导电金属有机骨架（C-MOF）薄膜在电子、传感器、能源器件等领域具有广泛的潜在应用前景。将各种功能物种固定在C-MOF的孔内，可以进一步提高C-MOF薄膜的性能，进一步拓展其潜在的应用前景。然而，开发简便、可扩展的高质量超薄C-MOF的合成，同时将功能物种固定在MOF孔内仍然极具挑战性。

近日，韩国科学技术院（KAIST）Steve Park，Il-Doo Kim报道了开发了一种用于超快（≤5 mm/s）和大面积合成高质量纳米催化剂嵌入的C-MOF薄膜的微流控通道嵌入的溶液剪切（MICS）技术，C-MOF薄膜的厚度可控制到几十纳米。

文章要点

1）与传统的溶液剪切相反，在MICS中，微流控通道被嵌入到叶片中，这些通道充当化学合成纳米催化嵌入的C-MOF的微反应器。研究人员选择了具有大量刚性孔的2D结构的Cu₃(hexahydroxytriphenylene)₂[Cu₃(HHTP)₂]。首先将Cu金属前驱体溶液与有机配体(2,3,6,7,10,11-hexahydroxytriphenylene)/reducing试剂(NaBH₄)溶液混合，诱导Cu₃(HHTP)₂ C-MOF粒子成核。然后将该溶液与Pt前驱体溶液混合，使Pt纳米催化剂颗粒固定在C-MOF孔内。当含有嵌入Pt的Cu₃(HHTP)₂（Pt@Cu₃(HHTP)₂）颗粒的溶液流到加热的基板（150 °C）上时，颗粒在基板上生长成薄膜。这种方法诱导了C-MOF的超快合成和微流控通道中金属纳米粒子的还原以及通过溶液剪切直接在衬底上生长了负载金属NP的C-MOF。

2）为了展示Pt@Cu₃(HHTP)₂薄膜的超高催化活性和潜在的应用前景，研究人员研究了其化学电阻传感特性。得益于超薄C-MOF的高比表面积和孔隙率，以及嵌入在C-MOF中的纳米催化剂的催化活性，Pt@Cu₃(HHTP)₂薄膜在3 ppm的NO₂下表现出明显的电阻变化（ΔR/Ra=-89.9%）。相反，Cu₃(HHTP)₂粉末和Cu₃(HHTP)₂薄膜的响应度较低（分别为-11.8%和-53.7%）。此外，Pt@Cu₃(HHTP)₂和Cu₃(HHTP)₂薄膜能够检测到低至0.1 ppm的NO₂，而Cu₃(HHTP)₂粉末在1 ppm以下不起作用。此外，Pt@Cu₃(HHTP)₂薄膜传感器对其他干扰分析物表现出超高的NO₂交叉选择性。

参考文献

Kim, JO., Koo, WT., Kim, H. et al. Large-area synthesis of nanoscopic catalyst-decorated conductive MOF film using microfluidic-based solution shearing. Nat Commun 12, 4294 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24571-1

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24571-1