生物試劑行業(yè)研究報告范文
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篇1
Global Industry Analysts公司的調(diào)查研究報告顯示,目前全球試劑市場正在經(jīng)歷高速增長的階段,到2010年,其市值有望達到137億美元。生物技術、神經(jīng)科學和蛋白組學研究將是驅(qū)動該市場強勁增長的主要動力。在現(xiàn)階段的整個試劑市場,生物化學試劑以40%左右的份額穩(wěn)居領頭羊地位,而預計在未來,基因表達、載體、克隆以及氨基酸系列均將經(jīng)歷較快速度的增長。
一些新出現(xiàn)的學科,尤其是神經(jīng)科學和蛋白組學也有巨大潛力,它們在未來對整個試劑市場的貢獻不可小覷。盡管如此,生物技術仍是維持全球試劑市場高速增長的中流砥柱。而生物技術研究從學術領域到商業(yè)領域的持續(xù)轉(zhuǎn)變,以及與該轉(zhuǎn)變相關的化學領域內(nèi)的進步,是推動試劑市場高速持續(xù)發(fā)展的動力。
1 生物技術領域抗體類藥物唱主角
未來,在促進診斷試劑高速增長的生物技術領域中,表現(xiàn)最突出的將是抗體類藥物。無論是被用于診斷還是用于治療,到2010年左右,抗體類藥物市場均會呈現(xiàn)出快速的增長趨勢,尤其在被用于靶向鎖定疾病細胞和細胞混合物時,其市場的增長前景更是令人看好。
近年來,抗體類藥物以其安全有效、特異性高等優(yōu)點,已成為全球藥品市場上一大類新型診斷和治療劑。而抗體藥物技術從最初的發(fā)展至今,已經(jīng)走過了三代。第一代抗體藥物源于動物多價抗血清,主要用于一些細菌感染疾病的早期被動免疫治療;第二代抗體藥物是利用雜交瘤技術制備的單克隆抗體及其衍生物;現(xiàn)階段,抗體藥物已進人第三代,即基因工程抗體時代。
據(jù)預測,到2010年治療性抗體的全球銷售額將達到257億美元,年平均增長速度為11.4%。其中,治療性單抗是主要的增長力量,其年平均增長速度預計高達12.4%,而治療性多抗的年平均增長速度卻僅為0.4%。診斷性成像抗體市場雖然現(xiàn)階段規(guī)模較小,但其未來的增長速度卻估計最快,年平均增長率接近17%,到2010年其全球市場銷售額將達到1.47億美元。
據(jù)美國制藥工業(yè)協(xié)會的調(diào)查報告,目前,單克隆抗體藥物的銷售額居所有生物技術藥物之首,占生物技術藥物市場份額的31%。分析預測,單克隆抗體藥物在未來10年內(nèi)將會是國外生物技術藥物領域發(fā)展的主旋律。隨著已上市品種銷售額的不斷增長及新品種的接連上市,單克隆抗體藥物的市場將會迅速攀升,到2010年其全球銷售額將達到260億美元。
2 純化試劑盒市場Qiagen公司稱雄
在純化試劑盒市場中,荷蘭Qiagen公司在與美國應用生物系統(tǒng)公司旗下Ambion公司的激烈競爭中穩(wěn)住了自己的市場份額。Qiagen是一家荷蘭上市公司,是創(chuàng)新的樣本制備分析技術與產(chǎn)品的主要供應商,該公司的產(chǎn)品在樣本分析前制備以及分子診斷等領域都被視為行業(yè)標準。2008年6月3日,在美國波士頓揭曉的年度生命科學行業(yè)獎項評選中,Qiagen以其出色的產(chǎn)品、技術和客戶滿意度再次獲得核酸純化和分離產(chǎn)品大獎。該評選共有41家公司被提名,而Qiagen以64%的得票率穩(wěn)居榜首,美國Promega位居第二,得票率為9%。
美國應用生物系統(tǒng)公司為生命科學和實驗室儀器領域全球最大的生產(chǎn)廠家,2006年其全球銷售額達19億美元。2006年1月,該公司成功并購了RNA產(chǎn)品的專業(yè)公司Ambi.on公司,后者可提供全套RNA研究的試劑,包括RNA提取、RNA標記、RNA擴增、microRNA和RNA干擾研究。
3 強強聯(lián)姻催生全球領先的生物技術試劑公司
在商業(yè)試劑領域,美國Invitrogen生命技術公司已經(jīng)超越所有的市場競爭者,成為該領域主要的供應商,而曾經(jīng)的市場領頭羊――美國Sigma-Aldrich公司則退居第二位。
Invitrogen公司和美國Applera公司于2008年6月12日宣布,Invitrogen將收購Applera的ABI集團的所有股份,現(xiàn)金和股票交易的總值達67億美元。Applera公司由美國應用生物系統(tǒng)公司和Celera Genomic公司共同組成,因此,這一戰(zhàn)略合并的完成將創(chuàng)造一個全球領先的生物技術試劑和系統(tǒng)的公司,它在遺傳分析、蛋白質(zhì)組學、細胞生物學和細胞系統(tǒng)等領域具有特殊的技術能力。
4 高自動化儀器的使用對試劑市場的影響
高自動化儀器依然是決定試劑使用數(shù)量的主要因素。由于大多數(shù)自動化樣本制備儀的價格均超過7萬美元,較高的價格在一定程度上限制了該技術設備的廣泛采用。雖然對于大部分學術研究的預算來說,購買儀器的費用是完全可以承受的,但長期持續(xù)的使用還有消耗品和試劑的花費,會使整體費用變得十分昂貴。因此,是否選擇使用自動化樣本制備儀,仍是需要再三權衡的問題。
上述現(xiàn)象主要是由于分析技術的復雜性和近年來生物化學領域的進步所導致的,這就造成了當前市場中試劑質(zhì)量的多元化和復雜化的特征。因此,如今的研究者正迫切地希望能尋找到較好的解決方案,以滿足他們對便宜的樣本制備持續(xù)增長的需求。
5 我國診斷試劑市場剛剛起步
Global Industry Analysts公司指出,目前,亞太地區(qū)的試劑市場正以6%的復合年增長率快速發(fā)展。在未來,該地區(qū)對血清、介質(zhì)和試劑的需求將成為拉動市場快速增長的主要因素。
而在我國,診斷試劑作為生物技術領域的組成之一,在國內(nèi)的發(fā)展尚在起步階段。診斷試劑是在上世紀70年代末才異軍突起的高新技術產(chǎn)品,我國對診斷試劑的研發(fā)與生產(chǎn)則始于上世紀90年代中期?,F(xiàn)階段就國內(nèi)的總體現(xiàn)狀來看,我國的診斷試劑市場仍處于起步階段,即處于產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的投入初期,其穩(wěn)定的成長期還沒有真正到來。
目前,我國診斷試劑市場規(guī)模約為全球市場的1/14??偟膩碚f,一些在臨床上應用較廣的項目(如免疫試劑中的肝炎、性病和孕檢系列,臨床生化中的酶類、脂類、肝功、血糖、尿檢等系列),國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家的技術水平已基本達到國際同期水平,尤其是基因檢測中的PCR技術系列等已經(jīng)基本達到國際先進水平。但在生物技術領域,我國在診斷試劑項目研究方面的進展卻相對緩慢,技術水平仍較為低下。盡管如此,由于診斷試劑領域具有較高的回報率,仍吸引了眾多的投資者不斷加入進來以期分得杯羹。
篇2
2014-07-28 323期
