研究背景

金属有机框架（Metal-Organic Framework，MOF）作为多孔性晶体材料的一个重要子类，以其独特的结构和多功能特性在各个研究领域都扮演着举足轻重的角色。近年来，基于MOF的复合材料，尤其是MOF-on-MOF异质结构的研究引起了广泛关注。与单一MOF材料相比，MOF-on-MOF结构充分利用了两个或多个不同MOF的独特属性，实现了协同效应。这种结构不仅允许为不同的多层结构定制设计，以拓宽其应用范围，而且在材料性能方面展现了新的可能性。然而，当前对MOF-on-MOF材料的研究主要集中在其形貌和应用方面，对于控制MOF-on-MOF异质结构界面生长行为的机制讨论相对较少。在这一背景下，我们深入研究了MOF-on-MOF界面生长的复杂细节，同时考虑了内在和外在因素。通过全面的探索，我们旨在为扩大MOF-on-MOF种类提供新的研究见解。这有望推动该领域的发展，为设计更高效、多功能的MOF-on-MOF材料奠定基础。

全文概述

由于MOF-on-MOF复合材料结构的多样性和界面的复杂性，合理设计与简便合成MOF-on-MOF复合材料具有挑战性。因此，本综述论文主要阐述了影响其界面生长的因素。通过在异相反应中合理设计来调节MOF的界面生长，可以获得不同结构和形貌的材料。本文主要围绕金属离子和有机配体对MOF-on-MOF结构界面生长的影响进行解读，并着重讨论了晶格匹配、动力学、热力学等因素。异相生长过程首先将初级MOF分散到合适的溶剂中，然后引入外部金属离子或外加有机配体诱导MOF-on-MOF的生长。无机金属离子可以参与多相配位聚合物的组装。在异相反应中，通过控制金属类型、离子半径、氧化态和配位数等因素在MOF晶种上外延生长二次MOF，从而形成多功能MOF-on-MOF材料。当桥联配体具有不同的官能团时，它们表现出相似的结构和一致的拓扑结构，导致各向同性的生长；当桥联配体具有不同尺寸时，二次MOF将沿特定方向生长。

总结展望

同时，MOF-on-MOF材料的灵活性和多样性使其在能源和环境应用中具有更高的性能，如能量转换、催化和吸附分离等相关应用。MOF-on-MOF材料的未来设计涉及许多创新和发展途径，旨在进一步扩大其应用领域并提高其性能。与单一MOF相比，MOF-on-MOF异质结构往往通过动态配位键提供相对更好的稳定性，然而配位键还不是最稳定的选择。因此，提高金属中心与有机配体之间的配位键强度仍需进一步探索。此外，未来的研究应致力于实现对MOF-on-MOF结构界面的更精确控制，从而实现更高程度的设计。通过细致的界面工程，可以调节界面能量，优化排列活性位点，优化界面的能垒、传输速率和化学反应，最终促进更有效的协同效应。最后，MOF-on-MOF材料的未来设计将强调功能性、多样性和可控性，以满足各种领域的需求，并有望在实际应用中做出重大贡献。

本论文以“Interfacial Engineering of Heterogeneous Reactions for MOF-on-MOF Heterostructures”为题发表在《Small》上。以温州大学为第一通讯单位，温州大学化材学院钱金杰副教授为通讯作者，第一作者为化材学院2021级硕士研究生毛璐娇。该工作受到国家自然科学基金（21601137）和浙江省温州市基础科学研究项目（G20190007）的资助。

参考文献：

L. Mao, J. Qian. Interfacial Engineering of Heterogeneous Reactions for MOF-on-MOF Heterostructures. Small 2023, 2308732.

https://doi.org/10.1002/smll.202308732