MOF材料获诺贝尔奖 中国可借鉴其环保应用

瑞典皇家科学院将今年的诺贝尔化学奖授予日本科学家北川进、英国科学家理查德·罗布森以及美籍约旦裔科学家奥马尔·亚吉，以表彰他们开发了一种全新的分子架构技术。这种被称为金属有机框架（mof）的材料，由带正电的金属离子与有机分子连接而成，形成具有广阔内部空间的晶体结构。mof不仅能高效捕获和储存气体或水分子，还能催化化学反应并传导电流，在解决全球性环境问题上展现出革命性潜力。

mof的实际应用前景极为广阔，包括从沙漠空气中提取饮用水、捕获二氧化碳（co2）、从废料中提取稀土元素以及净化受污染的水源。三位获奖者今年分别为74岁、88岁和60岁，将平分1100万瑞典克朗（约合人民币623万元）的奖金。这一成就标志着化学合成领域从“发现分子”向“构建分子建筑”的重大范式转变。

罗布森在1974年通过观察教学模型中球与杆的连接方式，萌生了利用原子间键合特性构建新化学结构的灵感。1989年，他尝试用铜离子和四臂有机分子替代碳原子，成功构建了具有宽敞空腔的有序晶体，尽管当时结构尚不稳定。随后，北川进在1992年进一步探索，于1997年成功开发出能可逆吸附和释放甲烷、氧气及氮气的mof结构，并发现了具有“呼吸”特性的柔性晶体，即吸水膨胀、失水收缩。

亚吉团队则在1995年攻克了稳定性难题，开发出能在350摄氏度高温下保持稳定的二维钴连接结构，并首次提出了“金属有机框架”这一术语。1999年，他宣布的mof材料在仅几克（约方糖大小）的体积下，表面积竟相当于一个足球场，实现了气体存储能力的巨大突破。基于这一发现，亚吉创立了atoco公司，致力于利用mof技术解决水资源短缺和碳捕获等气候危机核心问题。

在巴西，圣保罗大学化学研究所的丽亚内·罗西教授正致力于将mof技术推向实用化。她指出，目前mof在氢气及二氧化碳吸附系统方面仍处于早期阶段，但研究团队正从实验室合成向规模化生产过渡，采用无溶剂的机械化学法（如研磨）来制备材料。罗西团队更在农业领域进行了大胆尝试，与圣保罗州立大学及初创企业合作，开发基于铁、氮、磷等土壤天然成分的mof材料，用于改良土壤结构并提升甘蔗的光合作用效率与生物量，同时增强土壤的固碳能力。

在水处理方面，圣保罗联邦大学的克里斯蒂安·阿鲁达团队利用mof的光催化特性，成功将水中的药物残留、激素及异味物质进行富集并降解。该团队正计划与圣保罗水务公司（sabesp）合作，将这一化学系统集成到小型反应器中进行实地测试。此外，中国计量科学研究院的专家也高度评价了亚吉团队在纳米催化结构开发上的突破性进展，认为其严谨的计量学研究为材料科学树立了新。

亚吉的获奖故事尤为励志，他出身于约旦的巴勒斯坦难民家庭，童年在拥挤的居所中偶然发现分子模型书籍，从此立志“建造美丽的东西”。如今，这一愿景已转化为改变世界的科技力量。对于中国行业从业者而言，mof技术的成熟标志着材料科学从实验室走向产业化的关键节点，特别是在双碳目标背景下，中国在碳捕获、绿色农业及水处理领域的研发投入应重点关注此类多孔材料的规模化制备工艺，这不仅是技术追赶的机遇，更是引领全球绿色技术变革的潜在赛道。