·298 工程科学学报，第41卷，第3期 ALD). 辅助方法实现，其中利用原子层沉积法在基底上形 原子层沉积技术依赖于饱和气体与表面的有序 成的金属氧化物膜用作成核层，以促进非均相成核， 反应.首先在基底上沉积一层单层的挥发性金属前 用于MOF薄膜的生长啊 驱体，在基底表面达到饱和之后，用惰性气体吹扫反 1.3MOF薄膜材料的表征 应器，以避免不同前驱体之间的反应：随后，沉积第 许多方法可用于表征MOF薄膜的性质（如厚 二层挥发性有机配体，表面与该前驱体接触并达到 度、形态、组成、结构、取向、缺陷和结构参数等).石 饱和（图7）的.沉积成功的关键在于选择合适的挥 英晶体微量天平(QCM)、横截面扫描电子显微镜 发性前驱体，同时，根据循环次数可控制MOF薄膜 (SEM)、扫描探针显微镜(SPM)或透射电子显微镜 的厚度，这也是原子层沉积法与化学气相沉积法相 (TEM,主要用于独立的MOF薄膜)是确定MOF薄 比的优势所在. 膜厚度的有效手段.此外，扫描电子显微镜和扫描 惰性气体吹扫 探针显微镜也可用于表征MOF薄膜的形态（薄膜 金属前驱体 年中平平单早中单 有机配体 粗糙度).MOF薄膜的组成可以通过例如红外 (R)B⑦、拉曼光谱侧、X射线光电子能谱(XPS)网 和飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)B阿等许多分 0下033下下 析技术来表征. 惰性气体吹扫 确定MOF薄膜的结构参数的表征手段最重要 的是所谓的面外模式(out-of-plane)和平面模式(in- 合 plane)X射线衍射（图8(a)和(b)),而传统的单晶 或粉末X射线衍射(XRD)并不适用.面外模式X 基底 射线衍射用于确定MOF薄膜与基底垂直的晶面的 图7原子层沉积法制备MOF薄膜的过程示意图 周期性；而平面模式X射线衍射，通常利用同步加 Fig.7 ALD process of MOF thin films fabrication 速器源获得，可以确定平行于基底表面的晶体结构 周期（图8）60 MOF薄膜的制备也可以通过使用原子层沉积 MOFs和MOF薄膜内部人为造成的原子尺度 (a 接收器 X射线 (c) ① 001 002 面外模式X射线衍射 15 20 25 30 20M) (b) 接收器 110 X射线 20 100 2002102310 00 oFe Fe(pz)[P(CN薄膜 平面模式X射线衍射 N 5 1015202530354045 20i) 图8X射线衍射方法表征二维薄膜材料的示意图6@.(a)面外模式(out-of-pla©)X射线衍射方法获得的品面衍射图谱：(b)平面模式 (in-plane)X射线衍射方法获得的品面衔射图谱：(c)Fe(pz)zPt(CN),]薄膜 Fig.8 X-ray diffraction characterization of 2D thin films:(a)pattems obtained by out-of plane XRD:(b)patterns obtained by in-plane XRD: (c)Fe(pz)2 [Pt (CN)](pz:pyrazine)thin films工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 ALD) ． 原子层沉积技术依赖于饱和气体与表面的有序 反应． 首先在基底上沉积一层单层的挥发性金属前 驱体，在基底表面达到饱和之后，用惰性气体吹扫反 应器，以避免不同前驱体之间的反应; 随后，沉积第 二层挥发性有机配体，表面与该前驱体接触并达到 饱和( 图7) ［55］． 沉积成功的关键在于选择合适的挥 发性前驱体，同时，根据循环次数可控制 MOF 薄膜 的厚度，这也是原子层沉积法与化学气相沉积法相 比的优势所在． 图 7 原子层沉积法制备 MOF 薄膜的过程示意图 Fig． 7 ALD process of MOF thin films fabrication 图 8 X 射线衍射方法表征二维薄膜材料的示意图［60］． ( a) 面外模式( out-of-plane) X 射线衍射方法获得的晶面衍射图谱; ( b) 平面模式 ( in-plane) X 射线衍射方法获得的晶面衍射图谱; ( c) Fe( pz) 2［Pt( CN) 4］薄膜 Fig． 8 X-ray diffraction characterization of 2D thin films［60］: ( a) patterns obtained by out-of-plane XＲD; ( b) patterns obtained by in-plane XＲD; ( c) Fe( pz) 2［Pt( CN) 4］( pz: pyrazine) thin films MOF 薄膜的制备也可以通过使用原子层沉积 辅助方法实现，其中利用原子层沉积法在基底上形 成的金属氧化物膜用作成核层，以促进非均相成核， 用于 MOF 薄膜的生长［56］． 1. 3 MOF 薄膜材料的表征 许多方法可用于表征 MOF 薄膜的性质( 如厚 度、形态、组成、结构、取向、缺陷和结构参数等) ． 石 英晶体微量天平( QCM) 、横截面扫描电子显微镜 ( SEM) 、扫描探针显微镜( SPM) 或透射电子显微镜 ( TEM，主要用于独立的 MOF 薄膜) 是确定 MOF 薄 膜厚度的有效手段． 此外，扫描电子显微镜和扫描 探针显微镜也可用于表征 MOF 薄膜的形态( 薄膜 粗糙度) ． MOF 薄膜的组成可以通过例如红外 ( IＲ) ［57］、拉曼光谱［58］、X 射线光电子能谱( XPS) ［47］ 和飞行时间二次离子质谱( ToF-SIMS) ［59］等许多分 析技术来表征． 确定 MOF 薄膜的结构参数的表征手段最重要 的是所谓的面外模式( out-of-plane) 和平面模式( in￾plane) X 射线衍射( 图 8( a) 和( b) ) ，而传统的单晶 或粉末 X 射线衍射( XＲD) 并不适用． 面外模式 X 射线衍射用于确定 MOF 薄膜与基底垂直的晶面的 周期性; 而平面模式 X 射线衍射，通常利用同步加 速器源获得，可以确定平行于基底表面的晶体结构 周期( 图 8) ［60］． MOFs 和 MOF 薄膜内部人为造成的原子尺度 · 892 ·