解读诺贝尔化学奖:金属有机框架材料用途广,可吸附二氧化碳
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2025-10-10 10:05:42
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新京报讯(记者张璐)当地时间10月8日,瑞典皇家科学院决定将2025年诺贝尔化学奖授予北川进Susumu Kitagawa)、理查德·罗布森(Richard Robson)以及奥马尔·M·亚吉(Omar M. Yaghi)三位科学家,以表彰其在金属有机框架开发领域的贡献。中国科学院大连化学物理研究所研究员杨维慎接受新京报记者采访,解读了获奖成果的意义。

他表示,金属有机框架(MOFs)是一种多孔材料,三位获奖人对这种材料的研究开创了网格化学这一新的领域。

当地时间10月8日,瑞典皇家科学院,诺贝尔委员会表示,北川进、理查德·罗布森以及奥马尔·M·亚吉三位科学家因开发金属有机框架而获得2025年诺贝尔化学奖。图/IC photo

杨维慎说,金属有机框架由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接,“就像搭积木一样,通过排列组合,可以做出成千上万种金属有机框架材料。这种材料的孔径、表面积和化学环境都是可控的,所以应用范围特别广。”

“目前,这种材料的工业应用比较少,但在化学领域已经开展了大量研究工作。”他举例说,金属有机框架材料可以用来进行气体分离、储存,比如储存氢气甲烷,为氢能汽车储氢提供解决方案。

另外,碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现中国“双碳”目标必不可少的技术手段,金属有机框架材料也可以用来捕集二氧化碳,它的高比表面积意味着拥有更多的吸附位点,可实现较高的二氧化碳吸附容量,减少温室气体排放带来的气候变化问题。

在干旱沙漠地区,天黑后水汽冷凝,这种多孔材料可以吸水,第二天太阳出来以后再把水释放出来,形成纯净的饮用水。在医药领域,这种材料也可以作为药物的载体,把药物精准送到病变部位等。

杨维慎介绍,目前他的团队研究的是利用金属有机框架进行膜分离,“常规方法分离能耗特别高,但是用MOFs膜分离,能耗有时候可以降低90%以上。”

“这几年,一直有预测称诺贝尔化学奖会颁给金属有机框架领域,这次三位科学家获奖可谓众望所归。”他说,该材料在化工、能源、环境以及生物医药等领域有着广阔应用前景。

谈及金属有机框架材料的优势,杨维慎指出其具有极强的可修饰性。“例如,在分离不同气体时,可以调控材料的孔径大小,按需定制。我们也可以根据具体需求,修饰材料的化学性质及表面特性。”他进一步说明,由于吸附、催化或生物医药等应用对化学环境的要求各异,通过材料修饰,科研人员能够灵活调整以满足多样化需求。

编辑 张磊

校对 薛京宁

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