今年诺贝尔化学奖授予北川进（Susumu Kitagawa）、理查德·罗布森（Richard Robson）与奥马尔·M·亚吉（Omar M.Yaghi）三位科学家，这不仅是对他们在金属有机框架（MOFs）领域基础研究贡献的高度认可，也标志着该类材料正从实验室走向广泛的产业应用新阶段。由此，全球学术界与产业界的目光再度聚焦于这一革命性材料。

MOFs，即金属有机框架材料，是金属离子或金属簇与有机配体像“搭积木”一样通过配位键自组装形成的周期性结晶多孔材料。相较于传统多孔材料，MOFs在结构与功能上具备显著的可设计性——通过选用不同的金属节点（如铜、锌、铁等）和有机配体，可在分子层面上精确调控材料的孔径大小与化学环境。这不仅使其能够实现极高的比表面积（亚吉教授团队开发的标志性材料MOF-5，1克材料表面积相当于60个网球场的面积），而且金属节点或有机配体作为催化活性中心，还能赋予材料对外部刺激（如温度、压力）的响应能力，从而展现出“智能”功能特性。因此，在过去十余年中，MOFs的研究已从结构探索迈向性能驱动的应用开发，全球众多企业与科研机构也都加速推进其产业化进程。本文将从当前国内外主流生产商视角出发，梳理MOFs在若干关键领域的产业化应用方向与代表性案例。

一、气体吸附与分离

MOFs最成熟的产业化应用之一是在气体吸附与分离领域，尤其在碳吸附、储氢、天然气纯化等方面展现出巨大潜力。下面介绍以下代表案例：

（1）烟气碳捕获——德国巴斯夫（BASF）CALF-20吸附剂

为应对日益严峻的气候变化，利用高效吸附技术捕集二氧化碳已成为关键课题。目前，液态胺吸收法与固态吸附剂是两大主流方案，但均存在明显瓶颈：前者因胺液的强腐蚀性与解吸过程的高能耗而面临运营成本与安全挑战；后者如活性炭与沸石分子筛，则受限于其固定的孔隙结构和较低的吸附选择性。在此背景下，MOFs可通过精确组合金属节点与有机配体，设计出仅允许CO₂分子进入的“分子门”，或在孔道内壁设置优先结合CO₂的位点，从而针对性地高效捕获CO₂分子。

目前，这一科学理念已由全球化工巨头德国巴斯夫成功转化为规模化工业实践，其率先实现了专用于碳捕集的MOFs材料——CALF-20的百吨级规模化生产，且已在加拿大多个水泥厂开展了项目部署。据悉，该产品是由锌离子、1，2，4-三氮唑和草酸根组装而成的三维多孔结构，其比表面积能达到10000 m²/g，远远超过沸石的300-900 m²/g，因此具有极其卓越的吸附容量与选择性。同时，完整的吸附-脱附循环可在约60秒内完成，且其吸附的CO₂仅需85-100℃的低压蒸汽环境即可实现高效脱附，大幅降低了传统工艺的再生能耗，显著提升了捕集效率。除此之外，该材料在经历高达45万次的严苛循环测试后，显示出优异的循环稳定性与湿气耐受性，证明了其具备长期可靠运行的坚固耐用性。

（2）难分离气体分离——蓝壳洁能天然气乙烷分离项目

当然，上述碳捕获思路也可用于用于分离工业上一些分子大小、沸点等物理性质高度相似而难以分离的气体混合物，比如天然气中甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H6）。目前，北京蓝壳洁能通过调节MOFs材料与有机溶剂的类型、配比的调整，已经实现了天然气中乙烷组分的回收，目前该工艺已完成2000Nm³/天的工业示范项目。与目前的低温精馏乙烷回收工艺相比，同等规模项目总投资可降低70%以上，单位乙烷产品能耗可降低23%以上。

（2）储氢——理工清科与氢源智能MOF固态储氢项目

在清洁能源领域，传统高压储氢技术存在安全性不足、容器要求高和成本难题，而MOF通过其纳米级孔道，能在常温低压下实现氢的安全吸附与释放，完美解决了这一瓶颈。在2025年诺贝尔化学奖得主奥马尔·亚吉以及其弟子北京理工大学王博教授的指导下，理工清科与氢源智能联合建设了MOF固态储氢项目，并共同研发的“理工氢源·翠亨1号”无人机，该无人机搭载了全球领先的MOF固体氢电驱动系统，通过物理吸附大量容纳氢气分子，该系统在常温低压条件下稳定运作，质量储氢密度接近10%，驱动无人机续航时长可达同等质量锂电的3倍以上。值得一提的是，氢源智能MOF固态储氢项目已率先实现产业化应用，年产值已达3000万元，完成6亿元估值的B轮融资。而理工清科研究院则已建成国内首个MOF材料批量化制备中试平台，成为全球领先的年产百吨级MOF生产企业之一。

（4）AMC过滤材料

理工清科的“MOFs基AMC过滤材料”突破了高比表面积、活性位点原子级分散等核心技术，解决了半导体行业28nm以下制程芯片生产中气态分子污染物（AMC）过滤的"卡脖子"难题，性能国际领先，对碱性和酸性气体的质量吸附比分别较国际龙头产品提升2倍，已成功应用于中国知名半导体企业，实现了高端过滤材料的国产替代。

