光电协同空气净化器的制造方法
【专利摘要】一种光电协同空气净化器，其包括机壳，在所述机壳上设有一个或多个室内污染空气入口和一个或多个净化空气出口，机壳内安装有用于将室内空气从一个或多个室内污染空气入口引入并在净化之后从净化器引出的风机，在机壳内的室内污染空气入口的上方设置有喷水管，喷水管上设有能够对从室内污染空气入口进入的空气进行喷雾的多个喷雾头，在所述机壳的上壁和/或侧壁上设有光催化剂壁，在壳体内且安装有紫外灯和/或可见光灯，所述机壳内部或外部设有水槽，水槽通过水泵和连接管道与上述喷水管连接。本发明能降解有机气体，灭菌除异味，调节湿度和自动警示循环水污染超标，功能多，空气净化效果好。
【专利说明】
光电协同空气净化器
技术领域
[0001]本发明涉及一种净化装置，具体涉及一种光电协同空气净化器。
【背景技术】
[0002]随着工业现代化的快速发展和城市化建设的迅速推进，城市空气污染越来越严重，极大地影响了人们的身体健康。而现在人们采用的空气净化装置，例如空调室内机的空气净化层，仅为一层过滤网或过滤塑料泡沫，只能滤除空气中的大颗粒灰尘，不能降解空气中的有害气体，也不能消毒灭菌除异味，因此，长时间密闭的空调房内，空气干燥，气味难闻，细菌滋生，空气混浊，污染严重，不利于人们的身体健康。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:解决上述现有技术存在的问题，而提供一种能高效降解室内空气中有机气体含量、灭菌除异味的光电协同空气净化器。
[0004]本发明米用的技术方案是:一种光电协同空气净化器，其包括机壳，在所述机壳上设有一个或多个室内污染空气入口和一个或多个净化空气出口，机壳内安装有用于将室内空气从一个或多个室内污染空气入口引入并在净化之后从净化器引出的风机，在机壳内的室内污染空气入口的上方设置有喷水管，喷水管上设有能够对从室内污染空气入口进入的空气进行喷雾的多个喷雾头，在所述机壳的上壁和/或侧壁上设有光催化剂壁，在壳体内且安装有紫外灯和/或可见光灯，所述机壳内部或外部设有水槽，水槽通过水栗和连接管道与上述喷水管连接。
[0005]优选地，进一步在喷水管的上方安装有用于过滤掉空气(尤其经过水喷雾后的空气)中的细颗粒和/或异味的过滤板(通气孔板)。该过滤板优选包括纳米植物纤维滤芯和包封纳米植物纤维滤芯的该活性炭过滤网。
[0006]室内污染空气入口优选设置在机壳下部一侧。
[0007]优选地，机壳内进一步安装有用于控制从净化器排出的净化空气温度的空气压缩机和/或用于控制从净化器排出的净化空气湿度的湿度控制器。
[0008]优选地，在机壳顶部还连接安装有香料层。
[0009]优选地，水槽内还安装有有机物检测器，在机壳外壁安装的控制面板上有循环水污染超标指示灯和/或超标报警嗡鸣器，指示灯与有机污染物检测器电气相连接，用于在循环水超标的情况下发出警报。
[0010]优选地，所述光催化剂壁中的光催化剂是石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化材料，其通过以下步骤制备:
[0011](I)将氧化石墨烯还原为石墨烯，并溶于有机溶剂中，形成石墨烯溶液；
[0012](2)将硝酸银溶液加入到石墨烯溶液中，均匀混合，得到石墨烯/银溶液；
[0013](3)将十六烷基三甲基溴化铵溶于有机溶剂中，得到溶液A;再将钛酸酯(优选钛酸四正丁酯)溶解至有机溶剂中，形成均匀透明溶液B;将溶液B通过恒压滴液漏斗均匀缓慢的滴加至溶液A中(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)，形成透明溶液C;将硝酸溶液缓慢滴加入到溶液C中，形成无机物钛前驱体溶液E;待滴加完后，升温使得在敞开的容器中无机物钛前驱体溶液E中的有机溶剂逐渐蒸发，形成稳定透明略带黄色的溶胶F;待溶胶形成初始阶段，将已配置好的石墨烯/银溶液，通过恒压滴液漏斗缓慢的加入到溶胶F中，并不断的搅拌;滴加完后，继续搅拌使多余的有机溶剂蒸发，最后形成复合凝胶；
