Angew.Chem.文獻導讀：MOFs表面生長過程中表面能的最小化及晶體的成熟

成果簡介：

作為功能材料，SURMOFs可以用于多個方面，如化學傳感器、光電和電子器件及膜。由于SURMOFs有著巨大的潛力，它已經成功吸引了整個科學界的廣泛關注。隨著SURMOFs在許多新應用中逐漸占據一席之地，對MOFs的生長機制進行一個更深入的了解是十分有必要。

法蘭克福大學及貴州師范大學的研究人員，對MOFs的生長機制進行了研究。通過研究表明，目前備受青睞的表面模板模型實際上是一種特殊情況，只適用于含有或多或少立方晶體的系統。而在不太對稱的系統中，表面能的最小化和晶體的成熟這兩種被忽略的現象則成為了主導MOFs成長過程的主要因素。

圖文導讀：

圖1：對[Cu2(sdb)2(bipy)]MOFs體系生長特性主要觀察圖

a）SURMOF在PPP1上生長40周期時的，其外平面溫度依賴性的SXRD數據；
b）PPP1和MTCA 的SAMs衍射數據的評估；
c-e）SURMOFs分別在15℃（c）、50℃（d）、65℃（e）時生長40個循環的掃描電鏡圖。
說明：綠色箭頭指出[001]取向的晶體之間的晶界；
橙色箭頭表示從薄膜突出的殘留[010]取向的晶體。

圖2：1和40個循環時，PPP1（a）和MTCA（b）上的膜IRRAS數據

說明：而對于較厚的薄膜，其數據基本上再現SXRD的數據。這兩個體系均表明在兩個溫度范圍內出現明顯的重新取向。

圖3：對于觀察到的生長機制的總結

開始沉積時，晶體以Volmer–Weber增長方式生長。此階段，高溫時，模板效果發揮主要作用；低溫時，則是表面能量的最小化占主導地位。在生長階段后期，更高的溫度將促進晶體的成熟連同表面能最小化導致重新取向。反之，當溫度低于40℃是，則由增長率的差異確定占據主導地位的取向方式。箭頭指出了如圖1可以中看到的相同的現象。

圖4：[Cu2-(sbd)2(bipy)] SURMOF的取向依賴性的吸附性能

a）[010]取向的材料（中空柱）和[001]取向的SURMOF（實心柱）形成的不同分子的絕對吸附量。在上述情況下[010]取向材料其吸附量大約達4mg/cm2，從而表明在[001]取向的情況下存在無法進入的孔隙；
b）盡管取向方式不同，但是兩種取向方式的吸附動力學（此處顯示為氯仿的吸附動力學，實線是擬合曲線模型）相同的；這表明了在開口的孔及孔隙中存在相似的情況。

說明：[010]樣品是在15℃進行沉積形成；[001]樣品是在50℃進行沉積形成。

文獻鏈接：Minimization of Surface Energies and Ripening Outcompete Template Effects in the Surface Growth of Metal–Organic Frameworks