基于各组分的协同作用，金属有机骨架（MOF）异质结构有望在气体吸附，气体分离，催化和能源等方面得到广泛应用。然而，由于难以控制MOF的尺寸，形状，成核和生长，因此，很难通过精确控制每个组分的取向，形态，尺寸和空间分布来构造MOF异质结构。

有鉴于此，香港城市大学张华教授报道了一种种子外延生长方法，通过对MOF种子和次要MOF的结构，大小，尺寸，形态和晶格参数进行工程设计，制备了一系列分层的MOF异质结构。

文章要点

1）为了制备定向的分层MOF异质结构，研究人员专门选择了具有不同配体和拓扑结构的MOF种子以匹配次要MOF的晶格，以控制其成核和生长。结果，次级MOF只能在具有较小晶格失配的MOF种子的选择性表面上外延生长，从而形成具有特定取向的分层MOF异质结构。

2）研究人员设计了三种不同大小，形状的MOF纳米结构，并合成了尺寸，即0D PCN-608纳米颗粒，1D NU-1000纳米棒和2D PCN-134纳米板，随后将其用作PCN-222外延生长的种子纳米棒。由于PCN-222和MOF种子之间的晶格失配不同，因此获得了三种分层的MOF异质结构，即沿椭球状0D PCN-608纳米粒子的长轴生长的1D PCN-222纳米棒（表示为1D/0D PCN-222/PCN-608），1D PCN-222（也称为MOF-545）纳米棒生长在1D NU-1000纳米棒的两个端面上（表示为1D/1D PCN-222/NU-1000），以及在2D PCN-134纳米板的两个基面上垂直生长的1D PCN-222纳米棒（1D/2D PCN-222/PCN-134）。此外，还合成了另一种定向的MOF异质结构，其中Zr-BTB（BTB 为苯三苯甲酸酯）纳米片选择性生长在2D PCN-134纳米板的六个边缘面上，从而形成2D / 2D Zr-BTB / PCN- 134异质结构。值得一提的是，这项工作中合成的MOF纳米结构具有与其整体MOF对应物相同的晶体结构。

这种高度受控的合成依赖于MOF种子和次要MOF的结构，尺寸，形态和晶格参数的合理设计和工程设计。

Meiting Zhao, et al, Selective Epitaxial Growth of Oriented Hierarchical

Metal-Organic Framework Heterostructures, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c02489

https://doi.org/10.1021/jacs.0c02489