华南理工梁振兴教授团队ICM：臭氧辅助的“自上而下”策略制备二维MOF单层材料

第一作者：谭爱东，卓宝柳

通讯作者：梁振兴*

单位：华南理工大学

二维金属有机框架（2D MOF）材料是近年新兴的一类二维材料，相较于其他无机二维材料，2D MOF具有模块化的性质和可调控的结构，在气体分离、催化反应、能量转换和储存等领域展现出广阔的应用前景。

近日，华南理工大学梁振兴教授研究团队在期刊Industrial Chemistry & Materials上发表题为“Ozonolysis–oxidation-driven top-down strategy for the target preparation of ultrathin 2D metal–organic framework monolayers”的研究论文。本文开发了一种利用臭氧氧化来选择性打断三维层-柱状MOF中柱状配体共价键的策略，“自上而下”制备2D MOF单层纳米片。通过调节氧化时间，可以控制纳米片的厚度，并且纳米片表面具有功能化的-COOH基团。这种方法为从三维层-柱状MOF中制备单层MOF提供了一种有效且通用的方法。

研究人员首先合成了具有三维柱状层状结构的MOF前体材料，随后通过臭氧氧化反应，选择性裂解柱状配体1,2-二(4-吡啶基)乙烯的乙烯基团，结合温度控制、超声波辅助以及反应时间优化，最终制备了2D MOF纳米片。

研究人员采用透射电镜、原子力显微镜表征了2D MOF材料的形貌，采用XRD证明单层形成后层间晶面消失，采用核磁谱和红外谱证明2D MOF中柱状配体1,2-二(4-吡啶基)乙烯特征峰消失。结合这些证据分析表明2D MOF制备成功，其制备原理与设想的反应机制一样。

研究人员将该方法用于剥离其他结构类似的层-柱状MOF的2D单层材料，最终合计得到了三种2D Co/Zn/Cu-MOFs纳米片材料。

研究人员提供了一种制备二维MOF纳米片的有效且通用的方法。研究团队将进一步探索不同的功能化处理方法，以调控纳米片的表面性质和功能，拓展其在传感器、分离、催化等领域的应用，进一步通过研究纳米片的组装和自组装行为，实现更为丰富的结构和功能。

Ozonolysis–oxidation-driven top-down strategy for the target preparation of ultrathin 2D metal–organic framework monolayers

梁振兴教授简介：华南理工大学化学与化工学院教授/副院长、广东省燃料电池技术重点实验室/广东省电化学能源工程技术研究中心主任。研究领域包括：燃料电池、液流电池和锂/钠离子电池。迄今发表研究论文120余篇，h指数为41，总被引达6000余次。主持国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点支持项目及省市重点项目。担任Chinese Journal of Catalysis副主编，中关村储能产业技术联盟液流电池储能技术专业委员会副主任委员等。入选2023年度全球前2%顶尖科学家榜单。

谭爱东，华北电力大学能源电力创新研究院副研究员，2015年09月-2018年06月就读于华南理工大学，获无机化学专业理学博士学位，师从梁振兴、傅志勇教授；2018年08月-2021年08月在华南理工大学从事博士后工作，助理研究员，合作导师王海辉教授；2021年入职华北电力大学。主要从事电解水和燃料电池高效电催化剂的设计合成、改性及其在相关电池中的应用研究。

卓宝柳，华南理工大学化学与化工学院2022届硕士生，导师梁振兴教授，主要研究二维材料及锂硫电池。