7月24日,人福醫(yī)藥(600079)以29.39元開盤,盤中一度沖高到30.02元,最后以29.46元收盤,漲幅0.24%,成交6804萬元。比起7月9日調(diào)整后22.32元的定向增發(fā)價格,仍有32%的浮盈。
雙引擎驅(qū)動
人福醫(yī)藥此次定向增發(fā)的募資總金額達25.5億元,其中當代科技、匯添富基金、興業(yè)全球基金、王學海(人福醫(yī)藥董事長)及李杰(人福醫(yī)藥總裁)分別出資15億元、8億元、2億元、0.3億元及0.2億元認購。
匯添富基金出資8億元大手筆參與此次定向增發(fā),這對人福醫(yī)藥鞏固行業(yè)龍頭地位,加快外延式發(fā)展是一個強有力的助推劑。
在定增方案公布后,人福醫(yī)藥的股價與交易量雙雙放大。在定增方案公布前的最后一個交易日,3月19日的收盤價為25.86元,7月7日股價達到今年以來的最高位31.07元,漲幅23%。
事實上,交易量放大及股價上漲的背后,也源于市場對人福醫(yī)藥預期信心增強。在定向增發(fā)方案之后,多家券商研究報告對人福醫(yī)藥的未來前景持樂觀態(tài)度。其中,方正證券與申萬兩家機構(gòu)分別給予了增持、買入評級。眾多券商機構(gòu)的樂觀態(tài)度也給人福醫(yī)藥上漲提供了上漲的催化劑。
市場普遍認為,人福醫(yī)藥Q1利潤8.31%的增長是最低值,人福醫(yī)藥經(jīng)過前幾年的能量蓄積之后,已經(jīng)進入新時代,市值成長空間大。
目前,人福醫(yī)藥營業(yè)收入及利潤貢獻最大的醫(yī)藥產(chǎn)品包括麻醉鎮(zhèn)痛藥、生育調(diào)節(jié)藥、維吾爾藥和血液制品。在麻藥市場,人福醫(yī)藥處于市場壟斷性地位,旗下麻醉鎮(zhèn)痛藥主要產(chǎn)品為枸櫞酸芬太尼、注射用鹽酸瑞芬太尼和枸櫞酸舒芬太尼注射液,2012 年市場占有率分別為32.54%、100%、71.86%,2013年公司品銷售收入為13.63億元,占營業(yè)收入的比重為22.68%,是公司營業(yè)收入的重要來源。
在內(nèi)生成長方面,人福醫(yī)藥的麻藥已經(jīng)覆蓋了80%以上的三級醫(yī)院,未來將加大地市級、縣級醫(yī)院及三級醫(yī)院多科室布局,從單一的麻醉科擴展到ICU、婦科、骨科、外科等重點科室。
有券商研究報告,今年第一季度,宜昌人福收入增長約10%,利潤增長約15%。宜昌人福一季度收入與利潤分別增長約10%、15%,同比增長約10%。
在麻藥壟斷市場穩(wěn)固發(fā)展的同時,人福醫(yī)藥的外延發(fā)展也進展順利。其中,2013年收購的北京巴瑞是業(yè)務最突出的增長點之一。北京巴瑞主要羅氏診斷試劑,經(jīng)營穩(wěn)健,未來將謀求與羅氏更多的合作,增有望超過20%。
此外,中原瑞德血制品業(yè)務是人福醫(yī)藥未來幾年的發(fā)展重點。目前,三個漿站采漿量100噸左右,今年在湖北省新報批了兩個漿站有望投入運營,未來3―5年采漿量有望翻番。
目前,北京巴瑞醫(yī)療已經(jīng)成為利潤過億單元,發(fā)展模式升級之后向2億元邁進。而血制品新漿站拓展順利以及新疆維藥具備資源價值,這兩大業(yè)務均有望經(jīng)過培育成為過億利潤單元。
定增去處:償債和并購
人福醫(yī)藥此次定向增發(fā)所募集的25.5億資金用于償債和補充流動資金。
近幾年,人福醫(yī)藥處于快速發(fā)展階段,資本性支出較大。截止2013 年底,人福醫(yī)藥負債總額為46.27億元,資產(chǎn)負債率達到47.66%。
按募集總額25.5 億計算,本次募集資金中13 億元將用于償還銀行貸款和短期融資券,12.5 億元用于補充流動資金,本次發(fā)行完成后人福醫(yī)藥的資產(chǎn)負債率將下降至30.36%,其財務狀況將明顯改善,同時流動資金得到及時補充,為公司未來的產(chǎn)業(yè)整合和并購打下堅實基礎。
實際上,從去年以來,人福醫(yī)藥由過去單一傳統(tǒng)的流動資金貸款向中長期固定資產(chǎn)貸款、并購貸款、外幣貸款等方式轉(zhuǎn)變,拓寬了融資渠道,為后續(xù)發(fā)展提供了有力的資金保障。2013年,人福醫(yī)藥定向增發(fā)募集資金約10億元,資產(chǎn)負債結(jié)構(gòu)更趨穩(wěn)健。此外,人福醫(yī)藥還發(fā)行8億元短期融資券,最大程度降低財務成本。
受益于再融資資產(chǎn)負債率同比下降,人福醫(yī)藥今年一季度財務費用率同比下降0.6個百分點;每股經(jīng)營性現(xiàn)金流0.30元,較去年有巨大改善,主要是銷售回款較去年同期有較大提升。
另外,此次定向增發(fā)的背景是增加大股東的持股比例,并引入董事長和總裁持股,有利于完善公司治理結(jié)構(gòu)。2013年增發(fā)及本次增發(fā)之后,大股東持股比例將達到25%,過去該公司大股東持股比例較低,引起市場對股東和上市公司利益不一致的擔憂。大股東及高管共同參與,降低了道德風險。
看點:3年20家醫(yī)院并購
人福醫(yī)藥成立于1993年,1997年上市。經(jīng)過近二十年的發(fā)展,人福醫(yī)藥已形成了以醫(yī)藥為核心的產(chǎn)業(yè)基礎,在麻醉鎮(zhèn)痛藥、生育調(diào)節(jié)藥、維吾爾藥等細分領域占據(jù)了領導或領先地位,生物制品、基因工程藥等領域也取得快速發(fā)展。
在麻藥的優(yōu)勢制造業(yè)基礎上,人福醫(yī)藥積極進行外延式擴張,布局醫(yī)藥上下游產(chǎn)業(yè)鏈,加大研發(fā)投入,充實銷售隊伍,拓展國際業(yè)務,保持了良好的增長勢頭。
人福醫(yī)藥自去年下半年開展了醫(yī)療服務并購的準備工作。進入醫(yī)療服務領域是人福醫(yī)藥司發(fā)展戰(zhàn)略的要求,是在工業(yè)、商業(yè)之后的產(chǎn)業(yè)鏈自然延伸。
據(jù)悉,人福醫(yī)藥醫(yī)療服務板塊投資的目標是建立區(qū)域性醫(yī)院管理集團,3 年內(nèi)力爭收購20 家醫(yī)院。收購標的為湖北省二級以上的公立綜合醫(yī)院,以縣級單位的中醫(yī)院,婦幼保健院,職工醫(yī)院為主,年收入不低于5000 萬元。收購的非盈利性醫(yī)院將加強供應鏈管理,促進公司自有產(chǎn)品銷售,與現(xiàn)有工業(yè)、商業(yè)業(yè)務形成協(xié)同效應和實現(xiàn)整體盈利。
篇3
[關鍵詞]:物聯(lián)網(wǎng);現(xiàn)代物流業(yè);影響
1引言
現(xiàn)代物流是傳統(tǒng)物流發(fā)展的高級階段,以先進的信息技術為基礎,注重服務、人員、技術、信息與管理的綜合集成,是現(xiàn)代生產(chǎn)方式、現(xiàn)代經(jīng)營管理方式、現(xiàn)代信息技術相結(jié)合在物流領域的體現(xiàn)。它強調(diào)物流的標準化和高效化,以相對較低的成本提供較高的客戶服務水平。而快速、實時、準確的信息采集和處理是實現(xiàn)物流標準化和高效化的重要基礎,物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代物流業(yè)的應用將會對其產(chǎn)生重大影響。
