1. 研究目的与意义
研究的现状及发展趋势：不同于传统体相金属-有机框架的材料，超薄金属-有机框架（MOFs）材料因其独特的纳米片结构、大的比表面积和优异的物理化学性能吸引了人们极大的兴趣。因此超薄金属-有机框架作为一类新型的多孔材料，能够有效改善传统金属-有机框架的性能。在金属-有机框架中，有机配体和金属离子或团簇的排列具有明显的方向性，可以形成不同的框架孔隙结构，从而表现出不同的吸附性能 、光学性质 、电磁学性质等。在催化、超级电容器、气体存储、生物传感、生物成像和癌症治疗等领域具有广阔的应用前景。在催化应用方面，利用不同金属混合构建具有高效催化功能的复合MOFs材料将进一步提高催化效率。与块状MOFs 相比，（1）MOFs 纳米片将更高比例的金属原子暴露在表面作为催化的活性位点。（2）通过选择合适的有机配体， MOFs纳米片中金属原子的电子结构可以得到有效地调控。（3）MOFs 纳米片具有更好的导电性能。（4）MOFs 纳米片的高孔径率和超薄厚度有利于催化过程中反应物和产物的传输。（5）由于MOFs结构的多样性和材料合成技术的进步，研究人员可以制备出大量的 MOFs 纳米片来研究其潜在的电催化性能。因此，近几年来，二维MOFs电催化剂已经成为电催化领域的研究热点，并不断有高质量的工作被报道。在气体吸附与分离方面，合成具有更高吸附性能的MOFs材料用于氢气储存、有毒有害气体吸附与分离，可解决一部分人们面临的日益严重的环境问题。在分离领域，制备具有磁性的复合MOFs材料可用于有毒有害物质、重金属的吸附与分离以及复杂体系中目标蛋白质的提取与分离。超薄金属-有机框架的制备方法包括自上而下法、自下而上法以及独立于二者的二维氧化物模板牺牲法等。但是超薄金属-有机框架材料存在易团聚、厚度难以精确控制、制取成本较高、产率偏低等问题。利用表面活性剂合成超薄金属-有机框架纳米材料，对合成方法优缺点进行了对比分析，探索其在生物学及疾病诊疗等方面的潜在应用。
研究的意义和价值：为了提高超薄金属-有机框架材料的稳定性和生物相容性，如何高效、可控和大量地合成制备超薄金属-有机框架材料，采用高效的方法对材料表面修饰，是推进此类材料的生产应用的关键。本课题旨在研究超薄金属有机框架纳米金属材料的制备和应用，如何用高效、可控的方法，大量地合成制备超薄金属-有机框架材料。
2. 研究内容和问题
基本内容：在二维材料的生长调控过程中，材料横向高能面的生长速率高于纵向低能面的生长速率，导致其在水平方向存在择优生长。本文拟构建一种超薄金属-有机框架纳米材料，通过表面活性剂调制金属阳离子与有机配体的配位作用来制备超薄二维MOFs纳米片。通过该方法制得的二维MOFs纳米片具有均匀的厚度且制备条件温和。本文拟通过对制备的材料进行表征，包括形貌、稳定性、光学性质等，通过细胞实验研究该材料的肿瘤杀伤效果以及材料的生物相容性。
预计解决的难题：如何设计结构稳定的超薄金属-有机框架纳米材料以及深入理解该类纳米材料的结构-性质关系。
3. 设计方案和技术路线
研究方法：本课题通过查阅文献，制定超薄金属-有机框架纳米材料制备的实验方案；采用紫外可见吸收光谱法检测材料的光学性能；采用透射电镜对超薄-金属有机框架纳米粒进行表征，评价其尺寸、形貌；通过细胞摄取和细胞毒性实验，初步研究超薄金属-有机框架纳米粒对肿瘤细胞生长的抑制效果。
技术路线：（1）将金属阳离子与有机配体材料经过配位自组装制备超薄二维有机-金属框架纳米片；（2）采用紫外分光光度计检测材料的光学性质；（3）通过透射电镜对其尺寸，形态进行评价；（4）采用红外808 nm激光器对光热性能进行表征；（5）采用MTT法检测纳米粒的细胞毒性。
4. 研究的条件和基础
自身需学习与课题有关的专业知识和实验基础知识，并对本课题进行充分调研，通过阅读大量中外文与课题有关的相关文献对本课题的历史研究，发展现状和对未来的展望进行详细了解。实验室具备开展课题所需要的实验设备及环境，如紫外可见分光光度计，共聚焦显微镜，细胞房等。熟悉了解实验过程步骤，掌握实验基本操作，熟悉使用实验仪器。具备有熟练地实验操作能力，并且有创新意识，能够将理论和实践相结合，多次实验确定最佳的实验方案，详细做好实验记录，具有数据处理能力，在论文指导老师的帮助下撰写实验论文。
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