金屬有機(jī)骨架（MOF）作為一種新型的多孔晶化材料，由于其高孔隙率，多樣的結(jié)構(gòu)和可控的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在許多應(yīng)用中引起了人們的極大興趣。但是，純MOF的特定幾何形態(tài)，有限的功能和令人不滿意的性能阻礙了它們的進(jìn)一步應(yīng)用。近年來，通過將MOF涂層與其他功能材料集成在一起組成符合材料，被認(rèn)為是克服上述問題的有效方法。不過，系統(tǒng)的綜合策略及其結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能之間的關(guān)系尚未得到全面總結(jié)。

有鑒于此，武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)總結(jié)了基于多功能MOF涂層的合成策略和及其應(yīng)用的最新進(jìn)展。

本文要點(diǎn)

要點(diǎn)1. 作者對(duì)MOF涂層的基本化學(xué)，分類和功能進(jìn)行了系統(tǒng)而全面總結(jié)。

要點(diǎn)2. 重點(diǎn)介紹了MOF涂層的合成化學(xué)，并總結(jié)了基于金屬前體和相應(yīng)有機(jī)連接劑的不同狀態(tài)的五種重要策略。對(duì)每種合成方法的形成機(jī)理，控制參數(shù)，優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)和比較。這些多用途的策略使MOF涂層具有豐富的成分，精細(xì)的形貌和廣泛的應(yīng)用。作者進(jìn)一步總計(jì)了MOF圖層合成化學(xué)當(dāng)下所面臨的問題：一方面，迫切需要開發(fā)更多新的，經(jīng)濟(jì)的和綠色的合成策略或進(jìn)行有效的修飾以獲得高質(zhì)量的MOF涂層。另一方面，低成本對(duì)于工業(yè)中的大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。應(yīng)同時(shí)考慮來自MOF前體來源和制造工藝的成本。此外，MOF涂層非常需要精確控制、無溶劑且節(jié)省時(shí)間的合成過程以及大規(guī)模合成方案。相比之下，固-固合成法與固-氣合成法具有操作簡單，收率高，無溶劑消耗，成本低的相似特點(diǎn)，有利于大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。另外，由于其獨(dú)特的特性，MOF涂層的固-氣和氣-氣合成策略在微電子領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。

要點(diǎn)3. 重點(diǎn)介紹了MOF涂層的許多潛在應(yīng)用包括：電池，超級(jí)電容器，電催化，氣體分離，氣體吸附與儲(chǔ)存，光催化，傳感器，加氫，藥物遞送/細(xì)胞保護(hù)等并討論了它們的結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性。

要點(diǎn)4. 盡管在過去的十年中，MOF涂料取得了長足的進(jìn)步，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用和新興應(yīng)用來說，還有很長的路要走。對(duì)于MOF涂層的未來研究，需要考慮一些重要方面和機(jī)遇。主要包括：（1）就可調(diào)諧組件，孔隙率，結(jié)構(gòu)排列，尺寸和/或形態(tài)而言，應(yīng)該對(duì)用于高性能應(yīng)用的功能性MOF涂層進(jìn)行精確控制；（2）探索與MOF涂層結(jié)合的新型功能材料；（3）設(shè)計(jì)MOF和功能材料之間的空間分布和界面相互作用的新策略；（4）深入了解MOF涂層復(fù)合材料中的結(jié)構(gòu)-屬性關(guān)系；（5）將MOF涂層復(fù)合材料引入新的跨學(xué)科領(lǐng)域；（6）低成本和高產(chǎn)量，可用于大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。

Meng, Jiashen, et al, Advances in metal–organic framework coatings: versatile synthesis and broad applications, Chem. Soc. Rev., 2020

DOI：10.1039/C9CS00806C

http://dx.doi.org/10.1039/C9CS00806C