2物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
“物聯(lián)網(wǎng)”是在“互聯(lián)網(wǎng)”概念的基礎上,將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間,進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念。其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進行信息交換和通信,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡概念。物聯(lián)網(wǎng)此刻的目的是編織一張通用的、動態(tài)實時的、互聯(lián)的物品信息大網(wǎng)。
物聯(lián)網(wǎng)主要有三個特征,分別是:
(1)互聯(lián)網(wǎng)特征,即讓需要聯(lián)網(wǎng)的“物”能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。此處的互聯(lián)的“物”包含了豐富的物理世界,不但包括了現(xiàn)在的人、個人計算機、手機、智能卡,包括了傳感器、儀器儀表、攝像頭等,而且還包括了嵌入微型感知設備的輪胎、牙刷、手表、工業(yè)原材料、工業(yè)中間產(chǎn)品等物體。
(2)識別與通信特征,即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別以及物與物通信(M2M)的功能;物與物之間互通的信息不僅包括人類社會的信息,也包括更為豐富的物理世界信息,包括壓力、溫度、濕度、體積、重量、密度等;
(3)智能化特征,即網(wǎng)絡系統(tǒng)應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點。
3物聯(lián)網(wǎng)的應用對現(xiàn)代物流業(yè)的影響
物流行業(yè)不僅是國家十大產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的其中之一, 也是信息化及物聯(lián)網(wǎng)應用的重要領域。它的信息化和綜合化的物流管理、流程監(jiān)控不僅能為企業(yè)帶來物流效率提升、物流成本控制等效益,也從整體上提高了企業(yè)以及相關領域的信息化水平,從而達到帶動整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目的。物聯(lián)網(wǎng)的應用對現(xiàn)代物流業(yè)的影響具體地講,主要有以下幾個方面:
(1)生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)。基于物聯(lián)網(wǎng)的物流體系可以實現(xiàn)整個生產(chǎn)線上的原材料、零部件、半成品和產(chǎn)成品的全程識別與跟蹤,減少人工識別成本和出錯率。通過識別電子標簽來快速從種類繁多的庫存中準確地找出工位所需的原材料和零部件,并能自動預先形成詳細補貨信息,從而實現(xiàn)流水線均衡、穩(wěn)步生產(chǎn)。
(2)運輸環(huán)節(jié)。物聯(lián)網(wǎng)能夠使物品在運輸過程中的管理更透明,可視化程度更高。通過在途運輸?shù)呢浳锖蛙囕v貼上EPC標簽,運輸線的一些檢查點上安裝上RFID接收轉(zhuǎn)發(fā)裝置,企業(yè)能實時了解貨物目前所處的位置和狀態(tài),實現(xiàn)運輸貨物、線路、時間的可視化跟蹤管理。此外,還能幫助實現(xiàn)智能化調(diào)度,提前預測和安排最優(yōu)的行車路線,縮短運輸時間,提高運輸效率。
(3)倉儲環(huán)節(jié)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(如EPC技術)應用于倉儲管理,可實現(xiàn)倉庫的存貨、盤點、取貨的自動化操作,從而提高作業(yè)效率,降低作業(yè)成本。入庫儲存的商品可以實現(xiàn)自由放置,提高了倉庫的空間利用率;通過實時盤點,能快速、準確地掌握庫存情況,及時進行補貨,提高了庫存管理能力,降低了庫存水平;同時按指令準確高效地揀取多樣化的貨物,減少了出庫作業(yè)時間。
(4)配送環(huán)節(jié)。在配送環(huán)節(jié),采用EPC技術能準確了解貨物存放位置,大大縮短揀選時間,提高揀選效率,加快配送的速度。通過讀取EPC標簽,與揀貨單進行核對,提高了揀貨的準確性。此外,可確切了解目前有多少貨箱處于轉(zhuǎn)運途中、轉(zhuǎn)運的始發(fā)地和目的地,以及預期的到達時間等信息。
(5)銷售物流環(huán)節(jié)。當貼有EPC標簽的貨物被客戶提取,智能貨架會自動識別并向系統(tǒng)報告。通過網(wǎng)絡,物流企業(yè)可以實現(xiàn)敏捷反應,并通過歷史記錄預測物流需求和服務時機,從而使物流企業(yè)更好地開展主動營銷和主動式服務。
4物聯(lián)網(wǎng)冷鏈倉儲和配送案例
下面用一個物聯(lián)網(wǎng)冷鏈儲存和配送的案例來更直觀地闡述整個應用過程:
L公司的生產(chǎn)基地位于上海,醫(yī)院H是L位于杭州的一家客戶,位于大阪的U是L 的關鍵原料供應商。R是一家冷鏈專業(yè)的第三方物流公司,承擔了生物試劑制造商L的原料、成品儲存及配送業(yè)務,R自備了一支冷藏車隊,每輛車安裝了GPS/GIS定位系統(tǒng),R還擁有一座冷藏倉庫。為了降低牛鞭效應,L同H、U實現(xiàn)了產(chǎn)銷信息共享,作為第三方物流的R,自然也和他們實現(xiàn)了這種共享。
L向U下達原料訂單,每份原料包裝嵌入了RFID芯片,芯片具有溫濕度感知功能。原料裝入安有RFID芯片的冷凍集裝箱,經(jīng)海船到達上海港以后,裝有原料的冷凍柜經(jīng)過海關檢驗,由港口車輛存放到臨時倉庫,因海關和港口采用了RFID技術,不但實現(xiàn)了通關自動化,L和R還可以隨時了解貨物的位置和環(huán)境溫濕度。根據(jù)L的要求,R用配備有RFID讀取設備的冷藏車輛將一部分原料送入R的倉庫,另一部分原料送往L的生產(chǎn)基地。其中,送往倉庫的原料,卸貨檢驗后,由叉車用嵌有RFID的托盤,經(jīng)過具有RFID讀取設備的過道,安放到同樣具有RFID讀取設備的貨架。這樣,物品信息自動記入信息系統(tǒng),實現(xiàn)了精確定位。由于使用了RFID技術,倉庫內(nèi)的包裝加工、盤貨、出庫揀貨同樣高效無誤。L制成品包裝也嵌入了RFID芯片,其出入R的倉庫作業(yè)類似原料。H的冷庫具有讀取RFID的能力,當冷庫中貨架上的試劑數(shù)量降低到安全庫存以下時,系統(tǒng)會自動向L和R發(fā)出補貨請求,R將所需品種數(shù)量運往H。由于高速公路沿途設有RFID讀取器,不但可以實時監(jiān)控貨物位置,也可以防止物品的遺失、掉包、誤送(不匹配的客戶無法接受貨物入庫),只裝有GPS的車輛是做不到這點的。
