复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面及其施工方法

本发明涉及太阳能光伏建筑一体化领域，具体涉及复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国综合国力的不断提升，人们的住房条件也逐步得到改善，市面上装修材料也是多种多样，但这些装修材料所带来的污染也变得越来越严重，给人们的健康造成了极大的隐患。如眼睛和皮肤过敏，甚至产生致畸、致突变和致癌的严重危害；由于人的一生80％以上的时间是在室内度过的，老年人和婴幼儿等可能有高达95％的时间生活在室内，因此室内污染物的危害其影响人群大、危害面广，逐渐引起社会的广泛关注。如何有效地治理室内的空气污染，对人们的健康，改善人们的生活质量具有广泛的意义。

2、常见的室内污染气体有甲醛、甲苯、多环芳烃、co等，现有技术中常规的治理手段通风处理可以将室内的污染物驱散，但只能处理家具散发出来的部分污染物，是一种治标不治本的方法。并且在冬季低温天气下，开窗通风难以实现室内供暖，因此如何发展一种绿色、无毒、无二次污染的处理手段，满足同时实现供暖和空气净化的功能，为冬季室内无法长时间通风去除污染物提供有效措施是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提出一种复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面，在冬季供暖季节同时实现供暖和空气净化的功能。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面，墙面由外向内依次为太阳能光伏电池，建筑墙体和空气净化单元，太阳能光伏电池与空气净化单元通过导线连接；

4、空气净化单元包括保温绝热背板，涂层基板，导电单元，复合碳系电热涂层和mnox-ceo2热催化涂层，保温绝热背板与建筑墙体贴合设置，涂层基板设置在保温绝热背板远离建筑墙体的一侧，复合碳系电热涂层设置在涂层基板表面；导电单元设置在涂层基板的两端，与太阳能光伏电池通过导线连接；mnox-ceo2热催化涂层设置在复合碳系电热涂层上，催化并净化室内空气。

5、进一步的，所述导电单元包括接线端子和导电铜带，所述导电铜带设置在所述涂层基板的两端，与所述复合碳系电热涂层相连；所述接线端子设置在所述导电铜带上，通过导线连接所述太阳能光伏电池。

6、进一步的，所述导电单元还包括绝缘热缩套，所述绝缘热缩套设置在所述导电铜带和所述接线端子的外表面。

7、进一步的，所述太阳能光伏电池通过支撑架固定在所述建筑墙体外侧。

8、进一步的，所述太阳能光伏电池与所述空气净化单元之间设置有温度控制阀，所述温度控制阀的输出端连接所述导电单元和外置蓄电池，所述温度控制阀感应温度，并自动调节所述太阳能光伏电池与所述导电单元和所述外置蓄电池的通路。

9、进一步的，所述温度控制阀设置有第一阈值和第二阈值，所述第二阈值大于所述第一阈值；

10、当温度低于所述第一阈值时，所述太阳能光伏电池的输出端和所述外置蓄电池的输出端分别与所述导电单元连通；太阳辐射作用下，所述导电单元产生电力的同时，所述复合碳系电热涂层温度升高，热催化层被加热。同时外置蓄电池为导电单元提供电力，保证热催化效果。

11、当温度位于所述第一阈值和所述第二阈值之间时，所述外置蓄电池与所述导电单元断开连接；

12、当温度高于所述第二阈值时，所述太阳能光伏电池的输出端与所述外置蓄电池连通。

13、进一步的，所述复合碳系电热涂层的涂层厚度为0.1~0.3mm，所述mnox-ceo2热催化涂层的涂层厚度为0.1~0.3 mm。所述复合碳系电热涂层和所述mnox-ceo2热催化涂层的总厚度不超过0.4~0.5mm。

14、进一步的，所述太阳能光伏电池与所述导电单元之间还设置有稳压器。

15、本发明的第二个目的是提供一种复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面的施工方法，通过制备复合碳系电热材料和热催化剂mnox-ceo2粉末，并通过涂覆制得复合碳系电热涂层和mnox-ceo2热催化涂层，利用太阳能光伏与建筑一体化技术，通过太阳能驱动复合碳系电热涂层，解决冬季室内无法长时间通风去除污染物的问题。

16、一种复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面的施工方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

17、s01：采用支撑架将太阳能光伏电池固定在建筑墙体外侧；

18、s02：将保温绝热背板设置在建筑墙体的内表面；

19、s03：将涂层基板与保温绝热背板固定连接，在涂层基板的上边缘和下边缘分别设置导电铜带，并与太阳能光伏电池的正负极相连接；

20、s04：将石墨烯、碳纤维和炭黑放入烘箱中烘干后，取出密封备用，取设定量的水、重钙、润湿分散剂和氨水加入料筒中，依次加入石墨烯，碳纤维，炭黑等导电填料，在高速离散机中1000~1500r/min下搅拌30~40 min，然后在2500~3000r/min下搅拌1.5~2h，使各导电填料分散均匀，加入粘结剂水性丙烯乳酸胶在2000~2500r/min下混合均匀，制得复合碳系电热材料；其中重钙作为涂料中的辅助填料可以使涂料防霉不易沉降，易分散，同时能够增加涂料硬度，提高涂料耐候性；润湿分散剂可以有效降低分子之间的相互作用力从而使各种材料均匀分散在体系中；水性丙烯乳酸胶作为粘结剂起到粘结和增稠的作用；各导电填料之间形成了较为连续的结构，相互接触形成较好的空间导电网络通路，本发明通过控制导电填料的占比，能够减少涂层的表面温度变化，增加温度均匀性，提高涂层热性能。

