MOF 这个冷门小众的专业术语一夜之间被人熟知。这个“金属有机框架”为何值得这个奖项？在中国，这门技术的“商业落地”价值有多大？

什么是 MOF？

金属有机框架材料，是一种由金属离子（或金属簇）作为节点、有机配体（通常含羧基、氨基等）作为连接体，通过配位化学构建出具有稳定、多孔、可调结构的三维晶体网络。

其核心特征有三点：

• 可设计孔隙性：MOF 内部常带有规则的孔道和空腔，其比表面积可以极高，有的几克“粉末”内部表面积可达足球场级别。

• 柔性或“呼吸性”结构：部分 MOF 在吸附或脱附分子时会结构“张合”变形（称为 breathing behavior），这一特性被北川进等人首先证实。

• 多功能可改性：我们可以通过选金属节点、有机配体、辅助基团修饰等手段赋予 MOF 吸附、催化、离子或电子传输等功能。

Richard Robson 最早在概念上设想把金属–配体组合成有序结构（如“分子钻石”结构）。北川进推进可逆气体进入/释放特性、并挑战柔性结构理论。亚吉则将 MOF 的可设计、可稳定化方向推进得更系统。

相比传统多孔材料（如沸石、活性炭、硅胶等），MOF 带来的革新在于“精密设计”和“功能整合”——你可以为目标分子量身定一个孔径、化学环境甚至催化活性位点。

MOF 如何走向实用？

在过去多年里，很多实验室里表现优异的 MOF，一旦置于湿气、水、规模化合成中，就易崩解、成本升高、结构不稳定。

得奖当下，MOF 仍以研究为主，但最新动向已明确指向实用化与跨界整合。

最新报道指出，澳大利亚莫纳什大学的研究团队利用 MOF 构建纳米级流体芯片——这种器件不仅可调控离子传输，还能表现出“忆阻”“阈控”等非线性行为，具备类神经元的“短期记忆”功能。

这种 MOF 基纳米流控器件（称为 h-MOFNT）在极薄层级就实现了电压-电流非线性响应、过渡效应、滞后环路——表现出类似电子器件的行为。

若这种路线成熟，MOF 不再只是“储气、吸附”的材料，而可能插入信息芯片赛道，与传统电子元件形成互补。

MOF 的研究者长期关注的应用包括：

• 气体捕获与储存：如氢气、甲烷、二氧化碳（CO?）捕集
• 水/溶剂吸附与分离：包括水捕获、毒物分离、环境修复
• 催化与传感：借助 MOF 中的活性位点进行催化反应或作为传感器
• 电化学器件：如电池、电容器、电极材料
• 离子传输与分离

目前真正商业化生产的 MOF 属于少数。加拿大公司 Svante 就利用一个名叫 CALF-20 的 MOF 用于水泥厂排放中的 CO? 捕集。

但随着技术路线逐渐明确，材料耐久性、合成成本、规模化制备、结构一致性等问题正被逐个突破。未来的 MOF 会在“材料 + 器件 + 系统集成”方向上产生更多交叉。

为什么中国是最大“先行市场”？

从产业基础、国家战略需求、市场规模与政策环境来看，中国具有应用 MOF 技术的潜力与优势。

庞大的市场基础

中国在碳中和、碳捕集、氢能、环保材料、半导体、新能源等领域的产业布局极为广泛。这意味着在气体净化、CO? 捕集、水处理、分离分子过滤、脱硫脱硝、氢储能等领域，都有广阔的应用需求。MOF 的高选择性、可调孔径、可修饰性，正好与这些需求高度契合。

与此同时，中国拥有极其完整、成本相对低廉的化工、精细化工及材料产业链。这意味着从有机配体、金属前驱体、合成设备、规模化制备，到后端加工、器件封装，中国具备为 MOF 应用提供落地的生态土壤。

政策导向

中国长期将“碳达峰、碳中和、生态环保”纳入国家战略目标。无论是工业排放减碳、CCS（碳捕集、封存与利用）、空气与水治理，还是氢能与能源转型，MOF 所在的“分子筛／催化／吸附／分离”赛道都可能得到政策优先、资金补贴、项目支持。

总体而言，中国在政策、资本、工程能力层面能给予 MOF 应用较高容错率与市场容纳度。

落地方向

在中国，不少大型企业或科研机构能够在水厂、厂区尾气治理、氢能站、储能电池系统中率先采用 MOF 材料或 MOF 组件。这种示范效应可能迅速推动产业化进程。相较于西方国家市场分散、成本较高、监管复杂，中国的集中式推广、规模化试验更具效率。

此外，中国科研团队在 MOF / 功能材料方向本就活跃。许多顶尖团队在材料设计、缺陷工程、计算筛选、协同催化等方向已有成熟积累。获奖效应有望吸引更多资本、人才涌入，使得中国在全球 MOF 商业化赛道中有机会率先布局、率先突破。

事实上，很多行业观察者已在讨论：未来 MOF 技术若要形成产业化、高质量落地，中国将是其最有可能的“第一个市场”。

参考资料：

https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_31741834

https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/en/people/frontrunners/1260/

https://www.nature.com/articles/d41586-025-03195-1

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2025/popular-information/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw7882