近日，我校汽车工程研究院张坤、化学化工学院施伟东团队联合在国际顶级学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上发表研究论文MOF Ceramic-like Membrane with High Proton Conduction and Tunable Transparency。江苏大学为第一完成单位，张坤和施伟东为共同通讯作者，李蔓妮、兰凯熙为共同第一作者。该研究得到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金青年基金、江苏大学高级人才启动基金等资助。
金属-有机框架（MOF）材料因其高度可调的孔道结构和丰富的化学功能性，在气体分离、质子传导等领域潜力巨大。然而，MOF固有的粉末形态成为其从实验室走向实际应用的关键瓶颈。如何将MOF粉末加工成连续、自支撑且保持其优异本征性能的宏观膜材料，是该领域悬而未决的重大挑战。传统方法如聚合物共混或基底负载，往往牺牲MOF的负载量、结晶度或机械完整性；而新兴的MOF玻璃化策略，则会破坏其晶态有序结构，导致功能性退化。
在该研究中，研究人员受自然界金属氧化物通过羟基（-OH）桥接并团聚的启发，创新性地提出一种“OH桥接”策略。通过冷压法对富缺陷MOF纳米晶进行桥联反应，成功将纳米颗粒“焊接”成一种全新的、自支撑的MOF陶瓷膜。该膜不仅完美保留了MOF的晶态结构和本征孔道，更在颗粒间形成了致密且亲水的晶界。
该MOF陶瓷膜展现出两项卓越性能。其一为超高质子传导：致密的亲水晶界构建了高效的质子传输“高速公路”，其质子电导率在70°C、100%相对湿度下达2.91×10-2S cm-1，媲美商业Nafion膜。其二为湿度响应光学透明性：干燥时膜不透光；高湿环境下，水分子优先填充晶界，折射率匹配效应使膜在可见光区透光率高达75%，接近普通玻璃；这一透明-不透明的转变完全可逆且循环稳定。
该项工作创新性地通过晶界键合方式实现了MOF的宏观成型，为开发兼具高结晶度、高孔隙率和自支撑特性的多功能MOF基器件开辟了新路径。所获得的材料在燃料电池固态电解质、智能窗、光学传感器等领域具有广阔的应用前景。（汽车工程研究院）