（来源：上游新闻）

二、新能源电池

MOFs利用精确设计的孔道结构，能够从微观层面解决电池的关键瓶颈，目前应用主要集中在提升电池的离子传输效率、界面稳定性和能量密度上，如作为固态电解质的核心材料和隔膜涂覆材料、锂离子电池电极添加剂等。（下列序号部分用模板框起来）

（1）固态电解质核心材料

固态电池是下一代高安全电池的重要方向，将纳米MOFs掺入半固态/固态电池及锂金属电池的电解质中，利用其规则孔道可为提供离子传输的“高速公路”，降低界面阻抗，提升离子离子传导效率。

（2）隔膜涂覆

锂电池在充放电过程中会形成的树枝状金属锂晶体，即锂枝晶。锂枝晶生长到一定长度会刺穿电池内部的隔膜，导致正负极直接接触，引发内部短路。而将MOFs涂覆在隔膜表面，利用其均匀的纳米孔道引导锂/钠离子均匀沉积，有效抑制枝晶生长，提升电池安全性。

（3）锂离子电池电极添加剂

MOFs作为电极浆料中的功能添加剂，其特殊孔道和活性位点（如低配位Zr⁴⁺）能优化电解液环境，固定阴离子、促进锂离子传输，从而提升快充性能和循环寿命。

目前，在新能源的产业化应用上，广东碳语新材料、浙江蓝廷新能源、浙江汶纳新材料、岳阳兴长石化等均有产业化布局。

（1）碳语新材料：该企业生产的MOFs材料兼具超高孔隙率均匀孔径以及低密度的优势，在新能源领域产业化应用上表现强劲。而值得一提的是，碳语新材在空调节能、碳捕集上也有相关布局，目前已形成40+品类的MOFs产品库，是全球范围内MOFs品种最丰富的公司之一，同时，也是国内首家实现MOFs千吨级量产的企业，已与多家新能源及环保头部企业达成合作。

碳语新材料适用于多种新能源电池隔膜涂覆的KAR-02聚合物微球SEM图

（2）浙江蓝廷新能源：24年初，蓝廷新能源科技(浙江)有限公司也宣布建成国内首条MOFs材料中试生产线，年产能达10吨，并合成出优质产品，完成了MOFs材料从实验室克级合成向批量生产的技术跨越。

（3）浙江汶纳新材料：该企业由浙江大学杭州国际科创中心（简称科创中心）自主孵育，专注于电池领域应用。今年7月，其MOFs 隔膜产线进入中试运行阶段，年产能达20吨，并与天津中能锂业、宁德新能源等展开合作，预计2026年底实现首款隔膜产品商用。

（4）岳阳兴长石化：作为传统石化企业转型新材料的代表，岳阳长兴石化开发的MOFs材料已进入宁德时代的固态电池评测体系，探索作为新型固态电解质或电极材料的可能性。

三、催化领域

MOFs独特的结构和化学特性使其成为工业领域应用中极具吸引力的多相催化剂，其既可在有机配体中引入特定官能团（如-NH₂、-SO₃H、-COOH等），或在金属节点上构建不饱和配位点，创建具有特定酸碱性或氧化还原性的活性中心，也可利用规整孔道可为催化反应提供独特的微环境，通过空间位阻和传质限制提高反应选择性。目前MOFs在如下几个领域具有较好的产业化前景：

（1）电解水制氢：氢能作为一种清洁能源载体，对实现可持续能源未来至关重要，然而当前氢能主要通过蒸汽甲烷重整（SMR）和煤气化等化石燃料路线生产，其广泛应用仍受限于析氧反应（OER）效率低和催化剂成本高的问题。近期，国家纳米科学中心赵慎龙课题组通过室温电沉积制备工艺在MOFs电极规模化制备及电解水应用方面取得新进展，实现了分钟级快速合成400cm²大尺寸MOFs电极，并将其应用于碱性电解水体系。该电极展现出低至4.11kWhNm^-3H₂的电解能耗，且能够实现长达5000小时的稳定运行，制氢成本接近商业目标，目前处于产业化突破前夕。

（2）轮胎硫化隔离剂：

作为橡胶行业隔离剂领域始终保持领先地位的企业，青岛福诺化工研发了永久性硫化隔离剂，该产品以有机酸金属离子为中心，通过有机羧酸与带反应性基团的有机硅分子配位键交联，自组装形成具有永久性网络结构的有机硅基MOFs材料。其应用于轮胎中，仅需几克材料即可覆盖巨大的轮胎硫化胶囊，形成带空隙的有机硅薄膜——既保留透气性与持续韧力，又能在高温高压环境下避免硫化轮胎与气囊黏连，更可连续承受数百次高温高压工况仍保持防护效果。目前经过实验室海量测试与多家全球轮胎巨头的生产验证，青岛福诺化工已有多种结构的有机硅基 MOFs材料应用于产品端，可根据 PCR（乘用车轮胎）、TBR（载重子午线轮胎）、OTR（工程机械轮胎）等不同品类轮胎的硫化温度、时间差异，定制生产对应型号的永久性胶囊硫化隔离剂。

小结

从当前国内外领先企业的布局来看，MOFs的产业化应用已不再停留于概念，而是已经在气体吸附、新能源和高端催化等领域实现了从样品到产品、从产线到市场的实质性突破，解决上述领域的传统技术瓶颈或开创全新应用场景中。展望未来，随着MOFs材料生产成本持续下降、规模化制备工艺日益成熟，其产业化应用将从目前的示范性项目，加速向更广泛的工业场景渗透。

粉体圈Corange