空气净化MOF新材料年内实现商用

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     北京理工大学化学与化工学院王博教授团队成功将金属有机骨架化合物（MOFs）材料应用于空气过滤。经验证，该材料在室温下对PM2.5的滤出率高达99.5%，且只在200℃的条件下净化效率才会发生少量折损。据王博透露，此项技术将应用于民用过滤器材及汽车空调滤芯等产品中，团队正在与空气净化行业内相关企业洽谈合作事宜，预计今年就会有产品问世。
　　值得注意的是，目前空气净化行业仍不成熟，品牌数量繁多，但部分规模较小的企业已经被淘汰出局，而且进入的品牌逐年减少，行业集中度逐年上升。“更重要的是，空净行业技术创新不足，产品更新换代缓慢一直是行业共识。”福建一环保企业从业人员告诉记者，新材料的问世及应用将使行业现有的竞争格局发生变化。
　　何为MOF？
　　MOF全称为Metal-Organic Framework，是指一类新型无机材料与有机高分子单体的原子级别复合物。这类材料具有发达的纳米级孔道，单位MOF材料其孔道为1.12纳米。而通过大量单位MOF聚合形成的三维网络框架结构具有相对较大的比表面积，能用于储存大量气体分子，通过调整孔道尺寸、形状及结构可进一步筛选不同类型的气体分子。
　　那么，该种新型材料如何实现PM2.5及有害气体的捕获及降解呢？
　　以PM2.5为例，它本质上是一种含有液体、挥发性有机化合物（VOC）以及固体的气溶胶。王博团队研发的这种新型材料，会先用MOF的自身静电荷捕捉PM2.5，碱性官能团将捕获液体分子及VOC进入孔道。如此一来，通过MOF膜的过滤，气溶胶只剩下固体成分残留在膜表面，只需用水即可清理。
　　据介绍，王博团队在MOF材料上的研究已持续13年，光将MOF材料成功研制成膜状就进行了6年。“因材料处于50纳米级以下时，使其聚合成膜状将呈现出新的特质，我们花费了大量时间对各种特性进行研究，目前能实现将MOF膜以生长的方式附着在纺织物、泡沫材料、塑料材料等不同的基材表面。”王博表示，相较于市面上常采用的无纺布、静电布、HEPA、复合玻纤、活性炭等过滤网选材来说，MOF膜的空气通透性及使用寿命都更好。
　　“一般而言，市场上普遍通过增加过滤网的厚度及密度来提高过滤效率，但与此同时会大大降低空气通透性，材料空气阻力变大会使得空气净化器产生巨大的噪音，进一步影响其使用寿命。”王博解释称，“事实上这是一个平衡的过程，我们所实现的是在保证其高净化率的同时能尽量提高空气通透性，以此降低能耗、延长器材使用寿命，并且解决了一直为人们所诟病的噪音问题。”据了解，以MOF材料制作的过滤网将空气阻力从200Pa降低到了30Pa，如果该种材料成功运用到空气净化器过滤网的制作，将大大提高空气净化器的使用效率及寿命。
　　除此之外，在有害气体降解方面，市场上常采取TiO2作为光触媒，该种材料催化降解作用的发生需要12小时以上，且需在紫外线条件下才能保证降解正常进行。“但紫外线成本相对高昂，因此我们团队花了大量时间解决反应发生条件的问题，目前来说这种材料在日光下就能对有害有机物进行催化降解，且反应速率相对其它光触媒而言更加快。”
　　行业竞争格局未定
　　但不可否认的是，MOF材料的制作成本相较于市场上的其它材料而言更为高昂，加上空气净化行业仍旧是多元竞争的格局，这无疑为MOF膜的商业化进展增加了难度。
　　王博也坦言，目前空气净化市场因雾霾问题再次变得火热，但一直以来，滤芯与空气净化器成品差价十分巨大。“事实上，各大厂商为了推广自己的产品都花费了大量的资金在渠道推广及产品营销上，滤芯的成本也就在总成本的20%左右。”因此，虽然新材料制作成本相对较高，但仍有十分可观的利润空间去开发市场。
　　“夸大的广告营销策略使得公众对空气净化产品的认知与实际功效产生了偏差，这也为新材料进入市场增加了不确定性。”上述福建环保企业从业人员认为，空净行业虽然在过去两年间淘汰了一批不合格品牌，但是行业内品牌数量依旧众多，竞争格局仍不明朗。
　　从数据来看，2015年理论合计有1006个品牌，实际在销883个品牌，淘汰123个品牌；2016年理论合计有982个品牌，实际在销714个品牌，淘汰了268个品牌。可以预见的是，空气净化行业正加剧洗牌。
　　事实上，技术创新不足的问题仍旧阻碍着空气净化行业的进一步发展。2016年净化器上市机型零售额贡献度中，主要还是2014年及以前上市的机型，2016年上市的机型仅占四分之一左右。
　　“行业的相关参数及标准还需要进一步提高，这样才能促进科技创新。”王博认为，现阶段随着一批有技术含量的产品涌入市场，未来以MOF为过滤网制作材料的产品将凭借自身优良的性能经受住市场的检验。
　　随着2016年3月我国空气净化器新国标正式实施，空气净化器行业的门槛得到大幅度提高。以目前的发展形势来看，在新国标体系下，空气净化器市场正经历着洗牌。受制于企业规模、营销模式和销售渠道等方面因素的影响，大多数中小型企业在未来的发展中将遭遇不同程度的阻力，品牌间的并购和整合将会加速。