近日，我校汽車(chē)工程研究院張坤、化學(xué)化工學(xué)院施偉東團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上發(fā)表研究論文MOF Ceramic-like Membrane with High Proton Conduction and Tunable Transparency。江蘇大學(xué)為第一完成單位，張坤和施偉東為共同通訊作者，李蔓妮、蘭凱熙為共同第一作者。該研究得到國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金、江蘇大學(xué)高級(jí)人才啟動(dòng)基金等資助。
金屬-有機(jī)框架（MOF）材料因其高度可調(diào)的孔道結(jié)構(gòu)和豐富的化學(xué)功能性，在氣體分離、質(zhì)子傳導(dǎo)等領(lǐng)域潛力巨大。然而，MOF固有的粉末形態(tài)成為其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。如何將MOF粉末加工成連續(xù)、自支撐且保持其優(yōu)異本征性能的宏觀(guān)膜材料，是該領(lǐng)域懸而未決的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法如聚合物共混或基底負(fù)載，往往犧牲MOF的負(fù)載量、結(jié)晶度或機(jī)械完整性；而新興的MOF玻璃化策略，則會(huì)破壞其晶態(tài)有序結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致功能性退化。
在該研究中，研究人員受自然界金屬氧化物通過(guò)羥基（-OH）橋接并團(tuán)聚的啟發(fā)，創(chuàng)新性地提出一種“OH橋接”策略。通過(guò)冷壓法對(duì)富缺陷MOF納米晶進(jìn)行橋聯(lián)反應(yīng)，成功將納米顆?！昂附印背梢环N全新的、自支撐的MOF陶瓷膜。該膜不僅完美保留了MOF的晶態(tài)結(jié)構(gòu)和本征孔道，更在顆粒間形成了致密且親水的晶界。
該MOF陶瓷膜展現(xiàn)出兩項(xiàng)卓越性能。其一為超高質(zhì)子傳導(dǎo)：致密的親水晶界構(gòu)建了高效的質(zhì)子傳輸“高速公路”，其質(zhì)子電導(dǎo)率在70°C、100%相對(duì)濕度下達(dá)2.91×10-2 S cm-1，媲美商業(yè)Nafion膜。其二為濕度響應(yīng)光學(xué)透明性：干燥時(shí)膜不透光；高濕環(huán)境下，水分子優(yōu)先填充晶界，折射率匹配效應(yīng)使膜在可見(jiàn)光區(qū)透光率高達(dá)75%，接近普通玻璃；這一透明-不透明的轉(zhuǎn)變完全可逆且循環(huán)穩(wěn)定。
該項(xiàng)工作創(chuàng)新性地通過(guò)晶界鍵合方式實(shí)現(xiàn)了MOF的宏觀(guān)成型，為開(kāi)發(fā)兼具高結(jié)晶度、高孔隙率和自支撐特性的多功能MOF基器件開(kāi)辟了新路徑。所獲得的材料在燃料電池固態(tài)電解質(zhì)、智能窗、光學(xué)傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。（汽車(chē)工程研究院）
文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.6236795
