英文原题：
通讯作者：付昱，东北大学；陈俊毅，塔里木大学
作者： Bing Zhang (张冰), Junyi Chen (陈俊毅), Yu Fu (付昱)
背景介绍
作为一种新兴的多孔有机-无机杂化材料，金属有机框架（MOFs）具有比表面积大、拓扑结构多样性、孔径可调节，功能灵活等诸多优点，在气体分离、多相催化和传感等领域显示出巨大的应用潜力。当前，学者们已经开发出了包括水热法、溶剂热法、机械法、声化学合成和电化学方法等在内的多种 MOFs 合成手段，旨在制备出具有不同形貌的 MOFs 纳米颗粒及其杂化材料。近年来，将一种反应溶液的雾化液滴以缓慢的速度喷洒到另一种反应溶液的表面上的“软喷雾”技术成为了制备 MOFs 材料的新型方法，利用该方法可以有效制备出基于 MOFs 的纳米颗粒，薄膜和复合材料等诸多形态的功能材料。本文总结了利用“软喷雾”技术制备 MOFs 及其杂化材料的最新研究进展，并对其技术前景进行了展望。
图1. 通过软喷雾技术制备的各种 MOFs 及其杂化材料
综述要点
要点1. 软喷雾技术的特点
软喷雾技术是将一种反应物溶液的雾化液滴以温和的速度均匀地喷洒到另一种反应物溶液表面。由于目标基底是溶液表面，比传统喷雾中使用的固体基底更柔软，且雾化后液滴喷洒的速度较低，液滴与溶液表面的接触相对温和，因此软喷雾技术具有接触轻，扰动小，液滴小，可连续操作，分布均匀等诸多特点，在制备MOFs等新型材料上显示出了巨大的发展前景。
要点2. 软喷雾法制备具有特殊形貌的
MOFs纳米颗粒
在软喷雾法中，高均匀性的雾化纳米液滴有助于高效和可控地构建各种界面，在与溶液表面接触后，纳米液滴可以在局部形成小的密闭空间，这种特性使其十分有利于调控材料的微观形貌。利用软喷雾技术可以成功地制备出二维 MOFs 纳米片（如 CuBDC MOF，Cu(1,4-NDC) MOF，ZnBDC MOF，CoBDC和Co2(BDC)2(DABCO)）和三维MOFs纳米花（如 CoBDC, Zn(DOBDC) 和 CoNi-MOF）。此外，软喷雾技术还可以实现晶体结构的相互转变，例如 Cu(BDC)(DMF) 纳米片与 CuBDC 扭结之间的结构转变。
图2. 软喷雾法制备的特殊形貌的 MOFs 颗粒
要点3. 软喷雾法制备MOFs薄膜
软喷雾法可以在极性和粘度适中的两种互混溶剂之间构建一个清晰而独特的亚稳态互溶液液界面（MLLI），该 MLLI 介于均相体系和不互溶体系之间，结合了均相成核和界面反应的优点，有利于可控制备出均匀的薄膜材料。目前，利用软喷雾技术合成的一系列 MOFs 薄膜（如 CuBDC 薄膜等）作为连续催化的膜反应器展示了非常优异的催化性能。此外软喷雾技术还可以构建具有优异电解水性能的三金属多级结构 MOFs 膜。
图3. 软喷雾法制备的 MOFs 薄膜
要点4. 软喷雾法制备MOFs杂化材料
除了制备纯 MOFs 材料外，软喷雾法还可以有效地辅助 MOFs 修饰复杂的三维结构，从而制备 MOFs 杂化材料。利用软喷雾技术，MOFs 可以均匀地包覆在碳纤维、碳布等材料表面形成杂化材料，这类材料有效地结合了基底和 MOFs 的优异性能，展现出巨大的应用潜力。使用软喷雾法，还可以在滤膜基底上原位制备出可弯曲的外延生长 MOFs 膜，拓展其应用范围。特别地，通过软喷雾技术可以将 MOFs 薄膜均匀可控地涂敷在气凝胶等材料的复杂内部结构里，不仅解决了传统方法制备工艺复杂、合成能耗高、MOFs 分布不均匀等问题，还为多级复合材料的直接合成提供了新的研究思路。
图4.软喷雾法制备的 MOFs 杂化材料
总结/展望
本文总结了利用软喷雾技术在室温下快速制备的各种 MOFs 类材料，为简单合成MOFs及其杂化材料提供了新的思路。除 MOFs 材料外，软喷雾技术同样适用于其他类型材料的生产，如共价有机框架、聚合物、凝胶（气凝胶/水凝胶）、各种无机材料等。未来还有望尝试将软喷雾技术应用于高温反应体系，水溶剂体系等多种反应环境中。
相关论文发表在 Langmuir 上，东北大学博士研究生张冰为文章的第一作者，付昱教授和陈俊毅副教授为共同通讯作者。
通讯作者信息
付昱教授，毕业于吉林大学化学系，先后赴比利时鲁汶大学和加拿大女皇大学进行博士后研究。2006年加入东北大学，现为理学院化学系教授。主要研究方向为：软喷雾技术：制备二维薄膜和调控微纳结构的新策略；新型金属有机框架结构的制备及应用研究；仿生液面悬浮液滴的制备与组装行为探索。在Matter, Angewandte Chemie-International Edition, Journal of Materials Chemistry A, ACS Catalysis, ACS Applied Materials & Interfaces以及Chemical Communications 等著名期刊发表论文140余篇；已授权专利6项；已获得国家自然科学基金四项，省部级基金若干项和辽宁省教育厅高校优秀人才称号。
陈俊毅副教授, 于东北大学化学系获得博士学位。现任塔里木大学化学化工学院副教授。从事于新型 MOF 的设计和可控制备。
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Langmuir 2022, 38, 13635-13646
Publication Date: Nov. 1, 2022
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02360
Copyright © 2023 American Chemical Society
关于 Langmuir
IF 2021: 4.331
Citaions 2021: 129,693
CiteScore 2021: 6.7
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