[0014](4)将得到的凝胶置于真空干燥箱中干燥，然后在氮气惰性气体保护下煅烧(例如在管式炉中)，即得到石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂。
[0015]用以上复合催化剂涂布净化器的侧壁和/或顶壁即可形成催化剂壁。
[0016]优选地，有机溶剂选自醇类溶剂，优选无水乙醇。
[0017]优选地，在上述方法中，原料氧化石墨烯:硝酸银:十六烷基三甲基溴化铵:钛酸丁酯的重量比范围是I?12:9?15:40?600: 200-3000，优选3?10:11?14:100-200: 500?1000
[0018]在一个【具体实施方式】中，石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化材料的制备工艺包括:
[0019](A)将氧化石墨烯(GO)加入到无水乙醇中，在密封条件下，超声波处理(例如10-60分钟，优选约30min)，使GO完全溶解于无水乙醇之中，然后将硼氢化钠(NaBH4)加入到GO/无水乙醇悬浮液中，室温下搅拌直到有黑色沉淀物生成，并在黑色物质不再增加后，再通过微孔过滤膜将此溶液进行抽滤，并用去离子水进行多次洗涤，得到纯的石墨烯(GR)滤饼，最后，将得到的滤饼再次溶解于无水乙醇中，用超声波处理使其完全溶解，形成石墨烯溶液，备用;
[0020](B)将硝酸银溶解于去离子水中，形成硝酸银溶液，备用；
[0021 ] (C)量取硝酸银溶液，加入到石墨烯溶液中，再搅拌使其与石墨烯溶液均匀混合在一起，得到石墨烯/银溶液，备用；
[0022 ] (D)在30-60 °C的恒温水浴温度下，将十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇(1: 3?1的重量比)混合搅拌均匀，得到溶液A;
[0023]再将钛酸丁酯溶解至无水乙醇溶剂(1:1.5?3的体积比)中，形成均匀透明溶液B;
[0024]将溶液B通过恒压滴液漏斗均匀缓慢的滴加至溶液A中(A:B体积比=1:2?6)，控制滴速在(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)，形成透明溶液C;
[0025]现配无水乙醇和去离子水的混合溶液(体积比40-60:1)，再用浓硝酸溶液调节混合溶液的pH值在2.5-3.5，优选约3.0，形成溶液D;
[0026]再将D溶液缓慢滴加入到溶液C中(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)(C:D体积比=I:0.5?2 )，形成无机物钛前驱体溶液E;
[0027]待滴加的溶液加完后，升高水浴温度到50_70°C，优选约60°C，在敞开的容器中使无机物钛前驱体溶液E中的无水乙醇溶液逐渐蒸发，形成稳定透明略带黄色的溶胶F;
[0028]待溶胶形成初始阶段，将已配置好的石墨烯/银溶液，通过恒压滴液漏斗缓慢的加入到钛的溶胶F中(例如控制滴速I秒每滴)，并不断的搅拌，均匀的混合；
[0029]滴加完后，继续在50_70°C，优选约60°C下，搅拌使多余的无水乙醇溶剂蒸发，最后形成复合凝胶；
[0030]将得到的凝胶置于真空干燥箱中50-90°C，优选约70°C干燥2-6小时，优选约4小时，最后，在管式炉中，在氮气惰性气体保护下400-6000C，优选约500°C煅烧1-5小时，优选约2小时，即得到石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂。
[0031 ]优选地，在上述方法中，原料氧化石墨烯:硝酸银:十六烷基三甲基溴化铵:钛酸丁酯(钛酸四正丁酯)的重量比范围是I?12:9?15:40?600: 200-3000，优选3?10:11?14:100?200:500?1000。
