研究背景
随着金属有机框架（MOFs）研究的迅速发展，这类材料的商业化引起了广泛关注。MOFs是一种由金属节点和有机配体构建的三维结晶多孔框架，因其具有可调控的表面积、孔径和化学活性，被广泛应用于气体存储、催化、生物医学、传感等领域。然而，尽管MOFs在实验室中展现出优异性能，成功转化为商业产品的案例却寥寥无几。这种现象主要归因于MOFs在商业化过程中面临的若干关键挑战，包括大规模合成的可行性、成形与加工技术的优化、以及在真实环境中的原型开发与合规性问题。此外，在商业化过程中，全面的技术经济分析（TEA）也是必不可少的，以确保成本效益和市场可行性。有鉴于此，美国Numat公司的William Morris团队在“Nature Materials”期刊上发表了题为“Transitioning metal–organic frameworks from the laboratory to market through applied research”的最新研究论文。他们团队在应用研究领域进行了广泛的探索，重点关注五个关键步骤：合成、成形、加工（清洗和活化）、原型开发和合规性。在合成方面，研究者们致力于开发能够实现大规模生产的合成方法，并通过调整配体和金属节点来优化MOFs的性能。在成形和加工环节，研究人员探索了多种成形技术，并优化了清洗和活化过程，以提高材料的性能和稳定性。原型开发则通过在真实环境下测试MOFs的性能，验证其商业化潜力。最后，在合规性方面，研究人员通过严格的测试和质量控制，确保MOFs在商业化过程中能够满足安全和环境标准。
研究亮点
（1）本研究系统地总结了金属有机框架（MOFs）在商业化过程中所面临的关键挑战，并提出了解决这些挑战的五个应用研究步骤。这些步骤包括合成、成形、加工（清洗和活化）、原型开发和合规性。通过这些步骤，可以有效推进MOFs的技术开发和展示。（2）研究通过评估已报道的文献，发现MOFs在更大规模的合成、后处理和成形方面取得了显著进展。同时，还强调了技术经济分析（TEA）的重要性，建议在应用研究的早期阶段进行全面的成本和收益分析。（3）此研究的结果表明，尽管MOFs在基础研究中展现了巨大潜力，但其商业化依然面临诸多挑战。本文的总结为研究者提供了应对MOFs商业化挑战的有效思路和方法。
图文解读
图1： 金属-有机骨架材料Metal–organic frameworks，MOF多样性和商业化考虑。 图2：四种金属-有机骨架材料MOFs的优化合成，以及备选HKUST-1合成条件概述。 图3：通过不同技术处理的微晶金属-有机骨架材料MOF粉末和MOF。
总结展望
本文提供了关于金属有机框架（MOFs）商业化的深刻见解，揭示了从基础研究到实际市场应用的关键步骤和挑战。首先，MOFs的合成、成形、加工（如清洗和活化）、原型开发以及合规性是实现技术开发和展示的五个重要环节。这些步骤不仅决定了MOFs的性能，还影响其商业化的可行性。通过详细讨论这些应用研究步骤，本文强调了全面的技术经济分析（TEA）的必要性，这种分析应全面涵盖成本和收益，以确保技术的经济效益。尽管MOFs在研究中展示了优越的性能和广泛的应用潜力，但其成功的商业化需要克服多个技术和经济障碍。研究人员和企业需要关注从原材料选择到生产规模的每一个细节，确保技术能够满足市场需求并符合相关法规。此外，跨学科合作和资金支持是推动MOFs技术从实验室到市场的关键。通过系统的应用研究和经济评估，MOFs有望在未来实现大规模的商业化应用。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
