浙江大学李伯耿教授团队和香港中文大学（深圳）朱世平和朱贺教授团队首次通过一锅法制备了具有宏观-介观-微观多级孔结构的金属有机框架/聚合物复合材料。所得的HKUST-1/聚偏氟乙烯材料能快速吸附CO2并且具有良好的水稳定性。
多级孔材料，一锅法制备，金属有机框架材料，CO2吸附
图1. 一锅法制备具有多级孔结构的HKUST-1/PVDF复合材料示意图及表征结果
广泛存在于自然界的多级孔结构为材料提供了诸多独特的物理化学性能从而得到了广泛的关注。多级孔结构是由相互贯通、不同尺寸的两种或者三种孔组成，即微孔（＜2 nm）、介孔（2-50 nm）和大孔（＞50 nm）。具有多级孔结构的金属有机框架材料（MOF）及其复合材料因具有高比较面积、大孔隙率、快速的传质性能等优点在吸附、分离、催化、生物医学等领域具有广阔的应用前景。但简单有效的合成方法仍存在很大的挑战性，目前报道的方法如模板法、刻蚀法等存在制备过程复杂、成本较高、难以放大等缺点，制约了该多孔材料的推广应用。
鉴于此，本工作重点介绍了一种简单直接的一锅法制备方法。该方法通过从含MOF前体、聚合物的溶液中蒸发溶剂，在此过程中MOF结晶和聚合物析出同时发生，最后得到强而韧的HKUST-1/聚偏氟乙烯（PVDF）多孔复合材料。有趣的是，该多孔材料同时具有大孔、介孔和微孔所有级别的孔结构。多级孔的结构可以有效改善材料的传质性能，相较于纯HKUST-1材料，复合材料具有相当的CO2吸附量同时有效提高了CO2吸附速率，达到0.821 min-1 （298K，1 bar），是纯MOF的3.5倍。本工作还深入研究了MOF前体和聚合物初始量对最终复合材料结构的影响。在溶剂蒸发过程中，MOF与聚合物之间的相互作用是关键因素，可能会导致MOF生长不稳定，并限制聚合物链的迁移，从而导致MOF晶体和聚合物基质中产生介观尺度的孔，聚合物基质中产生宏观尺度的孔，而MOF本身具有微观尺寸的孔，因此最终得到的MOF/聚合物复合材料同时具有宏观、介观、微观多级孔结构。
相关结果发表在Chemistry– A European Journal (DOI: 10.1002/chem.201905260)上，文章第一作者为陈聪聪
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https://onlinelibrary.wiley.xilesou.top/doi/abs/10.1002/chem.201905260