21、s05：将复合碳系电热材料涂覆在涂层基板表面，与导电铜带相连接，形成复合碳系电热涂层；为避免在涂刷过程中产生孔洞，复合碳系电热涂层分两次进行涂刷，在第一次涂层干燥后进行第二次涂刷，涂层总厚度为0.1~0.3mm，具有附着力强，升温快，耐热性好，贮存稳定的特点。

22、s06：采用共沉淀法将mn(no3)26h2o、kmno4和(nh4)2ce(no3)6的金属氧化物前驱体，按照摩尔比为3:2:5加入到去离子水中搅拌均匀，逐滴加入氢氧化钾溶液并调节混合液的ph值至10.5，控制混合液温度在45~50℃，并强烈搅拌，得到棕色沉淀物；得到的棕色沉淀物在母液中45~50℃下继续陈化1~2个小时。然后过滤，洗涤沉淀物，将沉淀物放在干燥箱中干燥12~15小时去除水分，干燥温度为110℃以上。最后将干燥的沉淀物放在管式炉中500℃焙烧5~7小时，得到黑色的热催化剂mnox-ceo2粉末；制备出mnox和ceo2的物理混合物；用改进的共沉淀法制备的催化剂具有较高的催化性能；能够提高空气净化能力。

23、s07：将研磨好的mnox-ceo2粉末粘合在复合碳系电热涂层表面，形成mnox-ceo2热催化涂层，养护后得到复合碳系电热涂层热催化室内空气净化墙面。

24、进一步的，步骤s04中，复合碳系电热材料包括如下各组分材料：水：50%~60%、重钙：15%~20%、润湿分散剂：5%~7%、氨水：0.4%~1%、水性丙烯乳酸胶：5%~10%、石墨烯：1%~3%、碳纤维：0.5%~1%、炭黑：1.5%~3%。碳纤维可以提升复合碳系电热涂层表面的升温速率。在碳纤维添加量不足时，涂层的升温速率不足且升温效率较慢，但若碳纤维添加量过大，则会使得碳纤维裸露在涂层表面从而导致涂层厚度不均匀，进而使得复合碳系电热涂层的表面温度不均匀，影响mnox-ceo2热催化涂层的施工及使用效果。本发明通过限定碳纤维占总涂料的0.5%~1%，保证了涂层的表面温度均匀性，提高mnox-ceo2热催化涂层的吸附效果。

25、进一步的，步骤s06中，mn(no3)26h2o与去离子水的比例为0.04mol/l；氢氧化钾溶液的摩尔浓度为2mol/l。本发明制备的mnox-ceo2催化剂对甲醛完全氧化反应表现出非常高的催化活性，甲醛的转化率随着复合碳系电热材料温度的增加而逐渐增大，在50℃就能将hcho完全氧化变成co2和h2o。

26、本发明的有益效果为：

27、(1)本发明将复合碳系电热涂层和mnox-ceo2热催化涂层相结合，利用太阳能光伏与建筑一体化技术，通过太阳能驱动复合碳系电热涂层，为室内供暖降低建筑能耗，而后通过复合碳系电热涂层的热量驱动mnox-ceo2热催化涂层净化室内污染物，同时实现采暖和空气净化的功能，为冬季室内无法长时间通风去除污染物提供方法。与现有技术相比，本发明满足传统建筑墙体的功能同时，具有供暖和净化的功能。并且复合碳系电热涂层和mnox-ceo2热催化涂层涂覆于建筑内墙上基本不占用室内空间；同时mnox-ceo2热催化涂层通过复合碳系电热涂层提供的热量不断完成净化污染物的循环，可反复去除污染物，持续时间长；

28、(2)本发明通过温度控制阀感应室外温度，并根据温度自动调节所述太阳能光伏电池与所述导电单元和所述外置蓄电池的通路。保证复合碳系电热涂层的散热效果，进而提升mnox-ceo2热催化涂层的催化净化效果。同时在非取暖季节或高温天气，利用外置蓄电池储存太阳能光伏电池的多余能量，提高资源利用效果；

29、(3)本发明中通过复配混合导电填料，使得石墨烯通过高速离散机的搅拌均匀分散并附着于碳纤维表面，两者之间接触更为紧密，同时降低涂层的空隙率以及形成更加致密的三维导电网络通路，使涂层导电网络通路微量增加；炭黑附着于石墨烯上或是填充于空隙中，碳纤维将两者更好地连接在一起，三者接触后各导电填料之间形成了较为连续的结构，形成了较好的空间导电网络通路，减少了涂层的表面温度变化，增加了温度均匀性，提高了涂层的热性能。