·302 工程科学学报，第41卷，第3期 基底（铝板） 膜生长机理，重点研究了具有不同官能团和官 能团密度的基底、温度等对薄膜的影响om,以 尿素 及表面能占主导地位的生长侧等，然而，对溶剂效 I山 Na'.Cl 应、湿度效应和与原位光谱技术相结合监测动态生 ZnAl-CO,LDH 长的系统研究仍是缺乏的 过渡层 (3)缺陷对MOF薄膜的影响是复杂的.薄膜 材料中的缺陷虽然在某种程度上具有负面影响，然 而，在某些应用中（例如催化、电子、光学等），缺陷 的存在又可以增强薄膜的性能.因此，正确认识材 料缺陷对其性能的影响在新材料的开发中极其 -纯铝基底 ZnAl-C03双氢氧化物涂层 (b) 重要 -ZF8薄膜 (4)界面稳定性.至今尚未有关于基底/MOF 腐蚀液中浸渍1d后的ZIF-8薄膜 腐蚀液中浸渍5d后的ZF-8薄膜 或电极/MOF界面的精确结构和质量的详细研究. -0.5 然而，选择适当的方法（例如液相外延法、在基底上 修饰合适的官能团等)增强界面稳定性可赋予薄膜 材料更优秀的性能s3.1网 (5)电导率.电导率是MOFs和MOFs薄膜作 1.5 为超级电容器和电池储能材料应用的关键要求.大 多数MOF为半导体或绝缘体材料，为了克服这种限 -2.01010101061010产101031010 (A·cm为 制并由此改善导电率，可将有机客体分子（例如二 图10MO0F材料在防腐中的应用网.(a)制备ZF8涂层过程 茂铁0或8-四氰醌-二甲烷)加载到金属有机 的示意图：(b)不同基底材料的直流极化曲线 框架的空隙中，或使用高度共轭有机配体得到具有 Fig.10 Application of MOF in anticorrosion:(a)schematic il- 固有导电性质的新型MOF. lustration of ZIF coatings synthesis;(b)direct-current (DC)polar- 虽然MOF薄膜在以前的研究中己经表现出有 ization curves for different substrates 吸引力的性能，但是在这些材料可以被工业化和商 业化之前还有很长的路要走.我们相信，随着更多 材料表现出了更为优异的性能，例如结构多样化、孔 的研究努力，MOF薄膜将进一步扩展到其他未开拓 隙率极高、取向性高、缺陷密度低等.种种优势使得 的领域. MOF薄膜的设计和制备己吸引了越来越多研究者 的关注.各种新结构MOF的出现以及新的MOF薄 参考文献 膜合成方法的提出，大大促进了MOF薄膜材料许多 [1]Li B,Wen H M,Cui Y J,et al.Emerging multifunctional metal- 新应用的出现. organic framework materials.Ade Mater,2016,28(40):8819 目前，MOF薄膜材料的应用己涉及了分离、 Kaneti Y V,Dutta S,Hossain M S A,et al.Strategies for impro- 催化、传感、电材料等诸多领域.然而，在实际应 ving the functionality of zeolitic imidazolate frameworks:tailoring nanoarchitectures for functional applications.Adr Mater,2017,29 用的过程中，仍存在一些因素限制了MOF薄膜 (38):AtNo.1700213H 的应用B7: B] Loiseau T,Volkringer C,Haouas M,et al.Crystal chemistry of (1)薄膜质量有待进一步提高.进一步推进 aluminium carboxylates:from molecular species towards porous in- MOFs薄膜材料应用的关键在于制备致密、均匀、取 finite three-dimensional networks.C R Chim,2015,18 (12): 1350 向性高、缺陷密度低、结晶度高、膜厚度和尺寸均可 4]Fu J R.Fabrication and Gas Separation Properties of MOF Mem- 控的高质量MOFs.在己有的MOFs薄膜制备方法 brane and COF Membrane and the COF/MOF Composite Mem- 中，液相外延法和原子层沉积法已被证明可制备较 brane.[Dissertation].Changchun:Jilin University,2016 高质量的薄膜) (付静茹.MOF膜和COF膜以及COF/MOF复合膜的制备以 (2)薄膜生长机制需要进一步的研究。利用液 及气体分离性质的研究[学位论文].长春：吉林大学，2016) [5]Li Y S,Yang W S.Molecular sieve membranes:from 3D zeolites 相外延法制备SURMOFs薄膜的组装过程十分复 to 2D MOFs.Chin J Catal,2015,36 (5):692 杂.迄今为止，人们己经广泛研究了液相外延法薄 [6]Andres M A,Benzaqui M,Serre C,et al.Fabrication of ultrathin工程科学学报，第 41 卷，第 3 期 图 10 MOF 材料在防腐中的应用［99］． ( a) 制备 ZIF-8 涂层过程 的示意图; ( b) 不同基底材料的直流极化曲线 Fig． 