专利名称：一种基于等离子体实现光催化的汽车尾气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，利用二氧化钛作为绝缘介质进行介质阻挡放电，放电产生的等离子体发出的光将作为催化二氧化钛作用的光源。
背景技术：
等离子体就是由大量正负带电粒子和中性粒子组成的，并表现出集体行为的高度电离的气体。其中部分或完全电离的气体，且自由电子和离子所带正、负电荷的总和完全抵消，宏观上呈现中性电。按等离子体焰温度分类，将等离子体可以分为高温等离子体与低温等离子体，低温等离子体又可以分为热等离子体和冷等离子体。低温等离子体在产生过程中会伴随着大量的、种类繁多的活性粒子的产生，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。这些活性物质使得低温等离子体在生物医学领域的杀菌、消毒以及环境工程领域的废气处理与污水净化领域发挥了重大作用。二氧化钛是光催化领域中使用最多的光催化材料，TiO2是一种η型氧化物半导体， 它的能带是不连续的，在价带(VB)和导带(CB)之间存在一个禁带，它主要有两种晶形锐钛矿型和金红石型。一般认为，锐钛矿型具有较高的活性，当它受到光子能量等于或高于该禁带宽度的光辐照时，其价带上的电子(e_)就会受激发跃迁至导带，同时在价带上产生相应的空穴(h+)，形成了电子-空穴对。产生的电子、空穴在内部电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴有很强的得电子能力，具有强氧化性，使原本不吸收光的物质被氧化，电子受体则通过接受表面的电子而被还原，完成光催化反应过程。二氧化钛较强的光催化性能使得其在污水处理与废气净化领域大显身手。虽然低温等离子体与二氧化钛各自都有废气净化的能力，但是它们各自的专一性较强，使得它们各自的应用领域十分狭窄。比如低温等离子体处理一氧化氮(NO)气体的效果十分明显，但是对于碳氢(HC)以及一氧化碳(CO)等气体的净化能力较差；二氧化钛在紫外或可见波段下处理CO以及HC等气体效果很明显，但是对于NO气体的净化十分有限。 汽车尾气是一种含有多种污染气体的混合物，包括NO气体、HC气体、CO气体、CO2气体等， 低温等离子体与二氧化钛各自的专一性使得在它们在处理汽车尾气时受到了极大的限制。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，目的在于高效的处理汽车尾气中多种污染气体，降低大气污染，保护环境。本发明的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，包括电源、高压电极、地极、二氧化钛介质层，其特征在于所述装置为一种两端封闭的管型结构，在管内进行同轴式介质阻挡放电，二氧化钛均勻涂于管内壁，高压电极置于装置内且与装置同轴。作为绝缘介质；所述装置的侧面有两个通气口
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所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于可以根据实际需要改变装置的长度，也可以根据实际需要在保证同轴的前提下，将管子弯曲或进行其他形变，提高汽车尾气的催化效率。所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于所述电源为交流电源、脉冲直流电源或者射频电源。所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于该装置不但可以处理汽车尾气，还可以处理其他废气或污染气体。本发明既能除去尾气中的N0，也能除去尾气中的C0、HC、(X)2等，气体充分反应，装置的长度与形状可以根据实际需要，，大大提高汽车尾气处理效率。本发明不需要连接额外的电路给二氧化钛催化提供能量，直接用等离子体产生的紫外与可见光作为光源恰好在二氧化钛催化的波段。本发明不但可以处理汽车尾气，还可以用于处理其他废气，应用范围大大拓宽。本发明结构简单、体积小、成本低廉、维护方便、安全可靠、可携带性强；通过使用不同的电源参数，改变等离子体的温度，增强二氧化钛的光催化效果，大大提高尾气净化效率。
图1为本发明结构示意图
具体实施例方式图1为本发明的结构示意图，包括5、高压电极3、接地电极4、二氧化钛绝缘介质 6、电源7、接地线1、进气口 9、出气口。电极3、5与二氧化钛绝缘介质4形成介质阻挡放电， 处理尾气的污染气体。汽车尾气从进气口 1进入，经过电极3、5与二氧化钛绝缘介质2组成的介质阻挡放电装置处理尾气中的NO气体，等离子体的辉光8使二氧化钛发挥催化作用，尾气经二氧化钛绝缘介质层充分接触催化去除CO、C02、HC等气体。净化后的气体从出气口 6出来。将电源6的地极7与大地连接好，高压电极5接至电源6，选择交流电源为装置驱动电源。调节电源输出电压幅值至4千伏，频率10千赫兹，会产生等离子体射流5。输出交流电压的幅值可为220伏-100千伏，频率50赫兹-30兆赫兹；或输出脉冲直流电压幅值 220伏-100千伏，频率50赫兹-30兆赫兹脉宽，脉宽大于等于1纳秒。
权利要求
1.一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，目的在于高效的处理汽车尾气中多种污染气体，降低大气污染，保护环境。
2.如权利要求1所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于 一个两端封闭的同轴介质阻挡放电结构的管子，二氧化钛涂于管子内壁，其充当绝缘介质； 所述装置的侧面有两个通气口，其距离最近端的距离相等。
3.如权利要求1或2所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于可以根据实际需要改变装置的长度，也可以根据实际需要在保证同轴的前提下，将管子弯曲或进行其他形变，提高汽车尾气的催化效率。
4.如权利要求1或2所述的一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，其特征在于所述电源为交流电源、脉冲直流电源或者射频电源。
全文摘要
本发明不但可以处理汽车尾气，还可以用于处理其他废气，应用范围大大拓宽。本发明公开了一种基于等离子体实现光催化的尾气净化装置，利用等离子体与二氧化钛催化作用结合的方法处理汽车尾气，二氧化钛既作为一种绝缘介质产生等离子体，又借助等离子体产生的辉光发挥其光催化的作用，既能除去尾气中的NO，也能除去尾气中的CO、HC、CO2等，且装置的长度可以根据实际需要进行改变，大大提高汽车尾气处理效率。本发明不需要连接额外的电路给二氧化钛催化提供能量，直接用等离子体产生的紫外与可见光作为光源恰好在二氧化钛催化的波段。本发明不但可以处理汽车尾气，还可以用于处理其他废气，应用范围大大拓宽。
文档编号B01D53/94GK102230410SQ20111017217
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者于双, 张珏, 方竞, 梁永东 申请人:北京大学