所有的環(huán)節(jié),從U到H,物品原料產(chǎn)地是哪里;在哪里加工的;由誰加工的;誰檢驗的;存放過哪些倉庫;現(xiàn)在在什么位置;由哪輛車、哪個員工操作的;當前儲存的溫濕度如何;每個階段的時間是何時到何時;整個供應鏈上的任何一家企業(yè)通過電腦查詢都一目了然。
通過案例,我們可以看到,貫穿全覆蓋的物聯(lián)網(wǎng),整個供應鏈呈現(xiàn)了兩個字:“透明”。另外,通過物聯(lián)網(wǎng)技術,倉庫的管理變得高效、準確,人力需求大大節(jié)約。在大型高等級倉庫,甚至可以實現(xiàn)除了入口收驗貨人員,倉庫內(nèi)實現(xiàn)“無人”全自動化操作,倉庫僅安排計算機屏幕前的監(jiān)控人員即可。
5基于物聯(lián)網(wǎng)的物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策
目前,物聯(lián)網(wǎng)仍然是一個新生事物,在國內(nèi)物流業(yè)的發(fā)展還處于起步階段,還只是局部的應用,形成實質(zhì)性全局地運用還有很長一段路要走,其中要注意以下幾個方面:
(1)加快物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃,使之與物流產(chǎn)業(yè)規(guī)劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一。要從國家戰(zhàn)略規(guī)劃層面對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向、重點領域、關鍵技術等做出明確的界定和規(guī)劃。結(jié)合國家的“十二五規(guī)劃”,明確物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)技術路線圖,對其所涉及的行業(yè)應用、傳感感知、傳輸通信、運算處理等各相關領域的架構(gòu)、標準、關鍵技術等給予明確的方向和資源投入部署,推動物流產(chǎn)業(yè)的升級變革。
(2)加快標準化建設。物聯(lián)網(wǎng)標準工作涉及各個方面,需要在原有工作的基礎上整合相關資源,進行跨部門、跨地區(qū)合作。要高度重視共性技術標準的制定,如統(tǒng)一編碼規(guī)則、基礎應用平臺的中間件接口標準等。同時,在物聯(lián)網(wǎng)標準的制定工作中應采取開放的態(tài)度,廣泛與國際領先的研究機構(gòu)和企業(yè)充分交流合作,并積極吸納已經(jīng)具有廣泛國際市場基礎的相關應用技術標準,實現(xiàn)中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)與世界物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對接,推動物流產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。
(3)加強安全保障。RFID技術存在的問題對物流安全最大的威脅在于信息的泄露,為此需進行技術改進,通過信息加密或?qū)懭虢K止指令,使得未授權閱讀器無法識別RFID標簽,進而無法獲取相關信息;而對于需要售后服務的產(chǎn)品,則可通過客戶服務中心進行解碼,待服務終止,恢復保護狀態(tài)。另外,要嚴格控制網(wǎng)絡的訪問權限,除安裝防火墻、查殺病毒軟件外,還應該建立和完善技術加密通信渠道。此外,國家應該出臺有效的法律法規(guī)對蓄意盜取他人或企業(yè)數(shù)據(jù)的行為給予懲戒,促進物流產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
(4)積極降低成本。在物聯(lián)網(wǎng)受到追捧之前,不少從事運輸和倉儲的物流大企業(yè)采用了RFID技術。但是,RFID初期投資較大,一般中小企業(yè)較難承受。而隨著物聯(lián)網(wǎng)成為通用技術,處于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的制造業(yè)和零售業(yè)對RFID技術的推廣應用,將迫使每個物流企業(yè)引入這種技術。通過規(guī)模的擴大,供應鏈上、中、下游共同承擔費用,同時伴隨著用戶的擴增,每只標簽成本甚至能控制在1美分,這樣就能突破成本瓶頸,促進RFID在物流產(chǎn)業(yè)中的應用。
6結(jié)語
將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于物流管理,實現(xiàn)了在更大范圍內(nèi)共享物聯(lián)網(wǎng)信息,增加了供應鏈的可視性,以最低的整體成本達到最高的供應鏈物流管理效率。物聯(lián)網(wǎng)在物流管理中的廣泛應用,將促使中國物流業(yè)技術變革,極大地提高物流行業(yè)內(nèi)的服務水平,為物流業(yè)的發(fā)展提供新的市場機遇。
參考文獻
[1] 孫克武.基于物聯(lián)網(wǎng)的物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].運營指南,2010.11.
篇4
“北京最著名的種子保衛(wèi)戰(zhàn)是哪一次?”
資深種業(yè)人員會習慣性地想起同一件事――上世紀九十年代中,國際種業(yè)巨頭孟山都欲收購“農(nóng)大108”優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)玉米新品種未遂。雖然開價不菲,孟山都仍然在中國政策壁壘面前撞得頭破血流,知難而退。
北京振華投資副總經(jīng)理王軍當年是在中國農(nóng)業(yè)大學念書的熱血青年,108研發(fā)者許啟鳳教授有關強大中國種業(yè)的報告讓他有一種“振興種業(yè),合我其誰”的使命感。幾年之后,進入農(nóng)業(yè)部工作的王軍發(fā)現(xiàn),這種優(yōu)質(zhì)的糧飼兼用型的“農(nóng)大108”以其優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、耐高溫、抗病性等優(yōu)勢迅速成為國內(nèi)玉米家族的新寵。“當初賣給孟山都,就沒有今天108的燎原之勢?!?/p>
“一粒種子能改變一個世界,種子對于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的貢獻率超過30%。”多年后王軍離開農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)作PE,期間感受最深的是“生物育種作為一種基礎產(chǎn)業(yè),必須有大的風險投資進入,而民營企業(yè)為主的中國種業(yè)實在是太缺錢了!”
