金属有机框架物(MOFs)因其巨大的比表面积,孔隙大小均匀可调和性质多样等特点已经成为很有前景的多孔晶体材料,并且在气体分离、化学传感、催化和制备光学器件方面都具有潜在应用。另外,为了进一步丰富或扩展MOFs的功能化,通过将不同类型的功能性材料引入MOFs形成复合材料获得新的而原有MOFs本体所不具备的特性,目前主要采用溶液扩散、气相渗透和原位包裹的方法将功能基元引入MOFs主体中。这些方法受功能基元尺寸其表面特性限制并不可避免的会在MOFs外表面形成非选择性沉积,且MOFs框架在纳米粒子形成过程中可能会坍塌,另外只能形成粉体状材料。而MOFs薄膜的制备及功能化将为其在薄膜器件中的应用提供基础。目前金属有机框架物薄膜绝大多数是采用较高温度含有机溶剂的二次生长法在无机平面基底上制备的,且厚度较厚不利于获得高通量的气体分离膜。因此,如何实现MOFs薄膜的低温无毒溶剂快速制备及功能化就成为当前研究的难点和方向。本论文主要开发了几种以高活性氢化物纳米线为前金属源,实现多种MOFs薄膜在室温及水和酒精体系的制备及功能化,分别获得自支持的、取向控制的、负载在高分子中空纤维膜上的、以及可同时兼具催化反应及分离功能的MOFs薄膜。为MOFs薄膜的绿色制备及功能化应用提供了支持。具体工作总结如下：1.室温下在水／乙醇溶液中利用氢氧化铜纳米线合成了HKUST-1自支持薄膜。随后,在室温下通过压力辅助的工艺在40分钟内就可以在聚氟乙烯中空纤维的曲面上合成连续共生的HKUS T-1膜,此方法可以大批量生产。并经过调整参数,利用室温下在多孔基底上制备不同形貌HKUST-1晶种,详细研究了其对二次生长的HKUST-1薄膜性能的影响。此外,利用氢化物纳米线多孔阳极氧化铝上诱导生长的取向MIL-110纳米棒阵列作为异质晶种及其钉扎作用,获得了连续、无裂纹,良好共生HKUST-1薄膜。上述HKUST-1薄膜均表现出良好的气体分离性能。2.开发了一种通用的功能化MOFs的预包埋及受限转化法,即在室温下将带正电的氢氧化物纳米线与带负电的功能基元形成复合前驱物薄膜,然后与有机分子反应1-2小时,即可获得相应功能基元功能化的MOFs薄膜。氢氧化物纳米线不仅起到金属源的作用,同时也能使功能粒子均匀分散并固定在前驱体薄膜中,这是制备功能粒子均匀分布的MOFs薄膜中的关键。这种薄膜可以将功能粒子的性能和MOFs的性能相结合,形成带有新协同性能的复合薄膜,可是MOFs在催化膜反应器,柔性电子设备及生物传感等方面获得应用。3.为实现金属有机框架物薄膜的晶面控制的分离性能,制备了三种有着不同取向,暴露特定晶面的具有不同大小窗口的HKUST-1膜。探究了不同暴露晶面HKUST-1薄膜性能和气体分离系数的差异,当窗口大小为0.46nm时表现出明显的对CO2/C3H8混合物尺寸筛分特性。4.在40 ℃下通过有机配体辅助蚀刻工艺制备了介孔HKUST-1晶体、大孔HKUST-1晶体和良好共生介孔HKUST-1薄膜。在接近10 kPa压力下,分级介孔结构的HKUST-1薄膜能够有效增加比表面积和介质扩散传输过程并显著提高其对CO2吸附能力。这对于烟道废气中的C02吸附非常有前景,因为烟道废气中CO2分压一般分压一般为约10 kPa。