研究背景
隨著金屬有機框架（MOFs）研究的迅速發展，這類材料的商業化引起了廣泛關注。MOFs是一種由金屬節點和有機配體構建的三維結晶多孔框架，因其具有可調控的表面積、孔徑和化學活性，被廣泛應用于氣體存儲、催化、生物醫學、傳感等領域。然而，盡管MOFs在實驗室中展現出優異性能，成功轉化為商業產品的案例卻寥寥無幾。這種現象主要歸因于MOFs在商業化過程中面臨的若干關鍵挑戰，包括大規模合成的可行性、成形與加工技術的優化、以及在真實環境中的原型開發與合規性問題。此外，在商業化過程中，全面的技術經濟分析（TEA）也是必不可少的，以確保成本效益和市場可行性。有鑒于此，美國Numat公司的William Morris團隊在“Nature Materials”期刊上發表了題為“Transitioning metal–organic frameworks from the laboratory to market through applied research”的最新研究論文。他們團隊在應用研究領域進行了廣泛的探索，重點關注五個關鍵步驟：合成、成形、加工（清洗和活化）、原型開發和合規性。在合成方面，研究者們致力于開發能夠實現大規模生產的合成方法，并通過調整配體和金屬節點來優化MOFs的性能。在成形和加工環節，研究人員探索了多種成形技術，并優化了清洗和活化過程，以提高材料的性能和穩定性。原型開發則通過在真實環境下測試MOFs的性能，驗證其商業化潛力。最后，在合規性方面，研究人員通過嚴格的測試和質量控制，確保MOFs在商業化過程中能夠滿足安全和環境標準。
研究亮點
（1）本研究系統地總結了金屬有機框架（MOFs）在商業化過程中所面臨的關鍵挑戰，并提出了解決這些挑戰的五個應用研究步驟。這些步驟包括合成、成形、加工（清洗和活化）、原型開發和合規性。通過這些步驟，可以有效推進MOFs的技術開發和展示。（2）研究通過評估已報道的文獻，發現MOFs在更大規模的合成、后處理和成形方面取得了顯著進展。同時，還強調了技術經濟分析（TEA）的重要性，建議在應用研究的早期階段進行全面的成本和收益分析。（3）此研究的結果表明，盡管MOFs在基礎研究中展現了巨大潛力，但其商業化依然面臨諸多挑戰。本文的總結為研究者提供了應對MOFs商業化挑戰的有效思路和方法。
圖文解讀
圖1： 金屬-有機骨架材料Metal–organic frameworks，MOF多樣性和商業化考慮。 圖2：四種金屬-有機骨架材料MOFs的優化合成，以及備選HKUST-1合成條件概述。 圖3：通過不同技術處理的微晶金屬-有機骨架材料MOF粉末和MOF。
總結展望
本文提供了關于金屬有機框架（MOFs）商業化的深刻見解，揭示了從基礎研究到實際市場應用的關鍵步驟和挑戰。首先，MOFs的合成、成形、加工（如清洗和活化）、原型開發以及合規性是實現技術開發和展示的五個重要環節。這些步驟不僅決定了MOFs的性能，還影響其商業化的可行性。通過詳細討論這些應用研究步驟，本文強調了全面的技術經濟分析（TEA）的必要性，這種分析應全面涵蓋成本和收益，以確保技術的經濟效益。盡管MOFs在研究中展示了優越的性能和廣泛的應用潛力，但其成功的商業化需要克服多個技術和經濟障礙。研究人員和企業需要關注從原材料選擇到生產規模的每一個細節，確保技術能夠滿足市場需求并符合相關法規。此外，跨學科合作和資金支持是推動MOFs技術從實驗室到市場的關鍵。通過系統的應用研究和經濟評估，MOFs有望在未來實現大規模的商業化應用。Wright, A.M., Kapelewski, M.T., Marx, S. et al. Transitioning metal–organic frameworks from the laboratory to market through applied research. Nat. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-01947-4