“洋種子”大兵壓境
中國農(nóng)科院作物科研所玉米中心主任張世煌透露的一組數(shù)字足以說明為何中國聚集了大量跨國種業(yè)公司的分支:中國種業(yè)年貿(mào)易額約350億元,占世界(300億美元)的14%。
孟山都、杜邦先鋒、先正達這些體積龐大的跨國巨頭蜂擁而至,布局銷售渠道、建立研發(fā)中心外,它們還紛紛參股本土市場的優(yōu)勢種子企業(yè)。據(jù)記者了解,甚至連日本本田汽車水稻研究所在內(nèi)的種子公司,都在試圖向我國市場滲透。
于是,2009年末,中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院綜合發(fā)展研究所研究員趙剛了一份駭人聽聞的研究報告:目前已經(jīng)有70多家外資種子公司進入中國,我國種業(yè)正遭遇滅頂之災。
在相當一部分業(yè)內(nèi)人員看來,此語并非危言聳聽。
據(jù)公開資料顯示:目前中國境內(nèi)種子市場實體中,共有持證企業(yè)760多家,無證企業(yè)8000多家,種子零售商近18萬個,其中育繁推一體化,覆蓋全國的企業(yè)近100家,具有進出口權的種子企業(yè)90多家。外商投資種子企業(yè)70多家,這些名義上只能占臺資公司49%股份的公司卻實際上掌握著種子公司的核心資源:技術與專利。
王軍表示,專利是很多技術創(chuàng)新驅(qū)動型公司的業(yè)務模式,尤其是孟山都這樣的公司。孟山都在生物技術方面擁有600多項專利,在同行中遙遙領先。它的生命科學研究中心是全球最大的農(nóng)業(yè)生物技術研發(fā)中心,每天的研發(fā)投入高達350萬美元,一項新產(chǎn)品的時間需要10年之久,且投入動輒上億美元。
這些跨國公司都做好了長期盤踞中國的準備,打一場持久戰(zhàn)。繼孟山都在2009年在北京成立生物技術研究中心之前,先正達已經(jīng)在北京設立了其在全球范圍內(nèi)的第二個生物技術研究中心。
種業(yè)巨頭長驅(qū)直入,讓國內(nèi)上萬家企業(yè)規(guī)模普遍較小的種業(yè)難以招架。
這種擠壓首先表現(xiàn)在蔬菜和花卉種子的失守:目前我國許多蔬菜品種來自國外,價格也貴得驚人。記者在北京種子大會上看到,還有的品種以粒為單位零售。據(jù)公開資料顯示,國外公司已實際控制我國高端蔬菜種子50%以上的市場份額。據(jù)了解,國內(nèi)主要規(guī)模化蔬菜生產(chǎn)基地,特別是出口型蔬菜生產(chǎn)基地,國內(nèi)種子品種全線失守。
之后是棉花種子的退敗和反攻:美國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種曾一度占據(jù)國內(nèi)市場份額80%以上,所幸具有自主知識產(chǎn)權的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在北京首先研制成功,不僅打破了跨國公司的壟斷,重新奪回了市場,目前具有自主知識產(chǎn)權的抗蟲棉品種占據(jù)了93%的份額,為農(nóng)民增收250億元!
最慘烈的當屬中國的大豆:當年孟山都用中國的一粒大豆種子研制出轉(zhuǎn)基因大豆,返回中國便開始了對中國大豆的攻陷。轉(zhuǎn)基因大豆重兵壓境,讓國內(nèi)的非轉(zhuǎn)基因大豆幾乎流于淪陷。記者了解的數(shù)據(jù)顯示:目前我國年進口大豆已達3000萬噸,國家對大豆及食用油市場的調(diào)控能力也已下降到不足40%!
在中國社科院農(nóng)村發(fā)展研究所研究員李國祥眼里,外資壟斷中國種子市場后的諸多不良后果已經(jīng)一一顯現(xiàn):他們大幅提高種子價格,天價種子不斷涌現(xiàn),甚至還出現(xiàn)了“1克種子1克金”的情況。更為糟糕的是,目前外國種子已經(jīng)從最初的蔬菜、花卉領域迅速擴張至糧油領域,如杜邦先鋒旗下的“先玉335'’玉米種子已經(jīng)完成在東北玉米主產(chǎn)區(qū)的擴張布局,目前已經(jīng)占領吉林省玉米播種總面積的10%,并呈現(xiàn)進一步擴張的趨勢。
實力懸殊的較量
“你們準備怎樣對待中國的種子企業(yè)?”
2008年的一次國際種業(yè)博覽會上,張士煌這樣問當年仍在杜邦先鋒任職的劉石,劉石的回答贏得了陣陣掌聲。
“先鋒不進來,別的外國公司也會進來;外國公司不進來,國內(nèi)企業(yè)從發(fā)展的角度也要進行整合。”
公開資料顯示:目前世界前10強的種子企業(yè)在世界種子貿(mào)易額中所占份額達35%,而我國前10強種業(yè)企業(yè)同期只占全球種子市場銷售額的0.8%!
種子由種業(yè)公司提供是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢。目前在發(fā)達國家,農(nóng)民的種子都是由種業(yè)公司提供的,我國近年來也逐漸普及。據(jù)記者了解,即便是種植非雜交作物,如小麥,種業(yè)公司提供的種子也較農(nóng)民自留更有品質(zhì)保障??鄢I種子的成本外,農(nóng)民還是會有更大的收益。有數(shù)據(jù)表明,1960年前的1萬年的時間里人類總共生產(chǎn)的大約10億噸的糧食;而1960―2000年的40年間,人類生產(chǎn)了第二個10億噸糧食,而現(xiàn)代育種技術的發(fā)展是糧食產(chǎn)量迅速提高的主要原因。
在這些體積龐大的外資公司眼里,中國的種子市場十分龐大,但國內(nèi)種業(yè)發(fā)展還很不成熟。首先,國內(nèi)種業(yè)還處于市場化的初級階段。記者采訪的一位不愿透露姓名的外國公司管理人員指出,相對于龐大的中國種子市場,這個行業(yè)很分散,幾乎算不上是產(chǎn)業(yè)化,只能說是從國有壟斷到市場開放的不斷過渡。
的確如此,雖然我國種業(yè)這些年也取得了顯著成績,但與世界一流的公司相比也存在著明顯的不足。記者采訪的某種子經(jīng)銷商坦言,很多品類的“洋”比國產(chǎn)種子更受農(nóng)民歡迎:一是在于它們的質(zhì)量比較好,比如芽率的國家標準是85%,較杜邦先鋒在全球統(tǒng)一采用的95%低了10%??蓜e小看這不起眼的10%,這能為國家節(jié)約大量土地呢,僅玉米種子生產(chǎn)一項,每年就可為國家節(jié)約耕地200萬畝!二是國內(nèi)種子公司在技術推廣和服務方面尚未普及。杜邦先鋒、孟山都、先正達這些公司技術上固然占優(yōu)勢,更重要的在于他們對農(nóng)民的服務最到位。曾經(jīng)有農(nóng)民用了先鋒的種子之后,也沒覺得有多好,但是人家的服務就是周到,想不買也難了。
其次,產(chǎn)業(yè)整合效果不明顯,小種子公司越辦越多,缺乏真正以產(chǎn)業(yè)化為組織形式的龍頭企業(yè)。而國內(nèi)
所謂的“龍頭企業(yè)”多為行政干預和政府扶持的結(jié)果,市場競爭力并不突出。據(jù)記者了解,目前國內(nèi)的種子企業(yè)多以民營企業(yè)為主,幾家領頭的公司,在種子上的盈利也并不豐厚。比如中國種業(yè)領頭羊之一的隆平高科,這幾年種子主業(yè)表現(xiàn)并不好,一直靠地產(chǎn)和其他投資來支撐公司業(yè)績。
上述外資管理人員認為中國種業(yè)發(fā)展薄弱的最根本原因在于:中外種子企業(yè)研發(fā)實力懸殊。
王軍也肯定了這一點。在他看來,中國企業(yè)的研發(fā)能力整體較弱,優(yōu)勢主要集中在個別品種,如農(nóng)大108、雜交水稻、抗蟲棉等。長期以來,國內(nèi)種業(yè)研發(fā)一直由400多家公共科研院所擔綱,種業(yè)公司多是向科研院所購買新品種使用權后進行制種并向市場推廣的;而國外主要為企業(yè)進行育種研究。這些跨國公司以市場需求為導向,以成果應用為目的,形成了從基因研究、品種培育、試驗示范到成果推廣的一條龍研發(fā)模式,資源配置最優(yōu)、研發(fā)效率最高。
數(shù)據(jù)很能說明這種懸殊:我國五家A股上市種子龍頭公司在2009年研發(fā)投入僅4400萬元,而孟山都2008年的研發(fā)投入就高達9.8億美元,是這些公司總體的152倍!