[0032]本发明由于在机壳内装有水槽、小水栗、喷水管及喷雾头，因而能对室内污染空气中的灰尘、微粒进行清洗，而且调节了空气中的湿度，机壳内中、上部安装有多层光催化剂壁和紫外灯，催化剂壁为本发明合成的一种高效石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化材料，在紫外灯发出的紫外光作用下，催化剂能降解室内空气中有机气体含量，同时能灭菌、调节室内空气气味，机壳内还安装有温度和湿度调节装置，能够为催化剂提供更加良好的处理条件，机壳内底部水槽中安装的有机污染物检测器及其在机壳外安装的循环水污染超标指示灯，能自动警示装置中循环水受污染超标程度。本发明结构和生产工艺简单，成本低，经济实用，空气净化效果好。
【附图说明】
[0033]图1为本发明光电协同空气净化器剖面示意图。
[0034]图2为光电协同空气净化器控制面板示意图。
[0035]图3石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂的透射电镜图。
[0036]图4为以下实施例中制备的催化剂的N2吸附-脱附等温曲线(a)与孔径分布图(b)。
【具体实施方式】
:
[0037]制备实施例
[0038]氧化石墨烯(GO)还原成石墨烯(GR)
[0039]通过分析电子天平分别准确称量Ig的GO加入到200L无水乙醇中，在密封条件下，超声波处理30min，使GO完全溶解于无水乙醇之中，然后将2g的硼氢化钠(NaBH4)加入到GO/无水乙醇悬浮液中，室温下搅拌20h直到有黑色沉淀物生成，并在黑色物质不再增加后，再通过微孔过滤膜将此溶液进行抽滤，并用去离子水进行多次洗涤，得到纯的石墨烯(GR)滤饼。最后，将得到的滤饼再次溶解于5L无水乙醇中，用超声波处理30min使其完全溶解，形成石墨烯溶液，备用；
[0040]硝酸银溶液的配制
[0041 ] 准确称取分析纯的硝酸银lkg，溶解于100L的去离子水中，形成溶度为0.0588mol/L的银溶液，备用；
[0042]石墨烯/银溶液的配制
[0043]在常温下，量取12.4L的硝酸银溶液，加入到石墨烯溶液中，再搅拌30min使其与石墨烯溶液均匀混合在一起，得到石墨烯/银溶液，备用；
[0044]石墨烯/银/介孔二氧化钛复合催化剂的制备
[0045]在40°C的恒温水浴温度下，将5.0g的十六烷基三甲基溴化铵和30mL无水乙醇混合搅拌均匀，得到溶液A;
[0046]再将25L的钛酸丁酯(钛酸四丁酯溶液，分析纯，溶液密度为0.966g/cm3)溶解至50L的无水乙醇溶剂中，形成均匀透明溶液B;
[0047]将溶液B通过恒压滴液漏斗均匀缓慢的滴加至溶液A中，控制滴速在2秒/滴，形成透明溶液C;
[0048]现配100L无水乙醇和2L去离子水的混合溶液，再用溶度为lmol/L的浓硝酸溶液调节混合溶液的pH值在3.0左右，形成溶液D;
[0049]再将D溶液缓慢滴加入到溶液C中，控制滴速I秒每滴，形成无机物钛前驱体溶液E;
[0050]待滴加的溶液加完后，升高水浴温度到60°C，在敞开的容器中使无机物钛前驱体溶液E中的无水乙醇溶液逐渐蒸发，形成稳定透明略带黄色的溶胶F;
[0051]待溶胶形成初始阶段，将已配置好的石墨烯/银溶液，通过恒压滴液漏斗缓慢的加入到钛的溶胶F中，控制滴速I秒每滴，并不断的搅拌，均匀的混合；
[0052]滴加完后，继续在60°C下，搅拌使多余的无水乙醇溶剂蒸发，最后形成复合凝胶；
[0053]将得到的凝胶置于真空干燥箱中70°C干燥4小时，最后，在管式炉中，在氮气惰性气体保护下500°C煅烧2小时，即得到石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂。催化剂粒径在10纳米左右，孔径分布在11?22纳米之间透射电镜图如图3所示。图4为所制备的催化剂的N2吸附-脱附等温曲线(a)与孔径分布图(b)，孔径范围为15-22nm之间，由图4b可以看出，二氧化钛材料为介孔二氧化钛，介孔的材料比表面积更大，反应的有效面积更大，达到220m2/g左右，同时，均匀的介孔能有效的对目标降解物很好的吸附作用。
