【综述】MOF薄膜的可控制备及其在环境污染控制领域的应用学术资讯

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金属有机框架材料（MOF），由于具有较高的比表面积、规整的孔道和良好的结构可调性等优势，在气体存储与分离、催化、传感、药物输送、环境污染物控制等领域都有广泛的应用。国内外许多研究团队在MOF的功能设计、可控合成、构效关系探究以及潜在的应用探索领域做出了杰出的贡献。伴随着MOF的基础研究走向深入，将其器件化的需求变得越来越迫切。

然而，MOF材料自身易粉化损失、易脆化，不溶也不融化，难以进行溶剂或热加工。MOF材料器件化的进程以及在实际中的应用受到了严重的阻碍。提高MOF材料的加工性能以及与其他材料的兼容性能，成为近年来人们研究的重点。实现MOF材料的快速均匀可控成膜，进而完成相应的功能性器件的加工，被认为是推动MOF材料向实际应用迈进的关键。北京理工大学王博教授团队综述了其课题组近年来在MOF薄膜的可控合成以及环境应用研究方面的进展，重点介绍了合成后聚合、原位交叉编织、无溶剂热压等薄膜制备方法，以及MOF膜在空气以及水体净化方面的应用。

该综述介绍了两种MOF膜的合成策略，即合成后与聚合物复合成膜以及基底上原位成膜策略，并据此总结了几种MOF成膜化工艺，重点介绍了王博教授课题组开发的原位交叉编织法（in situ interweaving）、合成后聚合（postsynthetic polymerization，PSP）和无溶剂热压（solvent-free hot-pressing, Hop）。原位交叉编织技术通过在MOF纳米晶粒之间原位引入高分子单体，进行自聚合，从而使MOF颗粒之间通过功能高分子链连接，实现快速均匀成膜。在原位聚合交叉编织法基础上，为了进一步增强高分子链与MOF晶粒表面的化学相互作用，提高MOF膜的化学稳定性，王博教授课题组提出为MOF晶体颗粒进行合成后聚合，通过引入合适的单体和光引发剂，使用简便的光引发聚合，完成对MOF的稳定化学键连接，制备高选择性的无基底MOF薄膜。针对前两种方法的局限性，进一步提出从分子层面实现MOF膜的层层自组装，通过连续热压原位成膜，设计调控金属和有机物与基底表面官能团的反应性，实现在基底表面的快速成键，最终解决MOF颗粒均一度和MOF膜与基底之间稳定连接的问题。鉴于MOF材料作为吸附剂以及催化剂在环境净化方面的重要应用潜力，该综述还介绍了MOF膜作为滤膜对PM颗粒、二氧化硫、臭氧等空气污染物以及有毒金属离子、有机染料等水体污染物的去除研究。

这一成果近期发表在Acc. Chem. Res. 上，文章的第一作者是北京理工大学马小杰预聘助理教授。

Metal-Organic Framework Films and Their Potential Applications in Environmental Pollution Control

Xiaojie Ma, Yuantao Chai, Ping Li, Bo Wang

Acc. Chem. Res., 2019, 52, 1461-1470, DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00113

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