“種業(yè)作為一個基礎產(chǎn)業(yè),研發(fā)周期長,風險大,必須耐得住寂寞,這對急功近利的中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境來說,的確是一個考驗。”記者了解到,早在1996年就進入中國的杜邦先鋒在中國市場一直不斷投入研發(fā),用了10年時間才實現(xiàn)盈利,沒有幾家中國企業(yè)能有這樣的耐心和投入。
雖然種子公司面臨這么多的挑戰(zhàn),但種業(yè)的發(fā)展空間仍然巨大。種子市場規(guī)模成長很快,潛在增長空間在1倍以上。我國種業(yè)市場的規(guī)模已由2000年的250億元增加到目前的550億元左右,未來隨著種子商品化率的提高,潛在市場總額將達到900億元。其中玉米、水稻、轉(zhuǎn)基因棉花、蔬菜是我國種子市場主要組成部分,約占市場總量的80%。
在種子新品種開發(fā)方面,農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心副主任劉平提供是數(shù)據(jù)表明:截至2009年7月31日,農(nóng)業(yè)部口徑共受理植物新品種(以農(nóng)作物種子為主)保護申請5099件,外國農(nóng)業(yè)企業(yè)申請只有223件。
“雖然外資巨頭對本土種業(yè)并未構(gòu)成重大威脅,但在與外資的交鋒中,中國種業(yè)的缺陷已經(jīng)愈發(fā)明顯?!蓖踯姳硎?。
北京式反攻
剛剛結(jié)束的第十八屆北京種子大會農(nóng)作物品種權轉(zhuǎn)讓拍賣會上,由菏澤農(nóng)科院育種的“菏豆15”以500萬高價被北京中玉農(nóng)業(yè)有限公司競拍成交。
會上,農(nóng)業(yè)部副部長危朝安表示,北京市提出打造“種業(yè)之都”的目標,啟動實施北京種業(yè)發(fā)展規(guī)劃,種子大會的舉辦只是實現(xiàn)首都種業(yè)快速發(fā)展的探索和實踐。
面對日趨嚴重的種子危機,北京以自己的方式,不徐不疾地進行著反擊。當國家提出將生物育種作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展之際,北京率先在國內(nèi)提出大力發(fā)展種子產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略。
發(fā)達國家的經(jīng)驗表明,生物育種只有集中全國的優(yōu)勢科研力量,按照統(tǒng)一的頂層設計,合理分工、協(xié)作攻關,才能用最少的投入、最短的時間取得大的突破。反觀我國的生物育種研究,不僅缺乏統(tǒng)一的頂層設計,而且研究力量分散薄弱、各自為戰(zhàn),嚴重制約了資金、設備的使用效率。
“北京選擇的突破正是利用自己的研發(fā)優(yōu)勢,建立各種服務平臺開始的?!蓖踯姳硎?。
記者從北京農(nóng)林科研所了解到的資料顯示:目前北京已經(jīng)成為國內(nèi)種業(yè)研發(fā)中心和企業(yè)聚集中心,這里聚集了種業(yè)研發(fā)機構(gòu)80多家,專業(yè)育種者1000多人,每年新育成各類作物品種400個左右。北京地區(qū)保存的國家級種質(zhì)資源超過39萬份,列世界第二位。生物技術在育種、種子監(jiān)測等方面已得到廣泛應用。
當然,種子企業(yè)和投資者最看好的還是北京搭建的各類種業(yè)發(fā)展服務平臺。以DH(雙單倍體)工程化育種聯(lián)合體為例:這個聯(lián)合體是一個產(chǎn)學研各方聯(lián)合組建的創(chuàng)新性平臺。據(jù)記者了解,參加這一聯(lián)合體的企業(yè)有中國種子集團公司、隆平高科、奧瑞金種業(yè)、北京德農(nóng)種業(yè)公司等一批國內(nèi)著名種業(yè)企業(yè);中國技術交易所、北京路浩知識產(chǎn)權有限公司等,聯(lián)合體各方分工明確共同將有推廣價值的DH系種子進行科研成果轉(zhuǎn)化,進行產(chǎn)業(yè)化。
目前,北京市農(nóng)林科學院已通過協(xié)議將經(jīng)過鑒定篩選出的2300多個優(yōu)良DH系分發(fā)給了金色農(nóng)華、奧瑞金、登海、德農(nóng)等企業(yè),由各企業(yè)予以廣泛測配和組合鑒定,已在北京及全國多個省份多個生態(tài)區(qū)進行了種植鑒定,開始大量選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、廣適、易制種的強優(yōu)勢品種,已經(jīng)得到了一批市場競爭力強、有重大應用前景苗頭的新組合。
據(jù)了解,在3―5年內(nèi),聯(lián)合體將創(chuàng)制DH系2萬份以上,經(jīng)鑒定篩選并提供給合作企業(yè)有利用價值的DH系6500份以上;選配雜交組合5.2萬個以上,獲得優(yōu)秀組合100個以上;審定(或鑒定)新品種20個以上;新品種(新品系)在生產(chǎn)上推廣面積300萬畝以上。
“種業(yè)投入應該是一個中長期的戰(zhàn)略投資,周期長,失敗概率高,只靠企業(yè)很難完成,在目前中國,需要國家長期投入?!蓖踯姳硎荆斈贽r(nóng)大108也是花費12年時間,歷經(jīng)多次失敗才最終成功。在這種情況下,他認為北京DH平臺恰逢其時:長周期的回收,需要有長期戰(zhàn)略收益,這種平臺很好地將產(chǎn)學研進行結(jié)合,輻射、帶動效應顯著增強。
生物育種這個曾經(jīng)不受重視的產(chǎn)業(yè),北京已經(jīng)悄悄走在了全國的前列。這幾年,“北京種子”在品種上已經(jīng)有體現(xiàn),在全國有一定的控制力;截至2009年,北京種業(yè)企業(yè)在全國中資企業(yè)中占到11%,2008年占全國十強42.5%;2009年北京種業(yè)企業(yè)在全國制種田面積約為50萬畝;占全國471萬畝(雜交玉米334萬畝和137萬畝水稻)的10%以上。
經(jīng)過多年的培育,北京種子產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了四大領域:種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、水產(chǎn)還有林果花卉。2008年北京種子的銷售額為47個億,相當于當年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的15%,其中種植種業(yè)是北京的強項,銷售超過27億,占北京市場份額的57.6%;畜禽種業(yè)銷售額達到16億元,占34.2%,水產(chǎn)種業(yè)銷售額1.25億元,占2.7%。
有不愿透露姓名的種子專家表示,北京的研發(fā)力量,不管是研發(fā)能力、研發(fā)人員還是儀器儀表等都很強,這也是為何跨國公司為何紛紛在北京設立研發(fā)中心的緣故所在。
篇5
關鍵詞:水熱法;摻雜釤氧化鋅;納米結(jié)構(gòu)物;光催化
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A
近年來染料廢水已成為主要的工業(yè)有害廢水之一,其主要來源于染料及其相關生產(chǎn)行業(yè).由于染料工業(yè)的蓬勃發(fā)展,產(chǎn)生的染料廢水已經(jīng)成為主要的水體污染源之一.然而,由于染料廢水的成分復雜,很難降解,且具有生物積累性,所以目前傳統(tǒng)的水處理工藝對染料廢水的處理效果并不好[1].
