个作者，全球高被引文献(发文2篇及以上的)作者、发文量排名前十的作者分别见图6和表2所示。

图5 全球高被引文献的机构合作图谱

作者发文量YAGHI O M36KEEFFE,Michael18EDDAOUDI M10 Gérard,Férey9LONG J R.8KIM J7LI H L7CHEN B L7SERRE C7FURUKAWA H6

由图6可知，单独1个作者发表的文献为5篇(文献类型均为综述类)，2个作者合作发表的文献为16篇，3个及以上作者合作发表的文献为78篇，这说明3个及以上作者合作在全球高被引文献中占主导地位，合作呈现团队(若文献p由作者A及合作者B发表，那么文献p为A团队文献，作者B为A团队成员。若该团队中作者A发文量最多，则称该团队为A团队)趋势，计算得作者合作率C2|全球高被引=0.95。此外，以美国的YAGHI团队(发文36篇)及其合作者和法国的Férey团队(发文9篇)及其合作者为核心分别形成了图6中两个大的网络连通分支，其中，YAGHI团队与多位作者有合作关系，而Férey团队除合作发文外，还有1篇为单独署名。由表2可知，YAGHI在发文量排名前十的作者中排名第一，这些作者中除Férey和Serre为Férey团队外，其余均为YAGHI团队成员。这表明虽然YAGHI团队和Férey团队在MOFs领域都具有重要的影响力，但是YAGHI团队发文量更多。

图6 全球高被引文献(发文2篇及以上的)作者

2.3 被引次数排名前十的全球高被引文献的研究主题

为反映MOFs领域的研究主题，需对关注度较高的文献做具体分析。而文献的被引次数在一定程度上可以衡量研究者对其内容的关注程度，因此，通过分析全球高被引文献的研究内容，可以发现目前MOFs领域中的研究重点(或热点)。基于篇幅的限制，仅分析全球高被引文献中被引次数排名前十的文献，见表3。

表3被引次数排名前十的全球高被引文献

由表3可知，文献1研究了MOFs的结构与设计构筑；文献2、文献4、文献8研究了包括MOFs在内的范围更广的一类材料的结构；文献5研究了一类新的合成MOFs材料。因此，文献1、文献2、文献4、文献5、文献8的研究均着重于MOFs领域的“结构”范畴。文献3研究了MOFs对甲烷气体的吸收性能；文献7研究了MOFs在选择性吸收气体的基础上对气体的分离和纯化，以及基于分子模拟的从吸附平衡到扩散动力学的理论；文献9研究了MOFs对氢气的吸收性能。因此，文献3、文献7、文献9均涉及MOFs对气体的应用范畴，如“气体吸收”“气体分离”“气体扩散”。文献6研究了MOFs作为催化剂时的相关性能；文献10研究了发光MOFs的性能和应用。因此文献6、文献10分别涉及MOFs领域的“催化剂”和“发光”范畴。

2.4 年均被引次数排名前十的全球高被引文献的研究主题

虽然通过分析排名靠前的高被引文献可以发现MOFs领域相关的研究主题，但是由于受关注文献的被引次数会随着时间的延长而逐渐增加，所以对于一些出版时间较短且关注度较高的文献，其被引次数往往不及出版时间较长的文献。为了消除出版时间对文献关注度的影响，利用近年发表的高关注度文献来反映相关领域的研究热点，本研究提出了“年均被引次数”的概念，用Citey表示。定义Citey=Cite/t，其中Cite表示该文献的被引次数，t表示该文献从发表年到给定被引次数那一年的时间，以下称为时间间距，并对Cite/t取整数。令t=2016-文献发表年。

全球高被引文献的年均被引次数和时间间距分布关系如图7所示。如果全球高被引文献的年均被引次数越高，那么文献对应点和原点连线与横坐标轴的夹角θ(0°<θ≤90°)就越大。图7中sinu=当前文献的Citey/max(Citey)。综述类、非综述类(主要为期刊论文)的全球高被引文献的年均被引次数和时间间距分布关系分别如图8、图9所示。

图7 全球高被引文献的年均被引次数和时间间距分布

图8 全球高被引综述类文献的年均被引次数和时间间距分布

图9 全球高被引非综述类文献的年均被引次数和时间间距分布

由图7可知：在0°<θ<45°区域的点较多，说明大部分全球高被引文献的年均被引次数偏低；在45°≤θ≤90°区域的点多分布在以原点为圆心，半径为2-4年的圆上，说明年均被引次数较高的文献的时间间距多为2-4年；多数文献的时间间距为4-13年，这与图1中文献的年代分布趋势是一致的。

由图8可知：在0°<θ<45°区域的点较多，说明大部分全球高被引综述类文献的年均被引次数偏低；45°≤θ≤90°区域的点多分布在以原点为圆心，半径为2-4 年的圆上，说明年均被引次数较高的综述类文献与出版年的时间间距多为2-4年；大部分点的t值在4-7年之间，这说明综述文献时效性较强。

