近年来,由于其较高的比表面积、规则可调的纳米级孔径、可裁剪的表面化学、较高的热稳定性等优良的特性,MOF材料已获得了广泛的研究与应用。在大多数应用中,MOF材料通常是以粉末的形式存在的。但在一些特殊应用中,需要MOF材料以膜层的形式被固定在一定的基底上,比如基于MOF材料的分子、离子的选择、催化、传感等器件。为了进一步优化MOF器件的性能,往往可以从微观和介观(膜层形貌、厚度、晶体缺陷)的角度来调整MOF材料的结构性能,并通过一定的方法将其组装成器件,从而实现MOF薄膜器件的性能优化,同时也为研究MOF材料的结构和性能之间的关系构建了一个平台。这里,我们介绍了两种MOF薄膜器件的集成方法:通过先合成-后组装的方法构建微观和介观结构可控的MOF单晶传感器件,实现了MOF材料对气体传感性能的优化;利用原位生长的方法在预处理的玻璃基底上生长致密、均匀的MOF薄膜,并研究其对离子的传导及其可能的传导机制。具体研究内容分为以下三个方面:(1)通过酸碱共调的方法大规模地合成尺寸和缺陷可控的UiO-66晶体,然后利用自组装的方法构建微观性质和介观结构可调的单晶器件从晶体尺寸、缺陷和膜层的介观结构三个方面定量地分析单晶器件的传感性能。(2)利用原位生长的方法在聚多巴胺修饰的玻璃基底上制备混合配体的UiO-66薄膜,研究UiO-66薄膜对质子的传导及其可能的传导机制,并进一步探索-SO3H对质子传输的影响。(3)探究UiO-66薄膜对金属离子的传导,分析其可能的影响因素,探索并验证其可能的传导机制。