用于降解混合气体的光催化过滤器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光催化过滤器及其制造方法，更具体地，涉及一种其表面具有加强的 吸收性能以便包含在竞争反应中较迟反应的气体的混合气体能够从光催化反应的初始阶 段被降解的光催化过滤器，以及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 在本文中，术语"光催化反应"是指使用诸如氧化钛（Ti02)或类似物的光催化材料 的反应。已知的光催化反应包括水的光催化降解、银和铂的电沉积、有机材料的降解等。此 外还有尝试将这种光催化反应用于新的有机合成反应、超纯水的生产等。
[0003] 存在于空气中的有毒气体或具有刺激性气味的物质（诸如氨、醋酸以及乙醛）通 过上述光催化反应被降解，并且在具有光源（例如紫外光源）和涂覆有光催化材料的过滤 器的情况下，基于这种光催化反应的空气净化设备可以半永久性地使用。当光催化过滤器 的光催化效率降低时，过滤器可以被再生以恢复其光催化效率，然后能够重新进行使用。因 此，光催化过滤器可被称作是半永久性的。
[0004] 具体地，在将紫外LED灯用作紫外光源时，其相比于普通水银灯或类似物的优势 在于它具有绿色环保性，因为它不需要有毒的气体，在能耗方面具有高的效率，且因为其尺 寸小从而允许有各种各样的设计。
[0005] 然而，不同于在空气通过时以物理的方式收集大灰尘颗粒的普通过滤器（诸如预 滤器或HEPA过滤器），光催化过滤器被构造成使得在空气通过过滤器的过程中被吸附于过 滤器表面上的有毒气体被通过光催化反应产生的基团（诸如0H)降解。因此，有毒气体的 降解效率主要受目标有毒气体与光催化过滤器表面的活性位点之间的接触效率的影响。
[0006] 光催化过滤器的光催化效率与其空气清洗能力直接相关。换言之，使用光催化效 率高的空气过滤器的空间中的有毒气体会比使用尺寸和结构相同、但光催化效率较低的空 气过滤器的空间中的有毒气体更快地被降解。
[0007] 与此同时，已知当空气中含有多种不同的有毒气体时，这些有毒气体按照其吸附 于光催化过滤器表面上的顺序被降解。因此，在这些有毒气体中，以较高速率吸附到光催化 表面中的气体更快地被降解，以较低速率吸附到光催化表面中的气体要在以较高速率被吸 附的气体发生一些降解之后在光催化表面上发生吸附和降解。
[0008] 由韩国空气净化协会提供的除臭性能测试法是一种评价乙醛、氨和醋酸三种气体 的混合物的去除率的方法。按照这种测试方法进行实验得到的结果表明，市场有售的Ti0 2 光催化剂对这些气体中的乙醛表现出低的去除率。这是因为在竞争反应中乙醛比其它气体 晚发生反应。换言之，普通的光催化过滤器被构造成先降解在竞争反应中先反应的有毒气 体，再降解稍后反应的有毒气体。
[0009] 从空气过滤器的角度来看，普通光催化过滤器的这种习性是并不理想的。对于利 用光催化反应的空气过滤器而言，降解有毒气体的性能是重要的，且针对所有类型的有毒 气体的降解性能都应当是优良的，所有类型的有毒气体都需要从光催化反应的初始阶段就 被降解。
【发明内容】
[0010] 各种实施例旨在解决上述问题并且提供一种即使在混合气体通过时也对各种气 体均表现出高去除率的光催化过滤器，以及提供一种用于制造该光催化过滤器的方法，其 中，所述过滤器的光催化剂对于基底或衬底具有高的粘附力。
[0011] 在一个实施例中，一种用于制造光催化过滤器的方法包括：将作为光催化剂的 二氧化钛（Ti〇 2)纳米粉末和一种或多种金属化合物分散在水中以制备光催化分散体 (dispersion);用该光催化分散体涂覆支撑体；对经涂覆的支撑体进行干燥处理；以及对 经干燥的支撑体进行烧结处理。
[0012] 这里，分散在水中以制备光催化分散体的金属化合物可为纳米粉末。
[0013] 在另一实施例中，光催化过滤器包括支撑体以及涂覆在支撑体上的光催化材料和 金属化合物。
