MOFs柔性复合材料综述

近20年来金属-有机框架材料（Metal-organicframeworks，MOFs）因其在气体储存、分离、催化、传感、过滤和能源等领域表现出优越的性能而备受各领域研究者的关注。虽然MOFs具有众多优越的性能，但在MOFs的实际应用中仍旧具有很多困难。绝大多数的MOFs具有脆性、易水解、耐酸碱性差、与其他材料的相容性较低等缺陷，通常难以加工成专用器件。同时，MOFs材料通常为固体粉末，由于固态粉末的物理特性，导致其容易团聚，从而降低活性，阻碍应用。解决以上问题是发展MOFs实际应用的先决条件。针对MOFs的团聚现象，研究者们尝试了多种方法，主要思路是将MOFs负载于基底上，通过基底对其支撑作用，达到分散材料的目的。基于以上背景，MOFs柔性复合材料应运而生。柔性材料作为前沿热点，不仅可以为MOFs提供有效的支撑，并且其独特的柔性特征也为MOFs在多场景下的应用提供了可能。摘要：金属-有机框架材料（MOFs）作为近年来的研究热点，在气体储存、分离、催化等多个领域表现出优越的性能。但材料本身存在的缺陷和特性使得单一MOFs在实际应用中仍存在较多困难。将MOFs与其他材料复合制备具有一定柔性的新型材料成为扩宽其实际应用的有效途径。从制备方法角度出发，综述了前沿MOFs柔性复合材料的制备及其应用，并对MOFs复合材料的优势与存在的问题展开讨论，指出柔性基底材料为MOFs实际应用提供了支持。进一步开发和研制新型MOFs复合材料，提高MOFs实际应用的可能性与多样性，仍是研究者们需要努力的方向。结论MOFs作为一种新兴的多孔材料，在气体储存、催化、分离、传感和能源等多个领域展现出优异的性能。然而，MOFs的粉体形式限制了其应用的进一步拓展。MOFs通过与不同的基底材料相结合，制备的MOFs新型复合材料成为解决其实际应用的有效手段。但发展中仍存在一些不足：（1）混合基质膜虽可以很好地包裹MOFs，一定程度上增加了MOFs材料的稳定性，但同时也牺牲了MOFs与目标物的接触，降低了有效成分的活性。（2）使用商业成品织物可以大大减少制备工艺流程，节省时间，同时还具有简单易得、价格低廉的优点；其比表面积和孔隙率虽比混合基质膜有一定提升，但依旧无法满足需求；普通织物的耐酸碱性、耐热性能有限，无法满足实际应用场景的恶劣环境条件。（3）纳米纤维具有较高的比表面积和更好的柔韧性，而且通过聚合物的筛选和调整，可以满足基底耐酸碱、耐高温等要求；同时，纳米纤维制作流程易工艺化、宏量化，但需要使用及回收大量有机溶剂。（4）气凝胶具有高分层孔隙率、大表面积、质量极轻以及优异的柔性，是另外一类制作MOFs柔性材料的潜力基材。但是，气凝胶尤其是纤维素气凝胶的理化性质导致了其在有机溶剂环境下的抗性较差，容易分解，因此，应用范围受到实际应用环境的制约。另外，通过ALD技术手段也可以实现在多种基底上定向生长MOFs的目的，但ALD技术成本较高，难以实现工业化大批量生产。以上MOFs柔性复合材料都各有其优缺点，总的来说，柔性基底的支撑作用使MOFs的实际应用变成了可能，增加了其应用前景的广泛性。例如，通过与柔性基底的结合，可将MOFs制备成可穿戴的传感器、具有柔性的分离及过滤膜、可穿戴的化学防护产品、具有一定柔性的电池部件等。总而言之，柔性基底的使用使MOFs的应用更为便捷。与此同时，如何解决现有柔性基底的缺陷，开发和研制出膜缺陷更少、负载量更多、稳定性更强、制备方法更简单高效低廉环境友好的MOFs柔性复合材料，MOFs应用技术的创新及提高实际应用可能性与多样性，这些仍是研究