一种等离子体发生器及空气净化器

本申请涉及一种等离子体发生器及空气净化器，属于等离子体发生器领域。

背景技术：

1、等离子体是继固态、液态、气态后的物质第四态，体系中富含高能电子、离子、自由基、激发态原子等活性成分，是一种新型的分子活化手段。等离子体由自然产生的称为自然等离子体(如北极光和闪电)，由人工产生的称为实验室等离子体。大气压低温等离子体是一种利用气体放电在大气压条件下产生的非平衡态等离子体，由于体系中的电子温度远高于重粒子温度，可以在获得较高的化学活性的同时维持接近室温的气体温度，因此被广泛应用于消毒杀菌、废气净化等领域。

2、传统的空气消毒技术多采用紫外线消毒技术、臭氧消毒技术和化学消毒技术。针对空气消毒的需求，研发人员已经开发出了多种空气消毒装置，现有的空气消毒装置主要利用介质阻挡放电和电晕放电产生低温等离子体。主要利用电离过程中产生的活性物质来破坏微生物生物结构，从而达到空气消毒的目的。

3、但现有等离子体发生器均为双电级放电，即高压电极和接地电极，并且此种放电形式产生等离子体的过程中不可避免的产生一定的臭氧，限制了等离子体空气消毒装置的应用。除此之外，放电产生的臭氧大多采用吸附剂或催化剂来吸收分解产生的臭氧，没有从电极结构的设计上解决臭氧的问题。

4、故本申请主要从绿色化学出发，达到使用低电压，产生高正/负离子浓度，低臭氧浓度的目的。

技术实现思路

1、根据本申请的一个方面，提供了一种等离子体发生器，采用单/双电极放电，放电电极包括基底电极以及原位生长在基底电极上的纳米阵列，所述纳米阵列选自纳米片、纳米线或纳米棒中的一种；

2、所述纳米阵列的材质为nio、tio2、cu、cuo、wo3、ag、li4ti5o12中任意一种。

3、可选地，所述放电电极设置为片状；

4、优选地，所述片状放电电极的面积为1×2cm2；

5、优选地，所述纳米阵列的厚度为0.2-20微米。

6、可选地，所述放电电极设置有规则或不规则的孔。

7、可选地，向所述放电电极施加直流高压电，所述直流高压电的电压为1.5-15kv，直流高压电源输出直流正高压或直流负高压。

8、本申请中，使用直流高压电为低电压，依然能产生很高的正/负离子发生量，并且臭氧产生量很低。

9、可选地，所述基底电极为玻璃电极、ti电极、cu电极、co电极、fe电极中任意一种。

10、可选地，所述纳米阵列在基底电极上原位竖直生长。

11、可选地，所述原位生长的方法为分子束外延法、水热法、气相沉积法、等离子体法、热氧化/蒸发法、刻蚀法中的至少一种。

12、可选地，所述放电电极还包括保护层，所述保护层采用在原有纳米阵列电极表面镀难以被氧化的金属。

13、可选地，所述难以被氧化的金属选自cu、au、mn、pt族金属(ru、rh、pd、os)中的至少一种。

14、可选地，还包括转动轴和与所述转动轴固定连接的刷部；

15、可选地，还包括圆筒外壳，所述转动轴沿所述圆筒外壳筒轴方向设置，所述刷部刷头恰好与所述圆筒外壳内壁接触；

16、可选地，所述刷部为毛刷或齿状刷。

17、本申请还提供了一种空气净化器，包括权利要求上述的等离子体发生器。

18、在实际工作过程中，放电电极是单/双电极放电，如放电电极接正高压电时，产生的为正离子，放电电极接负高压电时，产生的为负离子，如在大型候车厅中，可设置多组放电电极，部分放电电极接正高压电产生正离子，另一部分放电电极接负高压电产生负离子，在接正、负高压的两个相邻放电电极间产生等离子体。通过施加通风，使等离子体扩散在空气中，此时，接正高压电的放电电极与接负高压电的放电电极之间的距离可任意调整。

19、本申请中，等离子体发生器有多个放电电极，放电电极上分别施加直流正高压和直流负高压，在接高压的两个相邻放电电极间产生等离子体，无需高温高压，等离子体在大气中就可以产生，可以流动扩散在大气中，且臭氧产生量极低。

20、本申请能产生的有益效果包括：

21、1)本申请所提供的一种等离子体发生器，采用单/双电极放电，施加的是高压直流电，结构简便，使用方便；正负离子可以同时/单独释放，负离子易产生且量更多；

22、2)本申请所提供的一种等离子体发生器，无需高温，等离子体的发生量高，等离子体在大气中就可以产生，可以流动扩散，且臭氧产生量极低，在空气净化、杀菌消毒中具有很好的应用前景，如用于候机室/候车室等大型公共场所的空气净化病毒消杀、养殖场消毒及空气净化、日常家用等。

技术特征：

1.一种等离子体发生器，其特征在于，采用单/双电极放电，放电电极包括基底电极以及原位生长在基底电极上的纳米阵列，所述纳米阵列选自纳米片、纳米线或纳米棒中的一种；

2.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述放电电极设置为片状。

3.根据权利要求2所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述片状放电电极的面积为1×2cm2。

4.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述纳米阵列的厚度为0.2-20微米。

5.根据权利要求2所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述放电电极上设置有孔。

6.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，向所述放电电极施加直流高压电，所述直流高压电的电压为1.5-15kv，直流高压电源输出直流正高压或直流负高压。

7.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述基底电极为玻璃电极、ti电极、cu电极、co电极、fe电极中任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述纳米阵列在基底电极上原位竖直生长。

9.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述原位生长的方法为分子束外延法、水热法、气相沉积法、等离子体法、热氧化/蒸发法、刻蚀法中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述放电电极还包括保护层，所述保护层采用在原有纳米阵列电极表面镀难以被氧化的金属。

11.根据权利要求10所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述难以被氧化的金属选自cu、au、mn、pt族金属ru、rh、pd、os中的一种。

12.根据权利要求1所述的一种等离子体发生器，其特征在于，还包括转动轴和与所述转动轴固定连接的刷部。

13.根据权利要求12所述的一种等离子体发生器，其特征在于，还包括圆筒外壳，所述转动轴沿所述圆筒外壳筒轴方向设置，所述刷部刷头恰好与所述圆筒外壳内壁接触。

14.根据权利要求13所述的一种等离子体发生器，其特征在于，所述刷部为毛刷或齿状刷。

15.一种空气净化器，其特征在于，包括权利要求1～14中任一项所述的等离子体发生器。

技术总结
本申请公开了一种等离子体发生器及空气净化器，使用放电电极进行单/双电极放电，所述放电电极包括基底电极以及原位生长在基底电极上的纳米阵列，等离子体发生器中使用此种放电电极能够实现单/双电极放电且正负离子可以单独/同时释放，并且产生较低浓度的臭氧。在所述等离子体发生器的基础上，组成空气净化器。

技术研发人员：谢云龙,尹悦,李盛,叶向荣,吴维伟,程瑶
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：20230707
技术公布日：2024/4/24