由图9可知：所有点都分布在45°≤θ≤90°区域，说明全球高被引非综述类(主要为期刊论文)文献的年均被引次数通常较综述类文献低；大部分点的t值分布在以原点为圆心，半径为6-13年的圆上，说明年均被引次数较高的期刊论文类文献的时间间距多为6-13年。这些说明期刊论文涉及的实验思想、方法、对象等具有较长的生命周期。

通过分析全球高被引文献中年均被引次数较多的文献来反映MOFs领域的相关研究热点。基于篇幅的限制，仅分析全球高被引文献中年均被引次数排名前十的文献，见表4。其中，表4中有4篇文献(文献3、文献7、文献8、文献9)同时也出现在表3中。

表4 年均被引次数排名前10的全球高被引文献

从表4可以看出：文献1研究了不同类型的发光MOFs材料；文献2研究了MOFs作为气体和液体分离介质的特性；文献4研究了MOFs用于气体吸收时的特点；文献5、文献10均研究了应用于传感器领域的MOFs材料的结构和特性；文献6研究了MOFs对气体进行存储以及其作为催化剂的特点。

对比表3和表4发现：表4中的文献除了研究MOFs领域的“结构”“发光”“气体分离”“气体吸收”“催化剂”范畴，还涉及MOFs领域的“传感器”“气体存储”范畴。表4中研究“传感器”“气体存储”的文献的时间间距为2-4年，说明该研究主题为MOFs领域的研究热点；关于“结构”“发光”“气体分离”“气体吸收”“催化剂”的文献的时间间距为4-18年，说明该研究主题是MOFs领域长期以来的研究重点。

3 研究发现

本研究运用Thomson Data Analyzer(TDA)软件并结合文献计量学方法，对MOFs领域的全球高被引文献进行研究得出以下结论。

(1) 综述类文献比期刊论文的被引次数多，大部分全球高被引文献所属期刊的影响因子较高。文献的年代跨度较大，且年代分布具有马太效应的趋势。MOFs材料的结构和合成方法从1995年至2016年一直是MOFs领域的研究重点，而发光MOFs材料在传感器方面的潜在应用是2014年至2016年的研究重点(或热点)。

(2) MOFs领域的合作模式分三个层面： 从国家层面看，共涉及14个国家。各国的合作模式主要是以国内研究为主。美国的发文总量远超其余国家总和，在MOFs领域具有绝对优势。美国的合作模式主要是以国内研究为主，其合作的国家在地域上的分布具有广泛性。法国和韩国多采用与国外合作研究的方式。法国具有显著的区域性合作倾向。韩国以美国为主要的合作对象； 从机构层面看，共涉及74个机构，机构内合作与机构间合作的比例基本相当。机构间的合作以2个以上机构居多，美国加州大学、美国亚利桑那州立大学与美国密歇根大学三者间均有合作，美国加州大学与法国凡尔赛大学也有合作，具有强强联合的趋势。机构合作对象具有广泛性，除传统的院校外，还有企业、实验室等，这说明国家和机构的科研能力、地理临近性、文化传统以及相关科研政策均影响科研领域的合作；从作者层面看，共涉及272个作者，3个或以上作者合作占主导地位，合作呈团队趋势。虽然YAGHI团队和Férey团队在MOFs领域都具有重要的影响力，但是YAGHI团队发文量更多。ALLEN等在研究组织机构与行为关系时认为：如果存在成对的强纽带结构，合作就会大规模出现[13]。因此，YAGHI团队和Férey团队分别对美、法在MOFs领域以团队形式出现的科研活动的辐射起到重要作用。

(3) 利用“年均被引次数”的概念分析全球高被引文献的年均被引次数与出版年时间间距的关系发现，多数综述类文献时效性较强，而多数期刊论文则具有较长的生命周期。通过分析引用次数排名前十和年均被引次数排名前十的文献认为：关于“结构”“发光”“气体分离”“气体吸收”“催化剂”的研究是MOFs领域的研究重点，而关于“传感器”“气体存储”的研究是MOFs领域的研究热点。

4 结 语

本研究运用Thomson Data Analyzer(TDA)软件和文献计量法分析了MOFs领域全球高被引文献的国家、机构和作者的合作模式，还研究了所属刊物、类型分布、年代分布、研究重点、研究热点和不同类型文献生命周期的特点。这对预测该领域未来的发展，以及该领域科研人员选择相关研究课题和发表科研成果具有一定的指导和参考意义。然而，由于研究范围的局限性，本研究关于全球高被引文献的特点的结论仍然只限于MOFs领域，是否有某个结论可以推广到更多的领域，则是下一步的研究目标。

致谢：感谢同事旦琼洁、郝慧、李玉红的帮助，感谢北京工业大学城市建设学部李建荣教授提出的建议。