一种气体净化装置及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于空气净化技术领域，尤其涉及一种气体净化装置及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电净化技术具有多种优点，例如噪音低，低能耗，无需更换滤网等，但是电净化技 术有三个缺点：
[0003] 1、电净化技术的颗粒物去除能力CADR(中文名称为洁净空气输出比率）与电压及 电流相关，电压等电参数越高，CADR越大，但是副产物臭氧也随之增多，国标中要求净化器 在运行24小时后臭氧浓度不高于0.01mg/m 3，因此电净化技术的颗粒物CADR普遍较低，限制 了其应用范围，因此，如果能够解决臭氧的问题，则可以进一步加大CADR值，提高净化器性 能。目前的电净化技术净化器大部分在电净化模块后面加一块滤网，该滤网使用一块铝基 材上涂覆一些氧化锰等材料用于去除臭氧，效果并不好，臭氧浓度普遍超标，同时，该滤网 无法去除气态污染物。
[0004] 2、电净化技术去除气态污染物的能力较弱，如甲醛和苯等，去除率较低。部分净化 器使用一块活性炭滤网用于去除气态污染物，但是去除效率很低。
[0005] 3、电净化技术在运行中产生大量的静电，从净化器的出风口吹出，使用人在出风 口附近会有电手的感觉，静电还有其他的危害。
【发明内容】
[0006] 鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种气体净化装置及其制备方法，可以 同时解决上述三种问题，能够在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能 力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污 染物的能力，改善电手的问题。
[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0008] -种气体净化装置，包括骨架材料、涂覆在骨架材料上的基底涂层以及涂覆在基 底涂层上的活性组分涂层。
[0009] 本发明的有益效果是:本发明所述气体净化装置可以应用于空气净化领域，尤其 适用于室内空气净化领域。合理设置骨架材料、基底涂层以及活性组分涂层，上述三部分协 同发挥作用，将臭氧和静电转化为二次利用的能量，用来分解甲醛等气体污染物，达到同时 去除臭氧、静电和甲醛等的目的，可以在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧 分解能力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除 气态污染物的能力，改善电手的问题。
[0010] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0011] 进一步，所述骨架材料选自蜂窝陶瓷、蜂窝炭或三维碳化硅陶瓷。
[0012] 本发明中的骨架材料选择具有较好通气性、且结构强度好、耐久性好的材料，可以 是蜂窝陶瓷、蜂窝炭或三维碳化硅陶瓷等，进一步优选为蜂窝炭，蜂窝炭具有多孔疏松结 构，比表面积大，能够承载大量的基底涂层材料，有利于提高装置的性能，同时使该装置也 可以吸附多种气态污染物。
[0013] 进一步，所述基底涂层为二氧化钛涂层、氧化铝涂层或碳纳米纤维涂层。
[0014] 本发明所述的基底涂层涂覆于骨架材料之上，选择比表面积大、能够负载活性组 分的材料作为基底涂层，可以为二氧化钛涂层、氧化铝涂层或碳纳米纤维涂层，进一步优选 为氧化铝涂层，氧化铝涂层的比表面积较大，有利于活性组分的进一步负载，同时价格低 廉，易于制备。
[0015] 进一步，所述活性组分涂层含有可变价的金属元素。
[0016] 本发明的活性组分涂层涂覆于基底涂层之上，活性组分涂层可以为Ag、Fe、C〇、Ce、 Mn、Cu中的一种或几种元素的混合，所述活性组分涂层可以通过可变价的金属元素的氧化 物或金属单质制备，最好选取P型半导体氧化物，活性组分涂层优选为Mn-Cu复合金属氧化 物涂层、Co-Mn复合金属氧化物涂层、Fe-Mn复合金属氧化物涂层或Ag-Ce-Mn复合金属氧化 物涂层。
