专利名称：一种净化空气和保鲜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种净化空气和保鲜装置，特别是一种能去除空气中的有害物质及其食品保鲜装置。
背景技术：
TiO2作为ー种重要的半导体材料，且其只能吸收波长小于387nm的紫外光，在日光下光催化效率很低。将制得的三维石墨烯材料通过水热法与TiO2复合后，可以快速转移TiO2经光照产生的光生载流子。纳米TiO2具有传统材料所不具备的特殊物理、化学特性，其化学稳定性高，无毒无污染，具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高等特点，以及其特有的三大效应:表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。三维石墨烯材料，在结构上不同于ニ维的石墨烯，ニ维石墨烯易团聚，难分散，很难获得高比表面积的材料，它具有三维空心多孔网状结构，网壁为石墨烯，为层状结构的石墨以及多孔的石墨碳泡沫，具有超低密度表面积、高导热、耐高温、耐腐蚀、延展性、柔韧性好等优点，单层透明且质量较高。人们越来越重视空气质量指标和食品安全，为了去除空气中甲醛等有害有机物和延长食品保鲜期，已经有人提出用碳吸附甲醛，提高空气质量，用包装技术和冷藏的方法来延长食品保鲜期。因为活性炭的结构特点是孔隙多，具有很强的吸附力，很多消毒面具就是利用了活性炭的这个特点制成的。最好选择颗粒比较小的活性炭，颗粒越小吸附效果越好。但活性炭吸附甲醛，只能吸附，不能分解，甲醛仍然存在于空气中，不能让它彻底消失，并且活性炭可持续使用的时间很短。此外，食品中水果保鲜的普遍做法是在包装上下功夫，使用真空袋包装。用真空袋包装虽然能够起到一定的保鲜效果，但这种保鲜基本上是与氧气隔绝，并不能起到真正的杀菌作用，一些水果在真空袋中保鲜，不能正常呼吸，最后也会导致变味。并且使用真空袋价格昂贵，成本高。而冷冻技术的缺陷在于食品在化冻过程中容易滋生细菌，食品表面的蛋白质会被破坏，营养价值和新鲜ロ味都大打折扣。本发明所采用的技术方案，能将甲醛、苯、甲苯、ニ甲苯、氨、こ烯、TVOC等有害物质和细菌、病毒等氧化分解成无害的CO2和H2O,从而起到浄化空气和保鲜的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用高光催化效率的材料的装置，这种装置能够实现在常温下食物进行保鲜存放和除去室内有害甲醛。本发明提供ー种净化空气和保鲜装置，包括鼓风装置、光源、光催化降解装置和外壳，所述鼓风装置、光源、光催化降解装置均与所述外壳固定，所述光源的一侧设置光催化降解装置，另ー侧设置鼓风装置，所述外壳开有通孔。在所述净化空气和保鲜装置中设置加湿装置。
在所述净化空气和保鲜装置中设置加热装置。在所述光催化降解装置中通入直流电流，所述电流为0.5A-1A。所述的光源为紫外光，优选汞灯或LED光源中的ー种，其中，所述的LED光源的波长为375 385纳米。所述的鼓风装置为低电压电风扇，作用为推进空气循环。所述的外壳的材质为不透光材料。所述光催化降解装置包括基底层镍网或铜网、外层TiO2纳米球薄膜层和位于基底层和外层之间的中间层单层三维石墨烯层。所述的基底层的孔径为0.01-0.6mm,孔径优选0.01-0.1 mm。所述的外层中TiO2纳米球的直径为5-100 nm。所述光催化降解装置通过以下步骤制备:
1)在保护气和氢气、800 1300°C条件下，去除基底层表面氧化物层后再通入碳源气体，2-10分钟后关闭碳源，将样品迅速冷却至室温，关闭保护气和氢气；
2)冰浴下，将钛酸四丁酯缓慢搅拌滴加到こ醇中，滴加速率控制在l_2ml/min，超声混合均匀后，再将第一步的样品放入反应液中，在160-220°C下水热反应；
3)通入保护气，将第二步反应得到的样品清洗、干燥后加热到40(T600°C反应，得到基底层/三维石墨烯/ TiO2纳米球薄膜。步骤I中所述的去除时间为5-20分钟，所述的碳源气体选自甲烷、甲醇、こ醇或こ烷中的ー种或多种；所述的保护气选自氩气或氖气；所述的碳源气体为甲烷或こ烷时碳源气体的流速为1-10 s.c.c.m.,优选3-7 s.c.c.m.;所述的碳源气体为甲醇或こ醇时，用1-10 s.c.c.m.，优选3-7 s.c.c.m.的保护气鼓泡；所述的氢气的流速为100-300s.c.c.m.,优选150-250 s.c.c.m.;所述的保护气流速为300-600 s.c.c.m.;所述的冷却速率为 200-300°C /min。步骤2中所述的钛酸四丁酯占こ醇质量的15-25% ;所述的こ醇温度控制在0_5°C，所述的反应时间为4-24h。步骤3中所述的干燥温度为50-80°C，所述的干燥条件为真空下，所述的干燥时间为3-4h ;所述的加热温度优选400°C，所述的反应时间为0.5-3小吋。本发明与现有技术相比，其显著优点是:
1)提高了光催化效率，特别是LED光源作为光照条件，因此光催化效率在エ商业界提高了 8 10倍，比传统的用碳吸附甲醛的效率提高了 16 20倍；
2)现有的直接将紫外灯光源直接照射在食物表面进行杀菌的方法，只能杀死紫外灯等光源直接照射面的菌群，而本发明的装置可杀死密闭空间内物体表面的菌群；
3)实现了常温保存食物，并且节能环保，安全实用；
4)运用该材料制成的保鲜仪器能够有效杀菌，去除甲醛等有机物，保证空气质量，还能够杀菌消毒，延长食品保鲜期；