[0054]参见图1，本发明的光电协同空气净化器，其包括机壳I，在所述机壳I上设有一个或多个室内污染空气入口 3和一个或多个净化空气出口9，机壳内安装有用于将室内空气从一个或多个室内污染空气入口 3引入的风机10，在机壳内的室内污染空气入口 3的上方设置有喷水管4，喷水管4上设有能够对从室内污染空气入口进入的空气进行喷雾的多个喷雾头6，在所述机壳的上壁和/或侧壁上设有光催化剂壁8，在壳体内且安装有紫外灯和/或可见光灯7，所述机壳内部或外部设有水槽2，水槽2通过水栗17和连接管道与上述喷水管4连接。室内污染空气入口优选设置在机壳下部一侧。
[0055]进一步在喷水管的上方安装有用于过滤掉空气(尤其经过水喷雾后的空气)中的细颗粒和/或异味的过滤板(通气孔板)5。该过滤板5可以使用购自深圳市绿和创环保科技有限公司的活性炭过滤网或美国HV纳米纤维空气过滤纸FA6900NW(深圳威马森过滤技术有限公司)，并且可以更换。
[0056]机壳内进一步安装有用于控制从净化器排出的净化空气温度的空气压缩机18和/或用于控制从净化器排出的净化空气湿度的湿度控制器20(蒸发器)。另外还设有恒压电源19。在光催化剂壁8相对面上装有大小相同的铜片电极21，8与21分别与恒压电源19的正极和负极相连，能够增大光催化剂壁的净化效果。
[0057]优选地，在机壳顶部还连接安装有香料层11。
[0058]优选地，水槽内还安装有有机物检测器12，在机壳外壁安装的控制面板上有循环水污染超标指示灯13和/或超标报警嗡鸣器，指示灯与有机污染物检测器电气相连接。用于在循环水超标的情况下发出警报。
[0059]机壳外部可安装面板16，面板16上设有水污染超标指示灯13、湿度调节按钮14、温度调节按钮15、运行指示灯22、停止指示灯23、温度加热指示灯24、湿度运行指示灯25、报警嗡鸣器26、计时器27、湿度运行开关28、加热开关29、计时器运行开关30。
[0060]其中催化剂壁8是使用环氧树脂粘结剂将上述制备的催化剂粘附到机壳内部顶壁和侧壁而形成的。
[0061 ]使用上述净化器处理室内空气，有机物(VOC)降解率达到100 %，同时能够控制温度和湿度，从而能够显著改善室内空气质量。
[0062]本发明通过水雾对污染空气中的灰尘、微粒进行清洗;通过通气孔板5—纳米植物纤维滤芯和活性炭过滤网对空气中的细颗粒、异味等进行过滤;光催化净化腔，在紫外光的激发下光催化剂壁具有较高的降解效果，对空气中的VOCs进行净化，同时具有空气的湿度和温度控制作用;再通过通气孔板、香料层放出干净温度湿度适宜的空气。
【主权项】
1.一种光电协同空气净化器，其包括机壳，在所述机壳上设有一个或多个室内污染空气入口和一个或多个净化空气出口，机壳内安装有用于将室内空气从一个或多个室内污染空气入口引入并在净化之后从净化器引出的风机，在机壳内的室内污染空气入口的上方设置有喷水管，喷水管上设有能够对从室内污染空气入口进入的空气进行喷雾的多个喷雾头，在所述机壳的上壁和/或侧壁上设有光催化剂壁，在壳体内且安装有紫外灯和/或可见光灯，所述机壳内部或外部设有水槽，水槽通过水栗和连接管道与上述喷水管连接。2.根据权利要求1所述的光电协同空气净化器，其进一步在喷水管的上方安装有用于过滤掉空气中的细颗粒和/或异味的过滤板。3.根据权利要求2所述的光电协同空气净化器，其中，该过滤板包括纳米植物纤维滤芯和包封纳米植物纤维滤芯的该活性炭过滤网。4.根据权利要求1-3中任一项所述的光电协同空气净化器，其中，机壳内进一步安装有用于控制从净化器排出的净化空气温度的空气压缩机和/或用于控制从净化器排出的净化空气湿度的湿度控制器。5.根据权利要求1-4中任一项所述的光电协同空气净化器，其中，在机壳顶部还连接安装有香料层。6.根据权利要求1-5中任一项所述的光电协同空气净化器，其中，水槽内还安装有有机物检测器，在机壳外壁安装的控制面板上有循环水污染超标指示灯和/或超标报警嗡鸣器，指示灯与有机污染物检测器电气相连接，用于在循环水超标的情况下发出警报。7.