Angew.Chem.文献导读：MOFs表面生长过程中表面能的最小化及晶体的成熟

成果简介：

作为功能材料，SURMOFs可以用于多个方面，如化学传感器、光电和电子器件及膜。由于SURMOFs有着巨大的潜力，它已经成功吸引了整个科学界的广泛关注。随着SURMOFs在许多新应用中逐渐占据一席之地，对MOFs的生长机制进行一个更深入的了解是十分有必要。

法兰克福大学及贵州师范大学的研究人员，对MOFs的生长机制进行了研究。通过研究表明，目前备受青睐的表面模板模型实际上是一种特殊情况，只适用于含有或多或少立方晶体的系统。而在不太对称的系统中，表面能的最小化和晶体的成熟这两种被忽略的现象则成为了主导MOFs成长过程的主要因素。

图文导读：

图1：对[Cu2(sdb)2(bipy)]MOFs体系生长特性主要观察图

a）SURMOF在PPP1上生长40周期时的，其外平面温度依赖性的SXRD数据；
b）PPP1和MTCA 的SAMs衍射数据的评估；
c-e）SURMOFs分别在15℃（c）、50℃（d）、65℃（e）时生长40个循环的扫描电镜图。
说明：绿色箭头指出[001]取向的晶体之间的晶界；
橙色箭头表示从薄膜突出的残留[010]取向的晶体。

图2：1和40个循环时，PPP1（a）和MTCA（b）上的膜IRRAS数据

说明：而对于较厚的薄膜，其数据基本上再现SXRD的数据。这两个体系均表明在两个温度范围内出现明显的重新取向。

图3：对于观察到的生长机制的总结

开始沉积时，晶体以Volmer–Weber增长方式生长。此阶段，高温时，模板效果发挥主要作用；低温时，则是表面能量的最小化占主导地位。在生长阶段后期，更高的温度将促进晶体的成熟连同表面能最小化导致重新取向。反之，当温度低于40℃是，则由增长率的差异确定占据主导地位的取向方式。箭头指出了如图1可以中看到的相同的现象。

图4：[Cu2-(sbd)2(bipy)] SURMOF的取向依赖性的吸附性能

a）[010]取向的材料（中空柱）和[001]取向的SURMOF（实心柱）形成的不同分子的绝对吸附量。在上述情况下[010]取向材料其吸附量大约达4mg/cm2，从而表明在[001]取向的情况下存在无法进入的孔隙；
b）尽管取向方式不同，但是两种取向方式的吸附动力学（此处显示为氯仿的吸附动力学，实线是拟合曲线模型）相同的；这表明了在开口的孔及孔隙中存在相似的情况。

说明：[010]样品是在15℃进行沉积形成；[001]样品是在50℃进行沉积形成。

文献链接：Minimization of Surface Energies and Ripening Outcompete Template Effects in the Surface Growth of Metal–Organic Frameworks