[0014] 金属化合物可包括钨（W)化合物。
[0015] 钨（W)化合物可为H2W04。
[0016] 钨（W)化合物可以以摩尔比在每摩尔1102的0. 0032摩尔至0. 064摩尔使用。
[0017] 金属化合物可包括铁（Fe)化合物。
[0018] 铁化合物可为Fe203。
[0019] 铁（Fe)化合物可以以摩尔比在每摩尔1102的0. 005摩尔至0. 05摩尔使用。
[0020] 铁化合物可为纳米粉末。
[0021] 以1102的摩尔数为基准，作为纳米尺寸粉末的铁（Fe)化合物可以以摩尔比在 0. 00125摩尔至0. 0125摩尔使用。
[0022] 支撑体可包括多孔陶瓷材料。
[0023] 涂覆支撑体的步骤可包括将支撑体浸没在光催化分散体中。
[0024] 对经干燥的支撑体进行烧结的步骤可在350°C至500°C的温度下进行0. 5小时-3 小时。
[0025] 在另一个实施例中，光催化过滤器包括光催化支撑体以及涂覆在光催化支撑体上 的光催化材料和金属化合物，其中，金属化合物包括钨（W)化合物和铁（Fe)化合物。
[0026] 所述钨化合物可为H2W04，所述铁化合物可为Fe 203。
[0027] 以1102的摩尔数为基准，钨（W)化合物可以以摩尔比在0.016摩尔-0.048摩尔 使用，铁化合物可以以摩尔比在〇. 005摩尔-0. 025摩尔使用。
[0028] 铁化合物可为纳米尺寸粉末。
[0029] 以1102的摩尔数为基准，钨（W)化合物可以以摩尔比在0.016摩尔-0.048摩尔 使用，铁化合物可以以摩尔比在〇. 00125摩尔-0. 00625摩尔使用。
[0030] 光催化支撑体可为多孔陶瓷。
[0031] 光催化材料和金属化合物可通过烧结锚定在光催化支撑体上。
【附图说明】
[0032] 图1示出了通过使用传统光催化过滤器和本发明的第一实施例的光催化过滤器 中的每个从空气中去除有毒气体（氨气、乙醛和乙酸）的速率作为时间的函数的图。
[0033] 图2示出了通过使用传统光催化过滤器和本发明的第一实施例和第二实施例的 光催化过滤器中的每个从空气中去除有毒气体（氨气、乙醛和乙酸）的速率作为时间的函 数的图。
【具体实施方式】
[0034] 下面将参照附图更详细地描述示例性实施例。然而，本发明可以具有不同的实现 形式，不应被解释成局限于文中提出的实施例。相反地，提供这些实施例使得本说明书彻底 完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的精神。
[0035] 本文中公开的技术可被用于提供一种光催化过滤器，其中通过将金属引入过滤器 中的二氧化钛光催化剂使其对于乙醛、氨和醋酸气体混合物具有改善的吸收性。一种用于 制造对于乙醛、氨和醋酸气体混合物具有改善的吸收性的光催化过滤器的示例性方法包括 如下步骤：通过将二氧化钛纳米粉末和一种或多种金属化合物分散在水中来提供光催化分 散体液体，用该光催化分散体液体涂覆光催化支撑体，干燥经涂覆的光催化支撑体，以及烧 结经干燥的光催化支撑体。
[0036] 基于所公开技术的光催化过滤器包括光催化支撑体和形成在光催化支撑体上的 光催化材料。暴露在紫外光下，光催化材料受到光学激发，从而引起与（例如通过物理吸 附）粘附在涂覆于光催化支撑体上的光催化材料上的一种或多种目标污染物的催化反应， 因此从气体介质中去除这些污染物。目标污染物可以是微生物或其它生物材料，或者一种 或多种化学物质。可以包括紫外光源（诸如紫外LED)来将紫外光引导至形成在光催化支 撑体上的光催化材料上。这种光催化过滤器可以被用作空气过滤器或用于其它过滤器应用 场合。光催化材料可以包括例如二氧化钛纳米粉末和一种或多种金属化合物。
[0037] 根据本发明实施例的光催化过滤器包括添加到普通光催化Ti02材料上的钨（W) 金属化合物和铁（Fe)金属化合