【21世紀經(jīng)濟報道】北理工王博教授團隊研發(fā)MOF新材料年內(nèi)實現(xiàn)空氣凈化行業(yè)商用
發(fā)布日期：2017-03-09 供稿：21世紀經(jīng)濟報道 編輯：楊晶 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標題：MOF新材料年內(nèi)實現(xiàn)商用 空氣凈化行業(yè)面臨洗牌
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行業(yè)技術(shù)壁壘被打破后，空氣凈化行業(yè)有望重新洗牌。
2月26日，21世紀經(jīng)濟報道記者從北京理工大學(xué)獲悉，該校化學(xué)與化工學(xué)院王博教授團隊成功將金屬有機骨架化合物（MOFs）材料應(yīng)用于空氣過濾。經(jīng)驗證，該材料在室溫下對PM2.5的濾出率高達99.5%，且只在200℃的條件下凈化效率才會發(fā)生少量折損。據(jù)王博透露，此項技術(shù)將應(yīng)用于民用過濾器材及汽車空調(diào)濾芯等產(chǎn)品中，團隊正在與空氣凈化行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)洽談合作事宜，預(yù)計今年就會有產(chǎn)品問世。
值得注意的是，目前空氣凈化行業(yè)仍不成熟，品牌數(shù)量繁多，但部分規(guī)模較小的企業(yè)已經(jīng)被淘汰出局，而且進入的品牌逐年減少，行業(yè)集中度逐年上升。“更重要的是，空凈行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新不足，產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢一直是行業(yè)共識。”福建一環(huán)保企業(yè)從業(yè)人員告訴記者，新材料的問世及應(yīng)用將使行業(yè)現(xiàn)有的競爭格局發(fā)生變化。
何為MOF？
MOF全稱為Metal-Organic Framework，是指一類新型無機材料與有機高分子單體的原子級別復(fù)合物。這類材料具有發(fā)達的納米級孔道，單位MOF材料其孔道為1.12納米。而通過大量單位MOF聚合形成的三維網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu)具有相對較大的比表面積，能用于儲存大量氣體分子，通過調(diào)整孔道尺寸、形狀及結(jié)構(gòu)可進一步篩選不同類型的氣體分子。
那么，該種新型材料如何實現(xiàn)PM2.5及有害氣體的捕獲及降解呢？
以PM2.5為例，它本質(zhì)上是一種含有液體、揮發(fā)性有機化合物（VOC）以及固體的氣溶膠。王博團隊研發(fā)的這種新型材料，會先用MOF的自身靜電荷捕捉PM2.5，堿性官能團將捕獲液體分子及VOC進入孔道。如此一來，通過MOF膜的過濾，氣溶膠只剩下固體成分殘留在膜表面，只需用水即可清理。
據(jù)介紹，王博團隊在MOF材料上的研究已持續(xù)13年，光將MOF材料成功研制成膜狀就進行了6年。“因材料處于50納米級以下時，使其聚合成膜狀將呈現(xiàn)出新的特質(zhì)，我們花費了大量時間對各種特性進行研究，目前能實現(xiàn)將MOF膜以生長的方式附著在紡織物、泡沫材料、塑料材料等不同的基材表面。”王博表示，相較于市面上常采用的無紡布、靜電布、HEPA、復(fù)合玻纖、活性炭等過濾網(wǎng)選材來說，MOF膜的空氣通透性及使用壽命都更好。
“一般而言，市場上普遍通過增加過濾網(wǎng)的厚度及密度來提高過濾效率，但與此同時會大大降低空氣通透性，材料空氣阻力變大會使得空氣凈化器產(chǎn)生巨大的噪音，進一步影響其使用壽命。”王博解釋稱，“事實上這是一個平衡的過程，我們所實現(xiàn)的是在保證其高凈化率的同時能盡量提高空氣通透性，以此降低能耗、延長器材使用壽命，并且解決了一直為人們所詬病的噪音問題。”據(jù)了解，以MOF材料制作的過濾網(wǎng)將空氣阻力從200Pa降低到了30Pa，如果該種材料成功運用到空氣凈化器過濾網(wǎng)的制作，將大大提高空氣凈化器的使用效率及壽命。
除此之外，在有害氣體降解方面，市場上常采取TiO2作為光觸媒，該種材料催化降解作用的發(fā)生需要12小時以上，且需在紫外線條件下才能保證降解正常進行。“但紫外線成本相對高昂，因此我們團隊花了大量時間解決反應(yīng)發(fā)生條件的問題，目前來說這種材料在日光下就能對有害有機物進行催化降解，且反應(yīng)速率相對其它光觸媒而言更加快。”
行業(yè)競爭格局未定
但不可否認的是，MOF材料的制作成本相較于市場上的其它材料而言更為高昂，加上空氣凈化行業(yè)仍舊是多元競爭的格局，這無疑為MOF膜的商業(yè)化進展增加了難度。
王博也坦言，目前空氣凈化市場因霧霾問題再次變得火熱，但一直以來，濾芯與空氣凈化器成品差價十分巨大。“事實上，各大廠商為了推廣自己的產(chǎn)品都花費了大量的資金在渠道推廣及產(chǎn)品營銷上，濾芯的成本也就在總成本的20%左右。”因此，雖然新材料制作成本相對較高，但仍有十分可觀的利潤空間去開發(fā)市場。
“夸大的廣告營銷策略使得公眾對空氣凈化產(chǎn)品的認知與實際功效產(chǎn)生了偏差，這也為新材料進入市場增加了不確定性。”上述福建環(huán)保企業(yè)從業(yè)人員認為，空凈行業(yè)雖然在過去兩年間淘汰了一批不合格品牌，但是行業(yè)內(nèi)品牌數(shù)量依舊眾多，競爭格局仍不明朗。
從奧維云網(wǎng)推總數(shù)據(jù)來看，2015年理論合計有1006個品牌，實際在銷883個品牌，淘汰123個品牌；2016年理論合計有982個品牌，實際在銷714個品牌，淘汰了268個品牌。可以預(yù)見的是，空氣凈化行業(yè)正加劇洗牌。
事實上，技術(shù)創(chuàng)新不足的問題仍舊阻礙著空氣凈化行業(yè)的進一步發(fā)展。2016年凈化器上市機型零售額貢獻度中，主要還是2014年及以前上市的機型，2016年上市的機型僅占四分之一左右。
“行業(yè)的相關(guān)參數(shù)及標準還需要進一步提高，這樣才能促進科技創(chuàng)新。”王博認為，現(xiàn)階段隨著一批有技術(shù)含量的產(chǎn)品涌入市場，未來以MOF為過濾網(wǎng)制作材料的產(chǎn)品將憑借自身優(yōu)良的性能經(jīng)受住市場的檢驗。
隨著2016年3月我國空氣凈化器新國標正式實施，空氣凈化器行業(yè)的門檻得到大幅度提高。以目前的發(fā)展形勢來看，在新國標體系下，空氣凈化器市場正經(jīng)歷著洗牌。受制于企業(yè)規(guī)模、營銷模式和銷售渠道等方面因素的影響，大多數(shù)中小型企業(yè)在未來的發(fā)展中將遭遇不同程度的阻力，品牌間的并購和整合將會加速。
從這一點來說，王博團隊正趕上了好時候。
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