背景介绍：
金属-有机框架（MOFs）作为一类具有高度可调节性的多孔材料，在化学催化、气体分离、生物传感和药物传递等多个领域展现出广泛的应用潜力。特别是，由锌离子和2-甲基咪唑构成的ZIF-8因其稳定性和高比表面积而成为研究的热点。MOFs的性能很大程度上取决于其形态，但传统的宏观合成方法往往需要使用有机溶剂和添加剂，并且伴随着耗时的处理过程，这些因素限制了MOFs形态的精确控制。
微流控技术作为一种新兴的合成平台，以其精确操控微尺度液体的能力，为MOFs的形态控制提供了新的可能性。微流控系统中的流体流动具有层流特性，这限制了前体物的混合效率。然而，通过应用交流电动力（AC EK）混合技术，可以在微通道内产生快速混合，从而有效控制晶体的成核和生长过程。
导读：
近期，吉林大学生命科学学院李桂英教授、杨方教授团队开发了一种交流电动力（AC EK）混合辅助的微流控合成方法，实现了在水相中对MOFs的主动控制合成。相关研究以“Controlled synthesis of metal-organic frameworks via AC electrokinetic mixing-assisted microfluidics: A case study of ZIF-8”为题目，发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。
本文要点：
1、本文报告了一种交流电动力（AC EK）混合辅助的微流控合成方法，该方法在水相中实现了对MOFs合成的主动控制。
2、通过调节流速、前驱体摩尔比、电场强度和频率，成功合成了具有不同形貌的ZIF-8，包括花状多面体、立方体、球形和菱形十二面体。
3、不同形态的ZIF-8表现出不同的酶固定性能，其中花状立方ZIF-8具有缺陷结构，展现出最高的辣根过氧化物酶（HRP）负载量（约16%）。
4、该研究为打破MOFs的单一形态以改善其物理化学性质提供了一种简单、绿色且可靠的调控策略。
全文总结/概括：
金属-有机框架（MOFs）因其独特的结构特性和可调节的功能，在多个领域展现出广泛的应用潜力：
1、气体存储与分离：MOFs具有高比表面积和可调节的孔径，能有效存储氢气、甲烷等重要气体并实现气体混合物中的特定组分分离。
2、催化：MOFs可作为催化剂或催化剂载体，参与各种化学反应，提高反应速率和选择性。
3、药物传递系统：MOFs的孔隙结构可用于装载药物分子，实现控制释放，提高药物疗效和减少副作用。
4、化学传感：MOFs对特定化学物质具有高选择性识别特性，可用于化学传感器的开发。
5、能量存储：MOFs在超级电容器和电池等能量存储设备中，可作为电极材料或改性剂，提高储能性能。
6、环境修复：MOFs能有效吸附和去除环境中的多种污染物，包括重金属、有机污染物和放射性物质，广泛应用于水处理和空气净化等领域。
使用微流控技术进行MOFs晶体生成的优势主要包括：
1、精确控制：微流控技术能够在微观尺度上精确控制反应条件，如温度、浓度和混合比例，从而实现对MOFs晶体生长的精确调控。
2、混合效率：微流控系统中的流体以层流形式存在，但通过电动力混合等技术可以显著提高前体溶液的混合效率，促进晶体快速均匀成核。
3、空间和时间的分离：微流控平台能够在空间和时间上分离成核与生长阶段，为MOFs晶体的定向合成提供了可能。
4、减少试剂消耗：在微流控系统中进行合成反应，由于其体积小，可以显著减少试剂和样品的消耗，具有成本效益。
5、提高产率和重复性：微流控合成方法可以提高MOFs晶体的产率和批次间的重复性，有利于规模化生产和工业应用。
6、形态控制：通过调节微流控系统中的参数，如流速、电场强度等，可以有效控制MOFs晶体的形态和尺寸，从而满足特定应用的需求。
图1.用于ZIF-8合成的微流控系统的示意图。
图2.在不同前体摩尔比下合成的ZIF-8的结构特征。
图3.在不同流速下合成的ZIF-8的结构特征。
图4.在交流电场提供的不同EA下合成的ZIF-8的结构特征。
图5.在交流电场提供的不同交流频率下合成的ZIF-8的结构特征。
图6.在不同微流控条件下合成的ZIF-8以及相应的HRP@ZIF-8复合材料的结构表征。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.148208
