工程科学学报，第41卷，第3期：292-306,2019年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.41,No.3:292-306,March 2019 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2019.03.002:http://journals.ustb.edu.cn MOF晶体薄膜材料的制备及应用 王丹12)，王正帮2，》，王敬锋，鲁雄刚”，周忠福5》四 1)上海大学材料科学与工程学院，上海2004442)卡尔斯鲁厄理工学院功能界面所，卡尔斯鲁厄76344 3)湖北大学材料科学与工程学院，武汉4300624)纳米技术及应用国家工程研究中心，上海200241 5)亚伯大学物理系，阿伯里斯特威斯SY233BZ ☒通信作者，E-mail:z.hou@shu.cu.cn 摘要作为纳米技术领域的一种新材料，金属-一有机骨架(metal-organic framework,MOF)薄膜材料（也称为SURMOFs)获得 了越来越多研究者的关注.多种合成方法的不断提出，为大量合成膜厚度、均匀性、形态、甚至维度均可控的MOF薄膜材料提 供了可能性，并为薄膜材料在更多领域中的应用提供了机会.本文首先介绍了MOF薄膜材料基于液相或真空的各种合成方 法及其适用范围，其中，获得高质量薄膜的最有效方法之一是在基底材料上沉积自组装单层(SAMs),进而诱导MOF薄膜的成 核及生长.其次，总结了近年来MO℉薄膜材料在分离、催化、传感等领域的研究进展，以及为满足环境可持续发展和对清洁能 源的需求，新发展起来的在光催化、储能、光伏以及制备各种电子器件领域的应用.在此基础上，讨论了限制MOF薄膜实际应 用的因素（例如薄膜生长机制需要更深入的研究、薄膜质量及薄膜热电性能等有待进一步提高等），对相关领域未来的研究方 向进行了展望，以期为MOF薄膜材料进一步的研究发展提供理论参考， 关键词金属一有机框架薄膜：液相外延法：催化：传感器：储能 分类号TG142.71 Fabrication methods and applications of metal-organic framework thin films WANG Dan'),WANG Zheng-bang,WANG Jing feng,LU Xiong-gang,ZHOU Zhong fu 1)School of Materials Science and Engineering,Shanghai University,Shanghai 200444,China 2)Institute of Functional Interfaces,Karsruhe Institute of Technology,Karlsruhe 76344,Germany 3)School of Materials Science and Engineering,Hubei University,Wuhan 430062,China 4)National Engineering Research Center for Nanotechnology,Shanghai 200241,China 5)Department of Physics,Aberystwyth University,Aberystwyth SY23 3BZ,UK Corresponding author,E-mail:z.zhou@shu.edu.cn ABSTRACT As one of the most promising nanomaterials,metal-organic framework (MOF)thin films (also known as surface- supported MOF thin films,SURMOFs)have attracted much attention in recent years.The development of various synthetic methods makes it possible to obtain MOF thin films with controlled thickness,uniformity,morphology,and even dimensions,providing tremen- dous opportunities for more applications.Different synthesis methods of MOF thin films based on liquid phase or vacuum range were first introduced,and one of the most effective ways to fabricate quality thin films was depositing self-assembled monolayers (SAMs)on the primary substrate to further induce the nucleation and growth of MOF thin films.Furthermore,some traditional applications of MOF thin films (e.g.separation,catalysis,sensing)were summarized,as well as some newly-developed applications in photocatalysis, energy storage,photovoltaics,and electronic devices,which meet the demands for environmental sustainability and cleaner energy. Although the future is promising,MOF thin films still face some challenges.Therefore,some key factors those limit the MOF films' practical application were discussed,for example,the unclear growth mechanism of thin films,the poor quality and low film thermoe- 收稿日期：201802-13 基金项目：自然科学基金资助项目(51371112)：国家重点基础研究发展计划资助项目(2014CB643403)工程科学学报，第 41 卷，第 3 期: 292--306，2019 年 3 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 41，No． 