研究内容

具有不同几何形状的金属有机框架（MOF）的合成因其表现出新颖和非凡的性能而引起了人们的极大兴趣。虽然在塑造规则多面体单晶MOF方面取得了很大进展，但创建更复杂、拓扑结构更复杂的纳米结构仍然是一个很大程度上未被探索的前沿。

复旦大学李晓民提出了一种精细的位点特异性各向异性组装和蚀刻方法来制造一系列分级MOF纳米杂化物和单晶MOF。这种方法产生了具有不同拓扑结构的ZIF-8&mSiO 2 纳米杂化物，以及具有复杂形态的衍生单晶MOF纳米颗粒，如六足、嵌套纳米笼和八足。该方法涉及在ZIF-8纳米立方体的{100}面上选择性生长六个mSiO 2 纳米板，形成立方体形状的ZIF-8和mSiO 2 纳杂化物，同时蚀刻初始ZIF-8纳米管的{110}面。通过微调生长和蚀刻之间的平衡，作者实现了精确的形态控制，将立方体纳米杂化物转化为复杂的六足纳米杂化物。在这些杂化材料上，同质或异质MOF的二次外延生长导致了具有六个mSiO 2 嵌体的ZIF-8、mSiO 2 和MOF复合材料。最后，对mSiO 2 隔室的选择性碱性蚀刻导致单晶MOF纳米粒子具有前所未有的复杂形态，如六足、嵌套纳米笼、八足。相关工作以“Unlocking Advanced Architectures of Single-Crystal MetalOrganic Frameworks”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者推出了一种精细的特定位置各向异性组装和蚀刻共中介方法，用于合成一系列分层超结构MOF纳米杂化物和单晶MOF。

要点2.通在ZIF-8纳米立方体的{100}面上选择性生长六个mSiO 2 纳米板，形成立方体形状的ZIF-8&mSiO 2 纳杂化物（2号和3号）。伴随着mSiO 2 纳米板的选择性生长，ZIF-8纳米立方体的{110}面同时被选择性蚀刻。通过调整选择性生长和蚀刻工艺之间的平衡，ZIF-8&mSiO 2 纳米杂化物的形状可以从立方体调整为更复杂的六足结构。

要点3.作者通过在ZIF-8&mSiO 2 纳米杂化物上二次外延生长ZIF-67，合成了具有六个mSiO 2 嵌体的ZIF-8、mSiO 2 &ZIF-67纳米复合材料（No.5和6）。上述纳米杂化物中的mSiO 2 隔室可以在碱性条件下选择性蚀刻，从而形成具有复杂和前所未有的形态的单晶MOF纳米颗粒，如六足（No.7）、嵌套纳米笼（No.8）、八足（No.9）。

这项工作推进了MOF纳米结构设计领域，为开发复杂的多功能材料开辟了新的途径。

研究图文

图1. 具有不同拓扑结构的分层超结构MOF纳米杂化物和单晶MOF的演变示意图。

图2. 立方和准核壳结构ZIF-8&mSiO 2 ANHs的形态和结构特征。

图3. 六足ZIF-8&mSiO 2 ANHs以及单晶六足ZIF-8 NPs的形态和结构特征。

图4. 单晶嵌套结构MOF纳米笼的形态和结构表征。

图5. 八足形ANHs和单晶八足形MOFs的形态和结构特征。

文献详情

Unlocking Advanced Architectures of Single-Crystal MetalOrganic Frameworks

Minchao Liu, Zirui Lv, Yao Peng, Yufang Kou, Tiancong Zhao, Hongyue Yu, Jia Jia, Lifei Gao, Cheng Shang, Fan Zhang, Dongyuan Zhao, Xiaomin Li*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI : https://doi.org/10.1002/anie.202423939

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