2025年诺贝尔化学奖花落金属有机框架（MOFs）领域的三位科学家，让这种被称为“分子海绵”的新型材料走进了大众视野。对于不少非材料领域的读者来说，MOFs可能还是个陌生的名词，它究竟是什么？能应用在哪些行业？又有哪些高效的制备方法？今天我们就来一一拆解，重点聊聊那艾仪器喷雾干燥技术在MOFs制备中的三个典型案例。

简单来说，金属有机框架（MOFs）是由无机金属中心（金属离子或金属簇）与桥连的有机配体通过自组装形成的多孔晶体材料，具有三维网络结构和大量空腔。它最神奇的地方在于超高的孔隙率（自由空间占比可达90%）和超大的比表面积，一克MOF的内部表面积甚至相当于两个橄榄球场，这让它拥有极强的吸附能力，就像一块能精准捕捉特定分子的“海绵”。更关键的是，通过改变金属离子和有机配体的种类，就能灵活调控MOFs的孔径大小和功能基团，从而适配不同的应用场景，这也是它能在多个行业大展拳脚的核心原因。

从行业应用来看，MOFs的“多才多艺”令人惊叹。在能源化工领域，它是碳捕集与封存（CCS）的核心材料，能高效吸附工业排放中的二氧化碳，巴斯夫已实现规模化生产并应用于钢铁、水泥等行业的减排项目；在生物医药领域，它可作为药物载体实现精准递送和缓释，还能用于吸入制剂的研发；在环保领域，它能高效吸附水体和空气中的污染物，甚至可用于极端环境下的水分收集，被喻为“水分子猎人”；此外，它还在电子材料、气体储存、催化反应等领域拥有广阔前景，比如我国企业研发的MOF材料已作为固态电池电解质进入装车测试阶段。

要让MOFs的优异性能落地应用，高效的规模化制备技术至关重要。喷雾干燥技术凭借工艺简单、干燥快速、可连续生产的优势，成为MOFs制备的热门选择——它能将溶液、悬浮液等物料瞬间干燥成粉状或颗粒状产品，尤其适合热敏性物料，且易于工业化放大。下面我们就通过三个详细案例，看看喷雾干燥技术是如何制备不同类型MOFs的。

第一个案例是空心多晶ZIF-8的 aqueous体系喷雾干燥制备。ZIF-8是MOFs家族中研究最广泛的成员之一，具有优异的化学稳定性和独特的“门控”吸附功能，在气体分离领域应用广泛。传统制备方法难以精准控制其形貌，而科研人员通过 aqueous体系喷雾干燥技术，成功实现了ZIF-8的形貌调控。具体过程为：先配制含锌离子和咪唑类配体的水溶液前驱体，将其送入喷雾干燥设备后，瞬间蒸发的水分使物料形成无定形锌络合物颗粒；随后通过极性有机溶剂活化处理，这些无定形颗粒发生非晶-晶体转变，最终形成空心多晶结构的ZIF-8。这种空心多晶结构大幅提升了ZIF-8的吸附容量和吸附速率，为其在工业气体吸附分离中的应用奠定了基础，而且整个工艺可连续进行，具备大规模生产潜力。

第二个案例是UiO-66-NH₂的绿色规模化喷雾干燥制备。UiO-66-NH₂是一种含氨基官能团的MOFs材料，具有良好的生物相容性和催化活性，在环境修复、药物载体等领域需求迫切。科研团队采用喷雾干燥结合连续流辅助的方法，以水为唯一溶剂，成功实现了UiO-66-NH₂的绿色合成——这解决了传统溶剂热合成方法中有机溶剂用量大、污染严重的问题。制备过程中，科研人员通过调控调节剂乙酸的用量来优化反应动力学，最终在40g规模的实验中，以85%的高收率得到了BET比表面积达1270m²/g的UiO-66-NH₂球形微球。该案例的核心价值在于构建了绿色、可扩展的MOFs制备工艺，为UiO-66-NH₂的工业化应用降低了成本、减少了环境负担。

第三个案例是环糊精基MOFs（CD-MOFs）的喷雾干燥制备及其在吸入制剂中的应用。CD-MOFs由环糊精与金属离子组装而成，具有良好的生物降解性，是药物递送领域的理想载体，尤其适合开发吸入制剂。科研人员通过优化喷雾干燥前驱体的参数（如乙醇体积比、孵育时间、浓度），成功制备出结晶度、孔隙率可调控的CD-MOFs颗粒。值得注意的是，在前驱体中引入抗真菌药物酮康唑后，制备的载药CD-MOFs比表面积较纯CD-MOFs提升了3倍，达到292m²/g，且药物能稳定负载在CD-MOFs的疏水空腔中。更关键的是，喷雾干燥制备的CD-MOFs颗粒呈球形、密度低，几何中位粒径（D50）小于5μm，完全符合吸入制剂的粒径要求；后续通过乙醇改性优化喷雾干燥工艺，产品的气溶胶性能进一步提升，为吸入式药物制剂的开发提供了全新思路。

从这三个案例可以看出，喷雾干燥技术不仅能实现不同类型MOFs的高效制备，还能通过工艺调控优化产品结构和性能，同时兼顾绿色环保和规模化生产需求。随着MOFs材料在更多行业的应用落地，喷雾干燥等高效制备技术将进一步推动其产业化进程。MOFs作为一种可精准设计的“分子海绵”，凭借其独特的结构和性能，正在能源、环保、生物医药等领域掀起技术革新；而喷雾干燥技术则为MOFs的工业化应用提供了可靠的制备方案，两者的结合有望催生更多绿色、高效的新材料应用场景。