1、MOF新材料產業現狀及發展策略鄭明月 盧國勝1 MOF新材料的性能及用途1.1 MOF新材料的定義金屬有機骨架（MetalOrganic Frameworks，MOF）材料是由無機結構單元（金屬離子或金屬簇）與有機配體（羧酸、磷酸酯或含氮配體等）通過配位鍵連接而成的，具有周期性網狀結構的新興多孔功能材料。MOF中的有機配體稱為連接體（linkers），金屬離子或簇稱為節點（nodes），由二者自組裝為有周期性結構的配位化合物。1.2 MOF新材料的起源與發展美國加州大學伯克利分校的Omar M.Yaghi教授研究小組首先發現并命名MOF新材料，并于1995年將此項成果在Nature雜志上進行報

2、道。國外研究團隊包括美國Williams研究組、Jeffery Long研究組、林文斌教授研究組、周宏才教授研究組；法國的Grard Frey研究組；日本的M.Fujita（藤田誠）研究組和Susumu Kitagawa（北川進）研究組等一批科學家陸續報道了MOF新材料的合成以及在催化、生物及氣體吸附等方面的應用。技術進展狀況。目前，MOF新材料的合成方法主要有溶劑（水）熱合成法、微波合成法、聲化學合成法、機械化學合成法、噴霧干燥合成法和微通道連續合成法等，實驗室已經合成了80 000多種MOF材料，但是尚未實現統一的分類。1.3 MOF新材料的性能及應用領域從材料性能來看，MOF新材料具有可

3、設計的豐富的結構類型，低密度、永久孔洞、超高的比表面積（1g MOF材料的表面積有一個足球場大小）和可功能化的孔空間等特性。從應用領域來看，MOF新材料可應用于能源存儲（氫氣儲存、甲烷存儲、儲水）、吸附與分離（二氧化碳捕獲、工業氣體分離、空氣凈化、廢水處理）、催化（熱催化、光催化、電催化）、傳感、生物醫藥（藥物運輸、血液透析、光動力療法）等領域。從市場規模來看，有數據顯示，2022年MOF全球市場規模為2億美元，2026年將增加至8.38億美元，擴大4.19倍。2 國內外MOF新材料的研究和產業化對比2.1 國外MOF新材料應用領域廣，產業化程度較高英國MOF Technologies 公司由

4、University of St Andrews創立，與全球創傷治療中心和醫療設備制造商合作，進行泌尿導管抗菌披覆膜和水果保鮮膜等產品開發。美國NuMat Technologies公司等與美國國防高級研究計劃局合作，利用MOF捕捉空氣中的水分，制作飲用水；與半導體行業、醫療保健以及工業領域等多家企業合作，推出了儲存電子工業中使用的有害氣體的產品和氣瓶IONX；與Decco合作推出了用來吸附乙烯的產品“TruPick”，延長果實保存時間。2022年NuMat Technologies公司獲得由OS Fund領投的1 240萬美元B輪融資。Mosaic Materials公司業務是二氧化碳分離工藝

5、的商業化生產，與加拿大Svante公司合作對燃煤電廠煙氣進行試點示范。EnergyX公司與奧斯陸大學成立的ProfMOF公司，涉及可再生能源以及大規模鋰離子生產和電池儲能項目的開發。日本豐田實驗室開展MOF在包括鋰離子電池在內的電池領域的應用研究。Ohara Paragium Chemical公司與東京大學合作，將MOF與活性炭結合造粒，制作出日本首個商業化顆粒產品（Tablet），用于瞬間除臭劑制品和空氣凈化器。日本氟工業株式會社（Nippon Fusso）為保護化工廠使用的金屬儲存罐表面的涂布，實現了MOF的實用化。源自京都大學的初創企業Atomis提供了采用京都大學特聘教授北川進的技術的

6、材料。日本科學技術振興機構的低碳社會戰略中心，推動“直接空氣碳捕獲（DAC）”，成本有可能大幅下降。德國巴斯夫公司（BASF）通過與Yaghi和福特汽車合作，推出甲烷的MOF儲存體系，低氣壓下能儲存更多甲烷，擴大容器燃料填充量。巴斯夫一直開發用于氣體分離和儲藏、水吸收等的多種MOF新材料，并不斷向能源、汽車和電子等廣泛行業推廣。2.2 我國MOF新材料產業處于起步階段，產業成熟度亟需提高一是空氣凈化產業起步較早。2022年北京理工大學教授王博團隊的MOF新材料空氣凈化項目落戶嘉善新科技產業園，并計劃打造一個智能材料的產業集群，但項目成熟度不及預期。二是部分企業源自納米材料企業。功能納米材料研制