[0017] 采用上述进一步方案的有益效果是:利用上述可变价的金属元素来催化反应的进 行，实现同时去除甲醛、臭氧和静电的目的。
[0018] 进一步，所述气体净化装置还包括边框，边框位于骨架材料、基底涂层和活性组分 涂层形成的整体结构的外周，用于支撑和强化所述整体结构。
[0019] 边框既可以沿着骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的横截面的 方向设置，也可以沿着骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的纵截面的方 向设置，其具体位置、规格并无特别严格的限制，只要对该整体结构起到支撑和强化作用即 可。
[0020] 进一步，所述边框的材质为纸、不锈钢、铝基材或塑料。优选地，所述边框为塑料边 框。
[0021 ]采用上述进一步方案的有益效果是：重量较轻，来源广泛，容易获取，成本低廉等 优点。
[0022]本发明还提供一种气体净化装置的制备方法，包括以下步骤：
[0023] 1)将骨架材料进行表面处理:脱除表面杂质，清洗、烘干、焙烧，得到经过表面处理 的骨架材料；
[0024] 2)在骨架材料上涂覆基底涂层，形成了包括骨架材料和基底涂层的结构；
[0025] 3)在基底涂层上涂覆活性组分涂层，形成了包括骨架材料、基底涂层和活性组分 涂层的整体结构。
[0026] 采用上述方案的有益效果是：利用上述方法制备的气体净化装置，将臭氧和静电 转化为二次利用的能量，用来分解甲醛等气体污染物，达到同时去除臭氧、静电和甲醛等的 目的，可以在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能力，又能够分解甲醛， 又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污染物的能力，改善电 手的问题。
[0027] 进一步，在步骤3)之后，，还包括步骤4):即在整体结构的外周设置边框。
[0028] 采用上述进一步方案的有益效果是:利用边框提高这个装置的强度。
[0029] 进一步，步骤1)中，所述骨架材料为蜂窝陶瓷，步骤1)具体为:将蜂窝陶瓷于有机 溶剂中浸泡，清洗，100-120°C条件下烘干1-5小时，400-600°C条件下焙烧，得到经过表面处 理的骨架材料。
[0030] 采用上述进一步方案的有益效果是:经过上述表面处理步骤，可以有效增加骨架 材料的表面粗糙度，进而提高基底涂层、活性组分涂层和骨架材料的结合强度。表面处理过 程中的有机溶剂，可以为乙醇、丙酮、乙二醇、正己烷、聚乙烯醇、聚乙二醇中的至少一种，该 原料广泛易得，且能够进一步提高表面处理效果。
[0031] 进一步，所述基底涂层为氧化铝涂层;步骤2)具体为:将去离子水和浓硝酸按照体 积比97: 3混合均匀，得到混合溶液I，向混合溶液I中加入拟薄水铝石，在50-90°C条件下搅 拌回流反应5-20小时，得到拟薄水铝石溶胶;将拟薄水铝石溶胶涂覆于步骤1)经过表面处 理的骨架材料，吹去多余浆料后烘干、焙烧，得到涂覆基底涂层的骨架材料。
[0032]进一步，浓硝酸与拟薄水铝石的质量比为1:1至2:1。
[0033]进一步，所述烘干的条件为80°C条件下烘干过夜，焙烧的条件为500_600°C下焙烧 12小时。
[0034] 采用上述进一步方案的有益效果是:通过对各原料的加入剂量以及反应参数进行 了精确控制，从而形成更加牢固的涂层，同时形成的氧化铝具有均一的孔结构和较大的比 表面积。
[0035] 进一步，步骤3)中，将高锰酸钾、硝酸铜以及尿素加入水中，所述高锰酸钾、硝酸铜 和尿素的质量比为(40-60): (5-25): (15-35)，制得混合溶液Π ;将混合溶液Π 与步骤2)得 到的包括骨架材料和基底涂层的结构置于同一容器中，70-100°C条件下搅拌10-20小时，降 至室温老化12-24小时，清洗，将得到的样品120°C烘干16小时，得到包括骨架材料、基底涂 层和Mn-Cu复合金属氧化物涂层的整体结构。
[0036] 采用上述进一步方案的有益效果是:通过对各原料的加入剂量以及反应参数进行 了精确控制，从而形成更加牢固的涂层，形成的纳米颗粒粒径更小，催化反应去除甲醛和臭 氧的效果更好，纳米粒子的分布更均匀。
[0037] 本发明还提供一种气