金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs),也叫多孔配位聚合物(Porous coordination polymer,PCP),是由金属离子或离子簇和有机配体在溶液中通过配位作用形成的结晶性多孔材料。MOF材料因其较高的比表面积、规则可调的孔径、化学可裁剪性以及优秀的化学与热稳定性等优点,被广泛应用于气体存储/分离、化学传感、药物递送以及催化等领域。在过去的十几年中,研究者们在MOF材料的合成、形貌/尺寸调控、膜层制备等多个方面进行了大量研究。相对于MOF材料的粉末形式,MOF膜层能在气体分离、化学传感等应用中展现出更优良的性能。到目前为止,已经发展了诸多MOF膜层的制备方法,这些方法大体上可以分为非原位法和原位法。本论文针对MOF膜层制备方法中存在的两个基础科学问题,即MOF膜层非原位制备中单分散MOF晶体到有序膜层的自组装以及原位制备中对于MOF膜层在基底上的限域成核和生长的控制,提出了相应的原创性解决思路,在合理的实验设计以及MOF材料体系选择基础上,通过系统性的实验研究,1)揭示了决定单分散MOF晶体到有序膜层自组装中的关键因素和2)证实.了通过外加电场引发MOF晶体在电极表面的限域成核和生长来实现MOF膜层可控生长的可行性。具体研究内容如下:(1)单分散MOF晶体自组装成有序膜层的研究。采用酸-碱共共同调节策略制备形貌、尺寸均匀的单分散UiO-66晶体,并利用修饰剂对UiO-66晶体进行表面改性。在此基础上,利用溶剂挥发法自组装UiO-66晶体,并研究和讨论影响MOF晶体自组装的关键因素。(2)电泳辅助生长 MOF膜层的研究。以ZIF-8为研究对象,在未加电场的反应溶液中优化反应条件,并构筑导电/绝缘体系的电极。在外加电场的条件下,电泳辅助生长ZIF-8膜层并探究反应物浓度、反应物配比、电场强度、反应时长等因素对ZIF-8膜层生长的影响。(3)阳极溶解制备M-CAT膜层的研究。以导电的Cu-CAT为例,分别设计、制备了不同的铜电极并用于阳极溶解制备Cu-CAT膜层。