近日，我室汪骋教授课题组在精确调控二维金属有机单层的横向尺寸方面取得重要进展。相关成果以“Time-resolved Solvothermal Synthesis for Controlling Lateral Size of 2D Metal–Organic Layers”为题，发表在Small Methods（DOI: 10.1002/smtd.202402078）。

（a）一锅法溶剂热合成和 (b)时间分辨溶剂热合成的示意图

金属有机单层（Metal-Organic Layers，MOLs）因其超薄结构和基于分子结构的功能性，在催化、分离以及纳米医学等领域具有重要的应用价值。然而，目前MOLs的横向尺寸多局限于微米级，制约了其应用场景。如何在确保MOLs维持单层结构的前提下，精确控制其横向尺寸是一大挑战。理论上，调控合成条件使得MOLs的成核速度加快，利于通过大量成核降低单体浓度，从而控制材料的最终尺寸，然而过快生长容易导致MOLs产生结构缺陷，甚至生成无定形产物。

为了解决上述问题，汪骋教授课题组提出了一种时间分辨溶剂热合成方法，可高效制备横向尺寸约100纳米的金属有机单层（nano-MOLs）。该方法借助注射泵精准控制反应物的添加时机与速率，实现对体系酸度和反应物浓度的时间序列控制，从而使成核与生长在不同条件下发生，解决合成条件顾此失彼的问题。研究团队在经预热的金属和配体溶液中逐步注入甲酸，随着甲酸不断注入体系，生长速率和后期成核均得到有效抑制，最终获得nano-MOLs。这种时间分辨的溶剂热合成策略具备高度多样性和灵活性，利用该方法成功合成出三种不同配体的nano-MOLs。其中，nano-BTB-MOL在环氧环己烷的开环反应和酰胺键的形成反应中，相较于micro-BTB-MOL展现出更为优异的催化性能。这一发现不仅为纳米尺度MOLs的合成提供了一种高效、可行的新方法，也为催化剂的设计与应用拓展了新的思路与可能性。

该工作在汪骋教授指导下完成，2020级陈佳伟博士和2024级博士生宋宇航为文章的共同第一作者。该研究工作得到国家重点研发计划（2021YFA1502500）、国家自然科学基金（22125502、22461160282、22121001、22071207）、高校基本科研业务费（20720240151、20720220011）等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202402078