热流驱动光催化净化装置的制作方法

本发明属于光化学、材料科学和环境领域,具体涉及一种主要由一种由可见光光源、光催化层和空气通道组成的光生热流驱动的光催化空气净化装置。

背景技术：

光催化空气净化装置是针对有害气体造成的室内污染，将催化剂成型或负载于特定载体上，用紫外光源照射催化剂。通过风机的作用，使含有有害气体的空气以特定的速度经过催化剂，载体上的催化剂在紫外光的照射下，与有害气体发生化学降解反应，达到净化空气的目的。优点是自清洁和无二次污染。可单独做成净化设备，亦可与其它功能组件(如活性炭吸附、负离子杀菌、hepa过滤等)组成高端空气净化器。

目前最常用二氧化钛为光催化材料，由于其在可见光区域无吸收，则只能采用紫外光源进行光催化[记载于：孙振范,李玉光，无机化学学报,2006,22(12):2173.]，如汞灯、近紫外led或荧光灯的近紫外波段。多用于工业、医疗场所的空气净化消毒。cn2845899y公开了一种使用纳米二氧化钛净化空气的二氧化钛光催化空气净化装置，由壳体、风扇、紫外光源和净化芯体组成，净化芯体为陶瓷负载二氧化钛，可用于室内、车内等封闭空间除去空气中的有机污染物。cn202463029u公开了一种光催化净化抗菌的彩钢板，钢板表面均设有纳米级二氧化钛光催化剂制成的涂层，可在紫外线照射一下用于净化空气、杀菌消毒。但该催化体系如用于家庭日常用途，则需采取必要的保护措施，以免眼睛与皮肤收到伤害。紫外线长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。另外，从能量分布来看，紫外线只占太阳光能量的4％左右，而可见光则占太阳光能量的43％，应在光催化净化空气方面发挥更大的作用。

为了促进污染气体在催化剂表面的传质作用，传统的光催化空气净化装置一般加装风扇驱动空气流动，以加快催化净化作用。cn108361676a公开了一种具有空气净化作用的室内照明灯,包括灯架，紫外线灯管，风口上设有风扇驱动。cn207555775u公开一种光催化空气净化灯，包括底座、光源件和外罩，外罩表面设置有光触媒层，端盖内部设置有电机和叶片驱动。实际使用中则存在风扇噪音问题，解决了一种形式的污染同时却又产生了另一形式的污染。

从催化的角度来看，在污染物较高浓度条件下,光催化空气净化技术的净化效率较高,在低浓度条件下净化效果则不明显,而一般情况下室内污染物浓度较低[记载于：environmentalscienceandtechnology,1995,32:3851.]。这样,如何提高在较低浓度下的光催化空气净化效率,或者在催化剂分子附近微区有效富集污染物浓度，便成为光催化净化空气技术实用化的前提和关键。

技术实现要素：

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种由可见光光源、光催化层和空气通道组成的光生热流驱动的光催化空气净化装置。

为解决上述技术问题，本发明热流驱动光催化净化装置，包括：光源；催化层，所述催化层与所述光源间隔设置，在所述催化层与所述光源之间形成空气通道；吸附层，所述吸附层设置在所述催化层上背向所述光源的一侧。

优选地，所述光源与所述催化层之间的间距d不小于5mm。

优选地，所述光源与所述催化层之间的间距d为30mm～50mm。

优选地，所述催化层及所述吸附层为多孔结构，孔径不小于100nm。

优选地，所述催化层及所述吸附层在380nm～780nm区间内的平均透光率不小于5％。

优选地，所述催化层及所述吸附层的厚度分别为1μm～10mm。

优选地，所述催化层的材质为银、锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、镍氧化物、铜氧化物、杂化二氧化钛或杂化氧化锌中的一种或多种。

优选地，所述吸附层的材质为氧化铝、二氧化硅、硅胶、沸石、分子筛、凹凸棒土、陶瓷、粘土、白土、硅铝酸盐或高岭土中的一种或多种。

优选地，所述光源的主波长为380nm～780nm。

优选地，所述光源为led光源、热辐射光源或气体放电光源的一种或多种。

与现有技术相比，本发明热流驱动光催化净化装置具有如下优势：一体化实现可见光催化、光生热流驱动和污染物微区富集功能。实施简单、方便。该装置可应用于各种空气净化场合，尤其是局域生活工作空间，如家居、医院、办公室、汽车、工厂车间以及学校等。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明热流驱动光催化净化装置结构示意图。

图中：

1-光源2-空气通道3-催化层

4-吸附层

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。

如图1所示，本发明热流驱动光催化净化装置，包括led白光源1、空气通道2、纳米银催化层3和氧化铝吸附层4，其中：空气通道2设置于光源1和光催化层3之间。通过可见光光源1工作时产生的热量，驱动空气在通道2中流动，并且通过纳米银催化层3在光照下实现空气净化，部分污染物可由氧化铝吸附层4吸附富集后继续净化。led白光源1发射波长位于450nm～700nm。空气通道2中的光源与灯罩之间的间隙值d为30mm～50mm。纳米银催化层3，可见光区域最大吸光度值0.6，孔径尺寸300nm，层厚为3μm，在380nm～780nm区间的平均透光率36％。氧化铝吸附层4，孔径尺寸500nm，层厚为20μm，在380nm～780nm区间的平均透光率15％。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

技术总结
本发明热流驱动光催化净化装置，包括：光源；催化层，所述催化层与所述光源间隔设置，在所述催化层与所述光源之间形成空气通道；吸附层，所述吸附层设置在所述催化层上背向所述光源的一侧。与现有技术相比，本发明热流驱动光催化净化装置具有如下优势：一体化实现可见光催化、光生热流驱动和污染物微区富集功能。实施简单、方便。该装置可应用于各种空气净化场合，尤其是局域生活工作空间，如家居、医院、办公室、汽车、工厂车间以及学校等。

技术研发人员：孟庆华;张绍良
受保护的技术使用者：孟庆华;张绍良
技术研发日：2018.11.28
技术公布日：2019.02.26