有机骨架材料：COFs、MOFs应用场景及厂商梳理

前言：10月8日，2025年诺贝化学奖揭晓，授予金属有机骨架（MOFs）开发相关研究。

一. 有机骨架材料

有机骨架材料是一种通过分子间作用力（如共价键、配位键、氢键）形成的晶态多孔材料，其高比表面积、可调孔隙结构具备多种独特功能特性。

骨架材料近年来一直是全球研究热点，代表性材料包括COFs、MOFs、HOFs等。

（1）COFs（共价有机骨架）：由轻质元素（C、H、O、N、B等）通过共价键连接而成。

（2）MOFs（金属有机骨架）：由金属离子/簇、有机配体通过配位键连接而成。

（3）HOFs（氢键有机骨架）：通过分子间氢键构筑而成。

二. COFs解析

COFs也称为有机沸石，是由轻元素通过共价键构建的二维或三维多孔材料，结构精准可解析、结构设计灵活。

（1）特点：功能可定制（如引入氨基、羧基等活性位点）、高比表面积、热稳定性高、化学耐受性强、成本可控（不含金属元素）。

（2）原材料：有机单体（如苯二甲醛、对苯二酚、卟啉衍生物）、催化剂（如盐酸、哌啶）。

（3）制备工艺：主流为溶剂热法（单体混合→反应结晶→洗涤干燥）。

（4）应用场景：固态电池（固态电解质）、环境治理（水处理）、催化剂（光催化产氢）、海水淡化膜、药物载体。

（5）国内头部：宝丽迪（子公司耀科新材为国内首家COFs吨级量产）、百合花（COFs中试）。

三. MOFs解析

MOFs是由无机金属离子和有机配体组装而成的多孔配位聚合物，兼具无机材料的刚性、有机材料的柔性。

（1）特点：超高比表面积、孔道可调、多功能性，但水热稳定性较差。

（2）原材料：金属盐（如硝酸锌、硫酸铜、氯化锆）、有机配体（如羧酸类、咪唑类）。

（3）制备工艺：溶剂热法、液相扩散法、微波法。

（4）应用场景：气体吸附（氢气存储、二氧化碳捕集）、催化剂（烯烃氢化）、药物载体、传感器（气体/生物分子检测）。

（5）国内头部：岳阳兴长（MOFs量产）、金宏气体（MOFs中试）。