超疏水涂层因其防水性、自清洁性能和超低粘附性而受到越来越多的关注[[1], [2], [3], [4]]。它们的性能源于层次化粗糙度与低表面能量的结合[[5], [6], [7], [8]]，这与Cassie–Baxter模型[[9], [10], [11]]一致。各种结构材料如SiO?、炭黑和金属有机框架（MOFs），以及表面能降低剂（SERAs）如烷基硅烷、氟硅烷、PDMS和脂肪酸已被用于实现这些性能[[12], [13], [14], [15], [16], [17]]。报道的系统具有广泛的疏水性范围：用ODTS改性的镍纳米线（169° WCA）[18]、ZnO-SiO?@聚硅氧烷纳米复合材料（160° WCA）、用1-十二烷硫醇改性的铁颗粒（164° WCA）[19]，以及含有氟硅烷的碳-铁/二氧化硅复合材料（152° WCA）[20]。同样，CaCO?/橄榄酸、碳-铁/硬脂酸和二氧化硅/PDMS涂层通常能达到152–169° WCA[[21], [22], [23], [24]]。
尽管HMDS是一种低成本的非氟化替代品，但其短的–CH?基团使得表面能量比典型的氟硅烷（6–18 mN/m）高20–25 mN/m，且其双功能的Si–N–Si结构限制了交联密度[25,26]。因此，要获得高疏水性往往需要消耗大量的HMDS。一些研究在100毫升溶剂中使用了超过1毫升的HMDS，例如1.3毫升HMDS、0.6克SiO?和100毫升溶剂，以达到约180° WCA[27]；在多层结构中则使用了4.7毫升HMDS[28]，这凸显了传统HMDS修饰方法的低效率。
虽然MOFs已被探索用于提高表面粗糙度，但许多候选材料存在局限性：HKUST-1和MOF-5的水稳定性较差，而UiO-66成本高昂且合成难度大[[29], [30], [31], [32], [33]]。ZIF-8由Zn2?和2-甲基咪唑组成，具有优异的稳定性、均匀的约3.4 ?孔隙率，并且能与二氧化硅体系兼容[[34], [35], [36], [37]]。先前的研究如ZIF-8与PDMS的组合（152° WCA）[38]以及用APTES改性的ZIF-8@SiO?（147° WCA）[39]证实了其作为结构添加剂的价值。此外，最近在微弧氧化层上生长的ZIF-8涂层被用于制备超疏水、自清洁复合涂层，显著提高了镁合金的耐腐蚀性[40]。关键的是，通过自模板方法在经过MAO处理的镁合金上构建无氟和无硅烷的ZnO@ZIF-8核壳纳米棒阵列，研究人员实现了154.81°的水接触角和腐蚀电流密度的显著降低[41]。
然而，这些研究仅将ZIF-8视为一种纹理剂，未探索其在硅烷化中的催化作用；为了解决这个问题，我们提出了一种利用ZIF-8的催化活性来减少HMDS使用量同时保持高疏水性的方法。我们系统地优化了ZIF-8@SiO?@HMDS前体的比例，以确定最低有效负载量。随后，通过一系列实验表征（XPS、TGA、FTIR和BET）结合密度泛函理论（DFT）计算，阐明了ZIF-8如何加速硅烷化过程、增加可利用的硅醇基团密度并促进中孔网络的形成。这项工作为制备下一代混合超疏水涂层建立了机制基础和资源高效策略。
