综述：金属有机框架在环境修复中的应用进展：绿色合成、放大策略、技术经济分析和生命周期评估的视角

《Advanced Materials Technologies》：Advancing Environmental Remediation with Metal–Organic Frameworks: Perspectives on Green Synthesis, Scale-Up Strategies, Techno-Economic Analysis, and Life Cycle Assessment

本综述系统阐述了金属有机框架（MOF）在环境修复领域的研究进展。文章聚焦MOF材料在空气和水体污染治理中的独特优势，重点分析了绿色合成工艺（如无溶剂法、机械化学法）如何通过配体功能化和后合成修饰提升材料性能，并结合技术经济分析（TEA）与生命周期评估（LCA）论证其可持续应用潜力。特别以ZIF-67为例，展示了绿色合成对降低环境影响的显著效果，为推进MOF技术从实验室走向工业化提供了重要参考。

　　

金属有机框架：环境修复的新星材料

Abstract

金属有机框架（MOF）是20世纪90年代从配位化学发展而来的一类新兴多孔晶体材料。与传统多孔材料（如沸石和活性炭）相比，MOF在结构多样性和化学功能性方面展现出显著优势。其高度可调的框架结构、巨大的比表面积和丰富的拓扑形态，使其在环境修复领域具有广阔的应用前景。

绿色合成推动可持续发展

为克服传统合成方法中有机溶剂的环境负担，研究者开发了多种绿色合成路线。无溶剂合成通过固态反应直接构建MOF骨架，彻底避免溶剂使用；机械化学法利用机械研磨能量驱动反应，显著降低能耗；微波辅助合成则通过高效加热实现反应加速。这些方法不仅符合绿色化学原则，更通过优化反应路径提升了材料产率。特别值得关注的是，针对ZIF-67的案例研究表明，绿色合成路线能有效降低材料全生命周期环境影响。

精准定制提升修复性能

通过巧妙的配体设计（linker functionalization）和后合成修饰（post-synthetic modification），研究者可精准调控MOF的孔道结构和表面化学性质。例如在重金属吸附方面，引入硫醇等官能团可显著增强对汞离子的捕获能力；在催化降解领域，构建双金属位点MOF能高效活化过硫酸盐降解有机污染物。此外，通过构建MOF-聚合物复合材料和MOF-碳材料 hybrids，既保持了MOF的高活性，又增强了材料的机械稳定性和回收便利性。

技术经济与生命周期评估

系统的技术经济分析（TEA）表明，通过优化原料选择和连续化生产，部分MOF材料的成本已接近传统吸附剂水平。生命周期评估（LCA）则从资源消耗、能源使用和排放角度全面量化了MOF的环境足迹。数据显示，采用水相合成路线的MIL-100系列材料，其全球变暖潜能值较溶剂法降低约60%。这些分析为MOF技术的工业化应用提供了科学依据。

挑战与展望

尽管MOF材料展现出巨大潜力，但仍面临长期稳定性、大规模生产成本和工程化集成等挑战。未来需要加强产学研合作，重点开发适用于恶劣环境的稳定化MOF材料，建立标准化性能评价体系，推动MOF技术从实验室走向实际应用，为环境污染治理提供新一代解决方案。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。