2026.08.04
化學反應系列
【MOF 材料設計：從金屬節點、配體選擇到孔道功能化】
【MOF 材料設計：從金屬節點、配體選擇到孔道功能化】
金屬有機框架（Metal–Organic Frameworks, MOFs）是由金屬離子或金屬簇作為節點，與多齒有機配體透過配位鍵建構而成的晶態多孔材料。相較於傳統多孔材料，MOF 的核心優勢在於其結構具有高度可設計性，可藉由金屬中心、配體長度、配位角度及官能基修飾，調控孔徑、拓撲結構、表面化學與吸附選擇性。
■ MOF 的性能決定因素
MOF 的性能並非只取決於高比表面積，更與下列因素密切相關：
- • 金屬節點的配位幾何與氧化態
- • 有機配體的剛性、對稱性與配位位點
- • 孔道內官能基與客體分子的交互作用
- • 框架對水分、酸鹼、溫度及溶劑的穩定性
- • 合成後活化、溶劑交換及缺陷控制條件
■ 常見材料合成方式
在材料開發上，常見合成方式包括：
Solvothermal synthesis｜Hydrothermal synthesis｜Mechanochemical synthesis｜Microwave-assisted synthesis｜Electrochemical synthesis
研究人員可透過反應溫度、溶劑系統、金屬與配體比例、調節劑及反應時間，控制晶體尺寸、缺陷濃度與孔道結構。
一、MOF 研究常見羧酸類配體
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Isophthalic acidCAS No.：121-91-5
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2-Aminoterephthalic acidCAS No.：10312-55-7
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2-(4-tert-Butylphenyl)malonic acidCAS No.：15687-27-1
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Trimesic acidCAS No.：554-95-0
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Phthalic acidCAS No.：88-99-3
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Isonicotinic acidCAS No.：55-22-1
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2-Hydroxyterephthalic acidCAS No.：636-94-2
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Terephthalic acidCAS No.：100-21-0
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2,6-Naphthalenedicarboxylic acidCAS No.：1141-38-4
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2,5-Dihydroxyterephthalic acidCAS No.：610-92-4
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Pyromellitic acidCAS No.：89-05-4
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2,5-Thiophenedicarboxylic acidCAS No.：4282-31-9
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Nicotinic acidCAS No.：59-67-6
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2,6-Pyridinedicarboxylic acidCAS No.：499-83-2
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Picolinic acidCAS No.：98-98-6
二、常見含氮雜環配體
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ImidazoleCAS No.：288-32-4
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2-MethylimidazoleCAS No.：693-98-1
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2,2′-BipyridineCAS No.：366-18-7
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TriethylenediamineCAS No.：280-57-9
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N,N′-CarbonyldiimidazoleCAS No.：530-62-1
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3,3′,5,5′-TetramethylbenzidineCAS No.：54827-17-7
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1,10-Phenanthroline monohydrateCAS No.：5144-89-8
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3-Amino-1,2,4-triazoleCAS No.：61-82-5
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4,4′-BipyridineCAS No.：553-26-4
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1,2-Bis(4-pyridyl)ethyleneCAS No.：13362-78-2
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4,4′-Dipyridyl sulfideCAS No.：2645-22-9
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PyrazineCAS No.：290-37-9
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2,4,6-Trimethyl-1,3,5-triazineCAS No.：823-94-9
三、卟啉與酞菁類配體
卟啉與酞菁類配體具有大環共軛結構、光吸收、氧化還原與金屬配位特性，適合應用於光催化、電催化、氣體活化、化學感測及能源轉換研究。
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Cobalt(II) phthalocyanineCAS No.：3317-67-7
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Tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid hydrateCAS No.：35218-75-8
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Dihydroporphyrin e6CAS No.：19660-77-6
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5,10,15,20-Tetrakis(4-aminophenyl)porphyrinCAS No.：22112-84-1
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Iron(II) phthalocyanineCAS No.：132-16-1
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Zinc tetraphenylporphyrinCAS No.：14074-80-7
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meso-Tetra(4-carboxyphenyl)porphine iron chlorideCAS No.：55266-17-6
四、應用領域與關鍵控制因素
MOF 材料目前已廣泛延伸至氣體吸附與分離、CO₂ 捕捉、氫氣儲存、非均相催化、光催化、電催化、化學感測、藥物載體與電池材料等領域。
實際研究中，除配體與金屬前驅物外，溶劑純度、微量水分、調節劑、活化條件與批次一致性，也會直接影響材料的結晶性與再現性。
景明化工可依研究方向協助搜尋 MOF、COF 與多孔材料開發所需之：
有機配體、含氮雜環化合物、卟啉與酞菁衍生物、金屬鹽、金屬有機前驅物、無水溶劑及特殊合成試劑。
從配體篩選、材料合成到分析驗證，景明陪伴研究團隊建立更穩定且可重現的材料開發流程。
景明化工 ECHO Chemical