目前利用n型半導體納米材料作為催化劑光催化氧化降解染料廢水成為一種有效的污水處理技術.ZnO是重要的ⅡⅥ族半導體氧化物,是一種多功能的半導體材料,具有光催化性、壓電性、發(fā)光性、導電性、氣敏性等諸多優(yōu)越的性能,主要應用在光催化、傳感器、激光器、太陽能電磁等方面.ZnO材料因具有很高的化學和光化學穩(wěn)定性,來源廣泛,價格低廉,反應活性高且制備簡單等優(yōu)點而得到廣泛的研究和應用.納米氧化鋅是一種優(yōu)良的直接帶隙寬禁帶半導體材料,禁帶寬度為3.37 eV,可有效地被紫外光激發(fā)而表現(xiàn)出良好的光催化活性.諸多報道表明,ZnO納米材料在一定的條件下,在處理一些難降解的有機物時,比已經(jīng)廣泛研究的TiO2,表現(xiàn)出更高的光催化活性和量子產(chǎn)率,被認為是極其具有應用前景的高活性光催化劑.然而ZnO的帶隙較寬(3.37 eV),只能對波長較短的紫外光(λ
針對上述問題,當前的諸多研究表明,通過對ZnO進行特殊元素離子摻雜的方式可以改善ZnO固有的缺陷,降低ZnO光生電子和空穴的復合率,擴展氧化鋅的光響應范圍,提高其光催化效率.如Yayapao等[8]的研究指出與純ZnO相比,NdZnO對MB的光催化效率更高.Karunakaran等[9]的研究表明摻雜Ce后,CeZnO帶隙變窄,產(chǎn)生紅移,提高了其對可見光的吸收能力.然而目前鮮有關于摻雜釤元素離子改性氧化鋅的可行性和摻雜后的效果方面的研究報告.本文采用摻雜釤元素離子的方法,改變ZnO半導體的光電性質(zhì),增強ZnO半導體在可見光范圍內(nèi)的光吸收強度,降低光生電子和空穴的復合率,從而提高其對可見光的利用率,增強ZnO納米材料的光催化效率 [10-13].最后利用改性后的ZnO納米材料在可見光下進行光催化降解玫瑰紅B染料試驗.
1實驗
1.1實驗試劑和實驗儀器
整個實驗過程用水均為去離子水,藥品均為分析純試劑,無其他任何處理.
醋酸鋅(Zn(CH3COO)22H2O); 硝酸釤(H12N3O15Sm); 氫氧化鈉(NaOH); 玫瑰紅B(C28H31CIN2O3); 無水乙醇(CH3CH2OH); 分析天平; 紫外可見分光光度計(UV2800); 聚四氟乙烯內(nèi)襯反應釜(100 mL);恒溫磁力攪拌器; 離心機; 真空干燥箱; 馬弗爐; 實驗室超純水機;氙燈(紫外濾光片,300 W);場發(fā)射掃描電子顯微鏡(JSM6700F);紫外可見光譜儀(PE lambda 35);紅外光譜儀(WQF410).
1.2樣品制備
1.2.1摻雜釤的納米氧化鋅制備
稱取1.98 g醋酸鋅(Zn(CH3COO)2?2H2O),然依次搭配80.0 mg,160.0 mg,240.0 mg的硝酸釤(H12N3O15Sm)(原子分數(shù)依次為2.0%,4.0%,6.0%)溶于50 mL的去離子水中,然后置于150 mL三口燒瓶中,在60 ℃下劇烈攪拌30 min后,保持劇烈攪拌,逐滴緩慢加入適量的事先配制好的氫氧化鈉(0.3 mol/L)溶液,繼續(xù)攪拌60 min后移入100 mL的聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應釜中,然后置于馬弗爐中,在160 ℃下反應12 h.自然冷卻后取出,離心分離,所得沉淀物用無水乙醇和超純水清洗數(shù)次,于真空干燥箱中60 ℃干燥一夜.最后將干燥后的樣品置于馬弗爐中在400 ℃下煅燒3 h,冷卻后取出備用,并依次記為樣品A1,A2,A3.
1.2.2納米氧化鋅的制備
純納米氧化鋅的制備過程和摻雜釤的納米氧化鋅制備過程保持相同,僅僅是不加入硝酸釤,并記為A0樣品.
1.3樣品表征
1.3.1掃描電子顯微鏡(SEM)表征
圖1 為純ZnO和2.0%ZnOSm的SEM掃描圖片.從圖中可以看出純ZnO和2.0%ZnOSm晶體在形貌上區(qū)別不大,都是呈正六邊形柱狀體結(jié)構(gòu).且摻雜Sm后晶體的體積有所減小,說明Sm摻雜起到抑制晶體生長的作用.
圖2為2.0%ZnOSm的EDX圖譜.表明該晶體由Zn,O,Sm組成.證明了樣品為高純度的氧化鋅晶體,且說明了Sm元素成功的摻雜進ZnO晶體結(jié)構(gòu)中.Zn∶O的平均原子百分比大約為49∶50,證明所制備的氧化鋅晶體材料化學計量比Zn∶O為1∶1.
1.3.2紫外可見漫反射表征
圖3為純ZnO和ZnOSm(2.0%)的紫外可見吸收光譜圖.從圖3中可以看出摻雜Sm元素離子后,ZnO的光吸收性能顯著改善.在可見光波段范圍,ZnOSm(2.0%)的光吸收能力明顯高于純ZnO.且ZnOSm(2.0%)樣品的吸收邊發(fā)生紅移,該紅移可能是因為Sm摻雜進入ZnO后產(chǎn)生缺陷引起能帶間電子轉(zhuǎn)移造成的[14].
1.3.3紅外光譜表征
圖4為純ZnO和ZnOSm(2.0%)的紅外光譜圖.圖中在460 cm-1處有強烈的Zn-O鍵伸縮振動吸收峰,證明生成了氧化鋅晶體.在1 600 cm-1處有微弱的C=O鍵的伸縮振動.在3 500 cm-1處有微弱的寬帶吸收峰,其對應H-O鍵的伸縮振動[15] .
1.4光催化降解RhB
配置10 mg/L的RhB溶液,取100 mL置于燒杯中,向其中加入0.1 g的上述A1樣品(ZnOSm),再置于遮光處暗反應1 h,使其達到吸附反應平衡.然后置于自制的光催化反應裝置內(nèi),在以氙燈(配置濾光片)為光源的可見光之下攪拌反應,光源燈和反應液面的距離為9 cm.每隔20 min取樣一次,并離心后取上清液.采用紫外可見分光光度計在RhB的最大吸收波長554 nm處測定上清液的吸光度值,并記錄.
采用改變單一變量原則,并保持其他實驗條件相同,依次進行樣品A2,A3和樣品A0(ZnO)的光催化實驗.
2結(jié)果和討論
2.1材料形貌和生長機制分析
從圖1中的高倍圖譜中可以清晰地看到氧化鋅晶體為上表面是正六邊形的柱狀顆粒,且大多是兩兩結(jié)合在一起,具有統(tǒng)一的規(guī)則形狀.這種柱狀六方體氧化鋅顆粒的比表面積比棒狀的氧化鋅高很多,能夠更好地促進氧化鋅的光催化作用.通過對比Sm摻雜前后的樣品形態(tài),發(fā)現(xiàn)摻雜Sm后樣品的粒徑尺寸有所減小,說明摻雜Sm起到抑制晶體生長的作用 [16-17] .而且通過對比純ZnO樣品和2.0%ZnOSm 樣品的SEM掃描圖譜發(fā)現(xiàn)后者的晶體顆粒外形呈現(xiàn)出較多的不規(guī)則形狀,這可能是由于Sm摻雜后對ZnO的晶體生長產(chǎn)生了某種破壞作用,這可能和Sm能抑制ZnO的晶體生長有關 [18] .