5)ニ氧化钛纳米球的制备中,控制滴加速率和滴加温度,能够使ニ氧化钛生成大小均匀、比表面积大的球状结构，且均匀分布于单层三维石墨烯表面，分散性好，既避免了自身粒子的团聚，也有效防止了石墨烯片层的重堆积，纳米复合材料所特有的结构使其具有很好的热稳定性和优异的光催化活性，在环境保护、功能复合材料和光催化等领域都有潜在的应用价值。
图1是本发明所述装置的结构示意图。图2是本发明所述光催化降解装置3的结构示意图。图3是本发明的实施例1和对比例光催化降解甲醛效果图。图4是本发明的实施例1不同条件下的光催化降解甲醛效果图(a改变光源，b改变温度，c加入电流，d加入湿度)。
具体实施例方式以下结合附图，详细说明本发明的实施方式。本发明的原理是:纳米TiO2光催化降解机理共分为8个步骤来完成光催化的过程:
当ー个具有hv能量大小的光子或者具有大于半导体禁带宽度Eg的光子射入半导体时，一个电子由价带(VB)激发到导带(CB)，因而在导带上产生ー个高活性电子(e_ )，在价带上留下了ー个空穴(h +)，形成氧化还原体系。溶解氧及水和电子及空穴相互作用，最终产生高活性的羟基。OH —、0厂、OOH-自由基具有强氧化性，能把大多数吸附在TiO2表面的有机污染物降解为C02、H2O,把无机污染物氧化或还原为无害物。
权利要求
1.一种净化空气和保鲜装置，其特征在于包括鼓风装置(I)、光源(2)、光催化降解装置(3)和外壳，所述鼓风装置(I)、光源(2)、光催化降解装置(3)均与所述外壳固定，所述光源(2)的一侧设置光催化降解装置(3)，另ー侧设置鼓风装置(I)，所述外壳开有通孔。
2.根据权利要求1所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于所述光催化降解装置(3)包括基底层(7)镍网或铜网、外层(5)TiO2纳米球薄膜层和位于基底层(7)和外层(5)之间的中间层(6)单层三维石墨烯层。
3.根据权利要求1所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于在所述净化空气和保鲜装置中设置加湿装置(4)。
4.根据权利要求1所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于在所述净化空气和保鲜装置中设置加热装置。
5.根据权利要求1所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于在所述光催化降解装置(3)中通入直流电流，所述电流为0.5A-1A。
6.根据权利要求1所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于所述的光源(2)为紫外光。
7.根据权利要求1或6所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于所述的光源优选汞灯或LED光源中的ー种，其中，所述的LED光源的波长为375 385纳米。
8.根据权利要求1或2所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于所述的光催化降解装置(3)中基底层(7)的孔径为0.01-0.6mm ;外层(5)中TiO2纳米球的直径为5-100 nm。
9.根据权利要求1或2所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于所述的光催化降解装置(3)通过以下步骤制备: 1)在保护气和氢气、800 1300°C条件下，去除基底层表面氧化物层后再通入碳源气体，2-10分钟后关闭碳源，将样品迅速冷却至室温，关闭保护气和氢气； 2)冰浴下，将钛酸四丁酯缓慢搅拌滴加到こ醇中，滴加速率控制在l_2ml/min，超声混合均匀后，再将第一步的样品放入反应液中，在160-220°C下水热反应； 3)通入保护气，将第二步反应得到的样品清洗、干燥后加热到40(T600°C反应，得到基底层/三维石墨烯/ TiO2纳米球薄膜。
10.根据权利要求7所述的净化空气和保鲜装置，其特征在于步骤I中所述的去除时间为5-20分钟，所述的碳源气体选自甲烷、甲醇、こ醇或こ烷中的ー种或多种；所述的保护气选自氩气或氖气；所述的碳源气体为甲烷或こ烷时碳源气体的流速为1-10 s.c.c.m.；所述的碳源气体为甲醇或こ醇时，用1-10 s.c.c.m.的保护气鼓泡；所述的氢气的流速为100-300 s.c.c.m.;所述的保护气流速为300-600 s.c.c.m.;所述的冷却速率为200-3000C /min ;步骤2中所述的钛酸四丁酯占こ醇质量的15_25%，所述的こ醇温度控制在0-5°C，所述的反应时间为4-24h ;步骤3中所述的干燥温度为50-80°C，所述的干燥条件为真空下，所述的干燥时间为3-4h，所述的加热温度优选500°C，所述的反应时间为0.5-3小时。
全文摘要
本发明公开了一种净化空气和保鲜装置，包括鼓风装置、光源、光催化降解装置和外壳，所述鼓风装置、光源、光催化降解装置均与所述外壳固定，所述光源的一侧设置光催化降解装置，另一侧设置鼓风装置，所述外壳开有通孔。该装置提高了光催化效率，特别是LED光源作为光照条件，因此光催化效率在工商业界提高了8~10倍，比传统的用碳吸附甲醛的效率提高了16~20倍；该装置可杀死密闭空间内物体表面的菌群，实现了常温保存食物，并且节能环保，安全实用。
文档编号A23L1/015GK103084062SQ20131003248
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者许志, 鲁兵安, 仇志铜, 徐济安, 赵杰 申请人:江苏苏美仑智能科技有限公司