导读：
金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）和氢键有机框架（HOFs）（统称MCHOFs）在催化、药物递送、分离和吸附等领域应用广泛。然而，传统合成方法存在动力学缓慢、反应条件控制不精确、产物粒径分布宽及重复性差等问题。微流控合成作为一种绿色高效的替代方案，能精确控制反应条件和产物性能，显著缩短合成时间至分钟级，并减少废物生成。
近期，阿德莱德大学化学工程学院研究团队发表综述，系统阐述了MOFs、COFs和HOFs的微流控合成，涵盖了微流控技术基础、反应器设计、合成化学、关键变量调控以及该路线的技术-经济-环境效益，并展望了其绿色工业化生产的未来方向。相关研究成果以“Microfluidic synthesis of MOFs, COFs, and HOFs: Insights and advances”为题目，发表于期刊《Materials Science and Engineering: R: Reports》。
本文要点：
1、本文系统综述了MCHOFs的微流控合成，涵盖微流控技术基础、反应器材料与构型等核心主题。
2、深入探讨了MCHOFs合成的化学原理、传统合成方法及其局限性、微流控技术在MCHOFs合成中的应用进展、合成变量，以及微流控合成在技术-经济-环境层面的意义。
3、最后，还指出了当前微流控合成的研究空白，并展望了未来可持续合成的发展方向，为推动MCHOFs的绿色、高效工业化生产提供了重要参考。
一张图读懂全文：
图1. MCHOFs的常见应用
图2. MCHOFs合成中传统方法与微流控技术的对比：方法与性能
图3. 微流控技术概述：基本原理、制备材料及反应器结构
图4.（a）线性与螺旋结构器件的混合效果；（b）转折点处从层流到二次流的转变；微液滴形成方法：（c）共流法、（d）T型结设计及（e）流动聚焦设计
图5.（a）连续微流控反应器；（b）液滴微流控反应器；（c）微通道反应器
图6. 化学反应示意图：（a）ZIF-8（MOF）的配位键形成；（b）COF-LZU（COF）的C-N共价键形成；（c）HOF-TCPB（HOF）的氢键形成及三维材料结构
图7. MOFs、COFs及HOFs合成中使用的有机连接体类别
图8. 水热合成过程
图9. 截至2025年4月2日，微流控制备的MOFs及各MOF相关合成研究的报道数量
图10.（a）液滴微流控反应器；（b）液滴微流控反应器与水热法制备ZIF-8的粒径分布对比；（c）微芯片反应器与水热反应器；（d）微芯片反应器与水热法制备ZIF-8的粒径分布对比；（e）微芯片反应器与水热法制备ZIF-8的粒径对比
图11.（a）超声波辅助微流控反应器；（b）DAB-TFP的X射线衍射图谱（连续流动合成与间歇式合成对比）；（c）DAB-TFP的吸附-脱附等温线（连续流动合成与间歇式合成对比）；（d）DAB-TFP的BJH孔径分布（连续流动合成与间歇式合成对比）
图12. 微流控合成中不同变量对MCHOFs合成的影响
图13.（a）传统材料与（i）分级孔Cu-BTC、（ii）分级孔ZIF-8的X射线衍射图谱；（b）分级孔Cu-BTC的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布；（c）分级孔ZIF-8的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布
图14.（a）部分液滴微流控反应器；（b）液滴微流控反应器；（c）微流控制备HKUST-1的MOFs性能：（i）扫描电子显微镜（SEM）图像、（ii）X射线衍射图谱、（iii）吸附-脱附等温线；（d）MOF-808的性能：（i）扫描电子显微镜（SEM）图像、（ii）X射线衍射图谱、（iii）吸附-脱附等温线
图15. 传统COFs与分级孔COFs对比：（a）COF-1及其衍生物的吸附-脱附等温线；（b）COF-1及其衍生物的染料去除效率；（c）传统COFs、分级孔COFs（HCOFs）与SiO2的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布
图16.（a）纳米片的扫描电子显微镜（SEM）图像；（b）负载型CuBDC的X射线衍射图谱；（c）负载型CuBDC的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布；（d）NiBDC与NiBDC-NH2纳米片的扫描电子显微镜（SEM）图像；（e）NiBDC与NiBDC-NH2纳米片的X射线衍射图谱；（f）NiBDC与NiBDC-NH2纳米片的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布；（g）微流控制备Cu-BDC纳米片的扫描电子显微镜（SEM）图像；（h）微流控制备Cu-BDC纳米片的X射线衍射图谱；（i）微流控制备Cu-BDC纳米片的吸附-脱附等温线；（j）微流控制备Cu-BDC纳米片的BJH孔径分布
图17. 不同溶剂热法合成COFs的（a）扫描电子显微镜（SEM）图像；（b）X射线衍射图谱；（c）吸附-脱附等温线
图18.（a）ZIF-8纳米纤维的扫描电子显微镜（SEM）图像；（b）传统ZIF-8与ZIF-8纳米纤维的吸附-脱附等温线及BJH孔径分布；（c）COFs纳米纤维的扫描电子显微镜（SEM）图像；（d）COFs纳米纤维的吸附-脱附等温线
图19.（a）MOF-74纳米管的扫描电子显微镜（SEM）图像；（b）传统MOF-74与MOF-74纳米管的X射线衍射图谱；（c）传统MOF-74与MOF-74纳米管的吸附-脱附等温线；（d）COF-LZU-1纳米管的扫描电子显微镜（SEM）图像；（e）COF-LZU-1纳米管的X射线衍射图谱；（f）传统COF-LZU-1与COF-LZU-1纳米管的吸附-脱附等温线
图20. （a）ZIF-8微流控与水热合成中，反应温度从室温（RT）升至80℃的影响；（b）UiO-66微流控合成中，反应温度从120℃升至140℃的影响；（c）溶剂对COFs拓扑结构的影响
图21.（a）流速对UiO-66的影响；（b）微流控合成中ZIF-8的晶粒尺寸
图22.（a）金属前驱体对动力学的影响：（i）Gualtieri拟合及Gualtieri模型参数、（ii）使用高氯酸盐与乙酸盐阴离子时的动力学常数；（b）（i）不同停留时间下浓度与MOF比表面积的关系、（ii）试剂化学计量比对ZIF-67颗粒形貌的影响、（iii）亚化学计量条件下化学计量比对COFs的影响；（c）螺旋、蛇形与线性反应器结构，及不同雷诺数（Re）下三种反应器的混合指数
图23. 不同合成方法制备的各类MOFs的环境危害性
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101005
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