根据权利要求1-6中任一项所述的光电协同空气净化器，其中，所述光催化剂壁是使用光催化剂涂布而形成的，所述光催化剂是石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化材料，其通过以下步骤制备: (1)将氧化石墨烯还原为石墨烯，并溶于有机溶剂中，形成石墨烯溶液； (2)将硝酸银溶液加入到石墨烯溶液中，均匀混合，得到石墨烯/银溶液； (3)将十六烷基三甲基溴化铵溶于有机溶剂中，得到溶液A;再将钛酸酯(优选钛酸四正丁酯)溶解至有机溶剂中，形成均匀透明溶液B;将溶液B通过恒压滴液漏斗均匀缓慢的滴加至溶液A中(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)，形成透明溶液C;将硝酸溶液缓慢滴加入到溶液C中，形成无机物钛前驱体溶液E;待滴加完后，升温使得在敞开的容器中无机物钛前驱体溶液E中的有机溶剂逐渐蒸发，形成稳定透明略带黄色的溶胶F;待溶胶形成初始阶段，将已配置好的石墨烯/银溶液，通过恒压滴液漏斗缓慢的加入到溶胶F中，并不断的搅拌;滴加完后，继续搅拌使多余的有机溶剂蒸发，最后形成复合凝胶； (4)将得到的凝胶置于真空干燥箱中干燥，然后在氮气惰性气体保护下煅烧(例如在管式炉中)，即得到石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂。8.根据权利要求7所述的光电协同空气净化器，其中，所述光催化剂壁是使用光催化剂涂布而形成的，所述光催化剂是石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化材料，其通过以下步骤制备: (A)将氧化石墨烯(GO)加入到无水乙醇中，在密封条件下，超声波处理(例如10-60分钟，优选约30min)，使GO完全溶解于无水乙醇之中，然后将硼氢化钠(NaBH4)加入到GO/无水乙醇悬浮液中，室温下搅拌直到有黑色沉淀物生成，并在黑色物质不再增加后，再通过微孔过滤膜将此溶液进行抽滤，并用去离子水进行多次洗涤，得到纯的石墨烯(GR)滤饼，最后，将得到的滤饼再次溶解于无水乙醇中，用超声波处理使其完全溶解，形成石墨烯溶液，备用； (B)将硝酸银溶解于去离子水中，形成硝酸银溶液，备用； (C)量取硝酸银溶液，加入到石墨烯溶液中，再搅拌使其与石墨烯溶液均匀混合在一起，得到石墨烯/银溶液，备用； (D)在30-60°C的恒温水浴温度下，将十六烷基三甲基溴化铵和无水乙醇(1:3?10的重量比)混合搅拌均匀，得到溶液A; 再将钛酸丁酯溶解至无水乙醇溶剂(1: 1.5?3的体积比)中，形成均匀透明溶液B; 将溶液B通过恒压滴液漏斗均匀缓慢的滴加至溶液A中(A:B体积比=I: 2?6)，控制滴速在(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)，形成透明溶液C; 现配无水乙醇和去离子水的混合溶液(体积比40-60:1)，再用浓硝酸溶液调节混合溶液的pH值在2.5-3.5，优选约3.0，形成溶液D; 再将D溶液缓慢滴加入到溶液C中(例如控制滴速在0.5?5秒/滴)(C: D体积比= 1:0.5?2)，形成无机物钛前驱体溶液E; 待滴加的溶液加完后，升高水浴温度到50-70°C，优选约60°C，在敞开的容器中使无机物钛前驱体溶液E中的无水乙醇溶液逐渐蒸发，形成稳定透明略带黄色的溶胶F; 待溶胶形成初始阶段，将已配置好的石墨烯/银溶液，通过恒压滴液漏斗缓慢的加入到钛的溶胶F中(例如控制滴速I秒每滴)，并不断的搅拌，均匀的混合； 滴加完后，继续在50-70°C，优选约60°C下，搅拌使多余的无水乙醇溶剂蒸发，最后形成复合凝胶； 将得到的凝胶置于真空干燥箱中50-90 °C，优选约70°C干燥2-6小时，优选约4小时，最后，在管式炉中，在氮气惰性气体保护下400-600°C，优选约500°C煅烧1-5小时，优选约2小时，即得到石墨烯/银/介孔二氧化钛纳米复合光催化剂； 优选地，在上述方法中，原料氧化石墨烯:硝酸银:十六烷基三甲基溴化铵:钛酸丁酯(钛酸四正丁酯)的重量比范围是I?12:9?15:40?600:200-3000，优选3?10:11?14:100?200:500?1000 ο
【文档编号】B01J23/50GK105903347SQ201610268325
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】李铭, 李佑稷, 陈飞台, 方鹏飞
【申请人】吉首大学