7、與銷售企業具備技術、人才、研發、市場及生產優勢，拓展MOF材料業務難度小，成功率較高。例如江蘇先豐納米材料科技有限公司、杭州禾石新材料科技有限公司等企業，先后開展MOF新材料生產業務。三是初創企業研發能力強，規模小。初創企業的核心研發團隊主要來自中科院、上海交通大學、美國西北大學等國內外名校，普遍年輕，創新能力強，具備持續研發動力，但企業規模普遍不大，研發條件相對單薄。例如上海常葳實業發展有限公司、上海楷樹化學科技有限公司等。2.3 MOF新材料產業的發展痛點一是產業化種類少。目前應用于商業的MOF材料種類較少，產業界仍然缺少批量的技術驗證，多數產品停留在基礎研究和中試階段。二是成本高。MOF

8、新材料前體成本較高，制備方法耗能較高，節能、高效制備工藝不成熟，工業化生產不具成本優勢。三是使用效果不佳。多數MOF新材料機械強度較低、熱穩定性差；單一性能良好，綜合性能差，使用效果達不到預期。2.4 我國MOF新材料產業與國外的主要差距一是技術成熟度低。我國MOF新材料研究起步晚，核心成員多為國外專家的學生或合作伙伴，技術成熟度低，核心專利較少。二是產業化領域窄。美國、日本等國的MOF新材料應用在催化、儲能、生物醫藥、氣體吸附分離、傳感器等多領域，我國研究領域廣泛，但產業化只在氣體吸附分離等少數領域。三是投資規模小。我國天使投資成熟度較低，更不擅長新材料投資，投資人專業度不夠，MOF新材料投

9、資項目少，單體項目投資額度低。四是大集團引領不足。我國MOF新材料的研發和產業化過程中新材料、化工和有色金屬大集團幾乎沒有參與，難以發揮德國巴斯夫和美國霍尼韋爾此類跨國集團對新產業發展的強大推動作用。3 對策建議3.1 適當增大研發投入，提高產業成熟度一是設立研發課題。在不同層面設立MOF新材料研發及全面應用研發課題，夯實新材料研發基礎，為全面產業化做好準備。二是加大國際研發合作。擴大與美國、日本、歐洲的高校及科研院所的合作廣度和深度，培養更多研發人才，交流更多創新理念和思路，開拓MOF新材料更深、更廣的研究領域。三是實施共享研發。在全國范圍實施“實驗器材共享計劃”，先試點，通過金融租賃、集中

10、經營等多重手段，將域內盡量多的大型實驗裝備（特別是基礎實驗和檢測設備）盤活、共享，徹底解決企業（特別是中小企業）設備買不起、研發成本高問題。最后總結經驗，在全國推廣。3.2 做好產研對接，擴大產業化領域一是研發人員創辦企業。鼓勵一線研發人員直接或以技術入股形式創辦企業，明確研發人員與所在單位在項目盈利后的分成機制，位科學家鋪平由研發到產業的道路。二是鼓勵企業與研發人員聯合。MOF新材料應用企業主動與相關領域研究人員結合（包括引進國外團隊），開拓產業領域，開闊應用場景，為相關企業創造更大效益。三是引進國外相關領域企業。在產業空白領域引進國外相關企業，以合資或股權合作的形勢填補國內空白，補齊短板，

11、再逐步實現規模產業化。3.3 創新基金投資模式，增加產業投資規模一是地方產業基金參與投資。推廣合肥京東方股權投資經驗，引導地方政府（特別是地級市一級政府）成立產業引導基金（母基金）和細分產業基金（子基金），并合理放寬考核制度（實施黑名單制），為地方產業引進增量，為MOF新材料產業落地提供更好環境（但在發展痛點解決之前，要防止MOF新材料產業過熱）。二是私募基金加快成長。創新私募基金管理辦法，學習歐美國家私募基金管理模式，在合理控制風險的前提下，賦予基金更靈活的投資額度和投資自由度。三是做好基金經理專業知識培訓。對基金經理進行相關投資領域的專業知識培訓和產業動向培訓，讓基金經理具備一定的行業理解

12、能力和辨析能力，為產業投資順利落地創造條件。3.4 變革合作模式，大企業主導新產業發展一是大集團成立新產業投資部。鼓勵事業大集團成立與主業相關的新產業投資部，專注于相關領域的股權投資，為企業發展尋找增新長極。二是大集團積極并購新產業的中小企業。新興產業的初創企業規模小、抗風險能力差，依托大企業可以提高創業的成功率，為新產業的發展提供更大動能。三是加大國際企業交流。國內大企業，特別省民營企業，積極借鑒跨國集團的新業務個板塊的發展經驗，摸索適合自己的新產業開拓之路。10.19599/j.issn.1008-892x.2022.02.007參考文獻1 蔡詩怡，李津瑜，吳麗霞，等.金屬有機框架材料在鋰硫電池的應用前沿進