大多数MOF微孔粉末面临加工困难，内部空间难以接近以及阻碍快速传质的问题，这严重限制了其实际应用。为了充分利用MOFs的潜力以满足实际应用，一种可行策略是将MOFs结构从粉状存在的单个晶体转变为在基底（尤其是多孔基底）上连续涂覆的薄膜。
近日，东北大学付昱教授，李雨浓，中科院金属所齐伟研究员报道了一种新的基底种子法二次生长技术，在气凝胶壁上制备了均匀的MOF薄膜复合材料。即在气凝胶的壁上涂覆连续的MOF薄膜。该制备工艺条件温和，只需要极少量的前驱体溶液，是一种高效、绿色、经济的制备工艺。此外，该方法可以将二维微结构MOFs和3D大孔气凝胶集成成层次化MOFs/气凝胶复合材料。
文章要点
1）复合材料制备。选用羧甲基纤维素(CMC)作为气凝胶基质的原料，羧基MOF为模型。首先将CMC和对苯二甲酸（H2BDC）粉末溶解在NaOH水溶液中形成凝胶，然后经过冷冻干燥过程形成CMC-BDC气凝胶。CMC-BDC气凝胶的壁上覆盖着一层薄薄的BDC，就像播种在基底上的“种子”一样，为后续MOFs薄膜的二次生长提供固体供应物。然后，将少量的金属离子雾化溶液均匀地喷洒到CMC-BDC气凝胶的表面。喷出的溶液通过毛细管效应立即扩散并渗透到整个多孔的CMC-BDC气凝胶中。约200 s后，气凝胶由白色变为相应的离子颜色，进而形成MOFs纳米结构。
2）SEM图像显示，当喷涂Co-Ni双金属溶液时，可以得到花状结构的MOFs薄膜。X射线衍射图谱表明，所得产物与镍基MOF（no.985792，CCDC）等结构。此外，Cu-MOF/气凝胶的层状结构和CoNi-MOF/气凝胶的花状结构同时具有典型的微孔和中孔特征。
3）研究人员将制备的片状Cu-MOF/气凝胶和花状CoNi-MOF/气凝胶，分别作为CO2环加成反应的微反应器催化剂和OER过程的自立式电极催化剂，均表现出优异的催化活性，表明结构设计对提高复合材料的催化活性具有重要意义。
4）该制备策略也可用于合成许多其他类型的MOF/气凝胶复合材料或衍生物（Co-BDC、CoFe-BDC和NiFe-BDC无限配位聚合物薄膜），这些材料在化工、能量转换和存储过程中具有潜在的应用前景。
Xiao-Jue Bai, et al, A Novel Fabrication Strategy for MOF Films/Aerogel Composite Catalysts via Substrate-seeding Secondary-growth, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202012354
https://doi.org/10.1002/anie.202012354