10 Application of MOF in anticorrosion［99］: ( a) schematic il￾lustration of ZIF-8 coatings synthesis; ( b) direct-current ( DC) polar￾ization curves for different substrates 材料表现出了更为优异的性能，例如结构多样化、孔 隙率极高、取向性高、缺陷密度低等． 种种优势使得 MOF 薄膜的设计和制备已吸引了越来越多研究者 的关注． 各种新结构 MOF 的出现以及新的 MOF 薄 膜合成方法的提出，大大促进了 MOF 薄膜材料许多 新应用的出现． 目前，MOF 薄膜材料的应用已涉及了分离、 催化、传感、电材料等诸多领域． 然而，在实际应 用的过程 中，仍存在一些因素限制了 MOF 薄 膜 的应用［37］: ( 1) 薄膜质量有待进一步提高． 进一步推进 MOFs 薄膜材料应用的关键在于制备致密、均匀、取 向性高、缺陷密度低、结晶度高、膜厚度和尺寸均可 控的高质量 MOFs． 在已有的 MOFs 薄膜制备方法 中，液相外延法和原子层沉积法已被证明可制备较 高质量的薄膜［41］． ( 2) 薄膜生长机制需要进一步的研究． 利用液 相外延法制备 SUＲMOFs 薄膜的组装过程十分复 杂． 迄今为止，人们已经广泛研究了液相外延法薄 膜生长机理，重点研究了具有不同官能团［105］和官 能团密度［106］的基底、温度等对薄膜的影响［107］，以 及表面能占主导地位的生长［108］等，然而，对溶剂效 应、湿度效应和与原位光谱技术相结合监测动态生 长的系统研究仍是缺乏的． ( 3) 缺陷对 MOF 薄膜的影响是复杂的． 薄膜 材料中的缺陷虽然在某种程度上具有负面影响，然 而，在某些应用中( 例如催化、电子、光学等) ，缺陷 的存在又可以增强薄膜的性能． 因此，正确认识材 料缺陷对其性能的影响在新材料的开发中极其 重要． ( 4) 界面稳定性． 至今尚未有关于基底/MOF 或电极/MOF 界面的精确结构和质量的详细研究． 然而，选择适当的方法( 例如液相外延法、在基底上 修饰合适的官能团等) 增强界面稳定性可赋予薄膜 材料更优秀的性能［83，109］． ( 5) 电导率． 电导率是 MOFs 和 MOFs 薄膜作 为超级电容器和电池储能材料应用的关键要求． 大 多数 MOF 为半导体或绝缘体材料，为了克服这种限 制并由此改善导电率，可将有机客体分子( 例如二 茂铁［110］或 8'-四氰醌-二甲烷［111］) 加载到金属有机 框架的空隙中，或使用高度共轭有机配体得到具有 固有导电性质的新型 MOF． 虽然 MOF 薄膜在以前的研究中已经表现出有 吸引力的性能，但是在这些材料可以被工业化和商 业化之前还有很长的路要走． 我们相信，随着更多 的研究努力，MOF 薄膜将进一步扩展到其他未开拓 的领域． 参 考 文 献 ［1］ Li B，Wen H M，Cui Y J，et al． Emerging multifunctional metal￾organic framework materials． Adv Mater，2016，28( 40) : 8819 ［2］ Kaneti Y V，Dutta S，Hossain M S A，et al． Strategies for impro￾ving the functionality of zeolitic imidazolate frameworks: tailoring nanoarchitectures for functional applications． Adv Mater，2017，29 ( 38) : ArtNo． 1700213-1 ［3］ Loiseau T，Volkringer C，Haouas M，et al． Crystal chemistry of aluminium carboxylates: from molecular species towards porous in￾finite three-dimensional networks． C Ｒ Chim，2015，18 ( 12 ) : 1350 ［4］ Fu J Ｒ． Fabrication and Gas Separation Properties of MOF Mem￾brane and COF Membrane and the COF /MOF Composite Mem￾brane．［Dissertation］． Changchun: Jilin University，2016 ( 付静茹． MOF 膜和 COF 膜以及 COF /MOF 复合膜的制备以 及气体分离性质的研究［学位论文］． 长春: 吉林大学，2016) ［5］ Li Y S，Yang W S． Molecular sieve membranes: from 3D zeolites to 2D MOFs． Chin J Catal，2015，36( 5) : 692 ［6］ Andres M A，Benzaqui M，Serre C，et al． Fabrication of ultrathin · 203 ·