根據(jù)上述分析和實驗數(shù)據(jù),ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長過程可以用如下的化學反應方程式表示[19]:
ZnCH3COO2Zn2++2CH3COO-2
Zn2++2OH-ZnOH2
ZnOH2+2OH-ZnOH2-4
ZnOH2-4ZnO+H2O+2OH-
2.2降解效果分析
圖5(a)為不同摻雜比例的ZnOSm樣品對RhB的降解效果圖(僅Sm的摻雜比例不同,其它實驗條件保持相同).從圖中可知ZnOSm(2.0%)對RhB的降解效率最高達到了71.1%,相比于純氧化鋅樣品降解效率提高了近30%,其它摻雜比例的ZnOSm樣品的降解效率也都有提高,說明氧化鋅適量的摻雜Sm元素能夠有效地增強對可見光的吸收強度,降低光生電子和空穴的復合率,從而提高ZnO的光催化效率.然而當摻雜率過高時,Sm元素摻雜所形成的缺陷又會重新形成光生電子空穴對的復合中心,導致了電子空穴復合率增加,降低了光催化效率 [20-21] .本實驗的最佳摻雜比例為2.0at.%(Sm/ ZnO).由圖5(a)看出氧化鋅適量摻雜釤元素離子后提高了其在可見光下的催化效果,使其對RhB的降解率有明顯的提高.表明適當?shù)尼熾x子摻雜獲得了明顯的提升效果,增強了氧化鋅的光催化活性.
圖5(b)為ZnOSm(2.0%)樣品在不同pH下對RhB的降解效果圖.(僅pH不同,其他實驗條件保持相同)從圖5(b)中可以看出ZnOSm(2.0%)樣品在溶液pH為中性范圍時降解效果最好.在強堿性或強酸性條件下降解效果明顯變差 [22] .
圖5(c)為不同物質(zhì)量的ZnOSm(2.0%)對RhB的降解效果圖(僅催化劑的物質(zhì)量不同,其他實驗條件保持相同)從圖中可得當催化劑的量由0.05 g增加到0.10 g時,樣品的降解效果隨催化劑的量增加而增加,之后繼續(xù)增加催化劑的量,降解效果的增加幅度顯著減小.說明在一定范圍內(nèi)增加催化劑的量可以提高光吸收能力,增強光利用率.而當催化劑的量過多時,減弱了光的透過率和催化劑對光的吸收效率,這時催化劑的降解效率受到抑制 [23].
準一級動力學方程式模擬光催化反應速率[24]如下:
-lnCtC0=κt (1)
式中:Ct為t時刻的RhB溶液濃度;C0為暗反應后的RhB溶液的初始濃度;κ為反應速率動力學常數(shù)[25].
圖6(a)~(c)是根據(jù)上述公式計算得到的線性擬合結(jié)果繪制而成.直線斜率即為反應速率常數(shù)κ.圖6(a)中ZnOSm(2.0%)樣品的反應速率常數(shù)κ最大,是純ZnO樣品反應速率常數(shù)κ的2倍,表明將Sm元素以合適的比例摻雜進入ZnO晶體能夠顯著提高ZnO的光催化效果.這一結(jié)論與圖5(a)一致.根據(jù)準一級動力學模擬結(jié)果得到在降解100 mL的10 mg/L RhB溶液時,Sm最佳摻雜比例為Sm/ZnO為2.0%,最佳反應溶液pH為中性范圍,最佳催化劑的量為0.10 g.該結(jié)果與降解效果圖一致.
2.3光催化機理分析
ZnO是寬禁帶半導體,禁帶寬度為3.37 eV,吸收波長的閾值在紫外光區(qū).當ZnO被紫外光照射時,光激發(fā)電子從低能價帶躍遷到高能導帶,同時產(chǎn)生導帶電子(e-)和價帶空穴(h-).在光催化的過程中,光生電子和空穴分離且遷移到催化劑表面,被催化劑表面的有機物捕獲并發(fā)生氧化還原反應,或者光生電子被晶格表面的缺陷捕獲[26].而空穴具有極強的得電子能力,能將催化劑表面吸附的OH-和H2O分子氧化成羥基自由基(?OH).而羥基自由基(?OH)的氧化電位高達2.7 eV,具有極強的氧化性,可以將催化劑表面的有機物氧化降解為CO2和H2O等簡單物質(zhì)[27].然而,由于純ZnO只具有紫外光區(qū)的光催化活性,太陽光能利用率低.ZnO摻雜Sm離子后,Sm進入到ZnO晶格中,以Sm―O―Zn化學鍵的形式存在,引入了雜質(zhì)能級并減小了禁帶寬度,使ZnO的能帶變窄,擴寬了摻雜后的ZnO吸收波帶,將ZnO的吸收波帶從紫外光帶擴展到了可見光帶,提高了ZnO的光能利用率[28].而且由于Sm3+離子的半徑(96 pm)比Zn2+的半徑(74 pm)要大,其進入ZnO晶格后取代了Zn2+離子,使ZnO晶格膨脹變大,導致ZnO的晶格發(fā)生畸變,產(chǎn)生缺陷,而正是Sm摻雜形成的缺陷成為了在光催化中捕獲光生電子和空穴的陷阱,降低了ZnO的導帶電子和價帶空穴的復合率,延長了光生電子的壽命,從而提高了光生電子的利用率.因為還原態(tài)的Sm2+離子非常不穩(wěn)定,能夠很容易的捕獲到光生電子并傳送到O2,形成羥基自由基(?OH).此時Sm摻雜形成的缺陷可以作為光生電子載體,促進在可見光激發(fā)下的導帶電子傳遞,從而提高ZnOSm納米半導體在可見光下的光催化效率[29].因此,適當?shù)膿诫s釤離子能增強ZnO對可見光的吸收強度,提高其在可見光下的催化活性.根據(jù)上述分析,ZnOSm的降解機理可以用如下方程式表示[30]:
ZnO+hνZnO(ech+h+vb)
h+vb+H2OH++?OH
h+vb+OH? ? OH
e-cb+O2O-2?
O-2? +H+ ?OOH
?OOH+H++e-cbH2O2
H2O2+e-cb ?OH+OH-
3結(jié)論
1) 以醋酸鋅、氫氧化鈉和硝酸釤為主要原料,采用簡單水熱法反應后在400 ℃高溫煅燒,制備出了不同比例的Sm摻雜的ZnO納米材料,為正六邊形柱狀結(jié)構(gòu)的顆粒.
2) Sm的摻雜起到了擴展ZnO光吸收的范圍,增強了ZnO對可見光的響應能力,提高了光催化效果.
3) 以100 mL的10 mg/L RhB溶液為目標檢驗了ZnOSm材料的可見光催化活性.實驗結(jié)果表明,Sm在ZnO中的摻雜比為2.0%,溶液pH為中性范圍,催化劑的質(zhì)量0.10 g時為最佳實驗條件,可以得到較好的降解效果(70%以上).
4) 采用Sm修飾后的ZnO納米材料處理染料廢水具有一定的可行性,值得進一步的研究和探索.
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