3: 292--306，March 2019 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2019． 03． 002; http: / /journals． ustb． edu． cn MOF 晶体薄膜材料的制备及应用 王 丹1，2) ，王正帮2，3) ，王敬锋4) ，鲁雄刚1) ，周忠福1，5)  1) 上海大学材料科学与工程学院，上海 200444 2) 卡尔斯鲁厄理工学院功能界面所，卡尔斯鲁厄 76344 3) 湖北大学材料科学与工程学院，武汉 430062 4) 纳米技术及应用国家工程研究中心，上海 200241 5) 亚伯大学物理系，阿伯里斯特威斯 SY23 3BZ 通信作者，E-mail: z． zhou@ shu． edu． cn 摘 要 作为纳米技术领域的一种新材料，金属--有机骨架( metal-organic framework，MOF) 薄膜材料( 也称为 SUＲMOFs) 获得 了越来越多研究者的关注． 多种合成方法的不断提出，为大量合成膜厚度、均匀性、形态、甚至维度均可控的 MOF 薄膜材料提 供了可能性，并为薄膜材料在更多领域中的应用提供了机会． 本文首先介绍了 MOF 薄膜材料基于液相或真空的各种合成方 法及其适用范围，其中，获得高质量薄膜的最有效方法之一是在基底材料上沉积自组装单层( SAMs) ，进而诱导 MOF 薄膜的成 核及生长． 其次，总结了近年来 MOF 薄膜材料在分离、催化、传感等领域的研究进展，以及为满足环境可持续发展和对清洁能 源的需求，新发展起来的在光催化、储能、光伏以及制备各种电子器件领域的应用． 在此基础上，讨论了限制 MOF 薄膜实际应 用的因素( 例如薄膜生长机制需要更深入的研究、薄膜质量及薄膜热电性能等有待进一步提高等) ，对相关领域未来的研究方 向进行了展望，以期为 MOF 薄膜材料进一步的研究发展提供理论参考． 关键词 金属--有机框架薄膜; 液相外延法; 催化; 传感器; 储能 分类号 TG142. 71 收稿日期: 2018--02--13 基金项目: 自然科学基金资助项目( 51371112) ; 国家重点基础研究发展计划资助项目( 2014CB643403) Fabrication methods and applications of metal--organic framework thin films WANG Dan1，2) ，WANG Zheng-bang2，3) ，WANG Jing-feng4) ，LU Xiong-gang1) ，ZHOU Zhong-fu1，5)  1) School of Materials Science and Engineering，Shanghai University，Shanghai 200444，China 2) Institute of Functional Interfaces，Karlsruhe Institute of Technology，Karlsruhe 76344，Germany 3) School of Materials Science and Engineering，Hubei University，Wuhan 430062，China 4) National Engineering Ｒesearch Center for Nanotechnology，Shanghai 200241，China 5) Department of Physics，Aberystwyth University，Aberystwyth SY23 3BZ，UK Corresponding author，E-mail: z． zhou@ shu． edu． cn ABSTＲACT As one of the most promising nanomaterials，metal--organic framework ( MOF) thin films ( also known as surface￾supported MOF thin films，SUＲMOFs) have attracted much attention in recent years． The development of various synthetic methods makes it possible to obtain MOF thin films with controlled thickness，uniformity，morphology，and even dimensions，providing tremen￾dous opportunities for more applications． Different synthesis methods of MOF thin films based on liquid phase or vacuum range were first introduced，and one of the most effective ways to fabricate quality thin films was depositing self-assembled monolayers ( SAMs) on the primary substrate to further induce the nucleation and growth of MOF thin films． Furthermore，some traditional applications of MOF thin films ( e． g． separation，catalysis，sensing) were summarized，as well as some newly-developed applications in photocatalysis， energy storage，photovoltaics，and electronic devices，which meet the demands for environmental sustainability and cleaner energy． Although the future is promising，MOF thin films still face some challenges． Therefore，some key factors those limit the MOF films’ practical application were discussed，for example，the unclear growth mechanism of thin films，the poor quality and low film thermoe-