一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构制造技术

本发明专利技术涉及空气净化领域，具体提供了一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构。该过滤层结构包括：光触媒层、导光层、活性炭层。活性炭层为多孔状活性炭棉，导光层为玻璃纤维堆叠而成，玻璃纤维之间有间隙，活性炭层设置于导光层的一侧，光触媒层为光触媒颗粒，光触媒层固定设置于导光层远离活性炭层一侧。本发明专利技术在过滤层结构中设置导光层，去掉了会引起光触媒颗粒附近光场变弱的散光板，使得过滤层结构完成了散光板的功能。导光层将光场局域在光触媒颗粒附近，使得光触媒颗粒附近的光场较强，同时也使得光触媒颗粒充分地暴露在光场中，能够在光触媒颗粒中激发出较多的光生电子和光生空穴，使得光催化反应更加充分，从而提升净化效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构


[0001]本专利技术涉及空气净化领域，具体涉及一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构。

技术介绍

[0002]光催化空气净化器用于去除空气中的固体污染物和气体污染物，例如粉尘颗粒、甲醛、苯、二甲苯等，以达到净化空气的目的。具体地，光催化空气净化器是利用其中的过滤层去除空气中的污染物，过滤层中设置的催化剂与空气反应，将空气中的污染物吸收或转化为无污染的成分。过滤层的过滤效果决定光催化空气净化器的净化效率。
[0003]光触媒是一类光催化剂，在光照射作用下，光触媒与空气发生光催化反应，将空气中的甲醛等有机污染物转化为二氧化碳和水，从而净化空气。光催化空气净化器的净化效果取决于光催化反应的充分程度。光催化反应的充分程度与很多因素相关，例如光催化空气净化器中催化剂的种类、催化剂的位置、进风口以及出风口的位置大小、光源的种类、光源的位置等等。具体地，光催化反应的过程为，光照射在光触媒上，光触媒产生强氧化还原能力的光生电子和空穴，强氧化能力的光生电子和强还原能力的空穴分别与空气中的氧气和水分子进行氧化还原反应生成氧负离子和羟基自由基，生成的氧负离子和羟基自由基与空气中的污染物进行反应，最终使得空气中的有机污染物作为反应物被去除，生成无污染的二氧化碳和水，达到净化空气的目的。因此，过滤层结构中的光触媒在光源照射下产生光生电子和光生空穴对于光催化反应十分关键。
[0004]现有的空气净化器通过向过滤层中增加催化剂的种类或催化剂的量，以提升净化效率，忽略了在光照作用下，能够产生足量的光生电子和光生空穴对于光催化反应的重要性，光生电子和光生空穴不足会使得光催化反应不充分，导致净化效率较低。例如为了使更多的光触媒被光场照射到使用到散光板，散光板将光源的光散射，然而散光板的使用会使得照射到光触媒附近的光场强度变弱，从而激发的光生电子和光生空穴的浓度较低，光催化反应不充分，净化效率较差。
[0005]综上所述，由于散光板的存在，现有光催化空气净化器中的过滤层结构在光源的照射下不能产生足量的光生电子和光生空穴，使得现有过滤层结构的净化效率难以进一步提升。

技术实现思路

[0006]为解决以上问题，本专利技术提供了一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构，具体的技术构思是：本申请将现有技术中导致光强变弱的散光板去掉，在过滤层结构中设置导光层，同时在导光层的一侧设置光触媒，导光层将光场局域在光触媒附近，这样不需要使用散光板，光触媒与光场之间的相互作用属于近场作用，即通过导光层将光场局域在光触媒附近，使得光触媒附近的光场较强，能够在光触媒中激发更多的光生电子和光生空穴，使得光催化反应更加充分，从而提升净化效率。
[0007]本专利技术公开的过滤层结构由上到下包括：光触媒层、导光层、活性炭层。活性炭层为多孔状活性炭棉，用于去除空气中的颗粒污染物和部分气体污染物。导光层为玻璃纤维堆叠而成，玻璃纤维之间有间隙，玻璃纤维的直径为10
‑
100μm，用于将光场局域在玻璃纤维中。活性炭层设置于导光层的一侧。光触媒层为光触媒颗粒，光触媒颗粒沉积在导光层上，或者将光触媒颗粒的溶液喷涂或旋涂在导光层上；光触媒颗粒的材料为TiO2、ZrO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2中的一种；光触媒颗粒的形状为球状，光触媒颗粒的尺寸为5
‑
50nm；光触媒层固定设置于导光层远离活性炭层一侧。光触媒层的厚度小于十层光触媒颗粒的厚度；活性炭层的厚度大于导光层的厚度。光触媒层、导光层、活性炭层所在的平面相互平行。
[0008]更进一步地，玻璃纤维的表面也固定设置有光触媒颗粒。
[0009]更进一步地，光触媒材料可以为二氧化钛多孔微球，二氧化钛多孔微球采用溶胶
‑
凝胶法制备。
[0010]更进一步地，在光触媒颗粒中掺杂贵金属颗粒。
[0011]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构。在过滤层结构中设置导光层，去掉了会引起光触媒颗粒附近光场变弱的散光板，使得过滤层结构完成了散光板的功能，同时不会使得光场变弱。导光层将光场局域在光触媒颗粒附近，使得光触媒颗粒附近的光场较强，同时也使得光触媒颗粒充分地暴露在光场中，能够在光触媒颗粒中激发出较多的光生电子和光生空穴，使得光催化反应更加充分，从而提升净化效率。
[0012]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0013]图1是一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构的示意图；
[0014]图2是一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构的立体示意图；
[0015]图3是使用COMSOL Multiphysics软件得到的玻璃纤维和二氧化钛颗粒之间的电场分布结果；
[0016]图4是使用COMSOL Multiphysics软件得到的玻璃纤维和二氧化钛颗粒之间的电荷分布结果；
[0017]图5是使用COMSOL Multiphysics软件得到的玻璃纤维、二氧化钛颗、银颗粒之间的电场分布结果；
[0018]图6是使用COMSOL Multiphysics软件得到的玻璃纤维、二氧化钛颗、银颗粒之间的电荷分布结果。
[0019]图中：1、光触媒层；2、导光层；3、活性炭层。
具体实施方式
[0020]为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0021]实施例1
[0022]本专利技术提供了一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构，如图1和图2所示，过
滤层结构由上到下包括光触媒层1、导光层2、活性炭层3。光触媒层1的材料为纳米量级的二氧化钛颗粒，也可以为ZrO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2等半导体材料颗粒，本实施例中以二氧化钛颗粒为例进行阐述。具体地，光触媒颗粒的尺寸为5
‑
50nm，这样二氧化钛颗粒的比表面积较大，与光场相互作用的强度较大，即相同情况下，能够产生更多的光生电子和光生空穴，使得光催化反应充分进行，从而净化效率较高。光触媒层1的厚度小于十层光触媒颗粒的厚度，光触媒层1的厚度大于十层光触媒颗粒的厚度时，靠近外层的光触媒颗粒距离导光层2的距离较远，外层光触媒颗粒周围的光场强度较弱，光激发下产生的光生电子和光生空穴极少，难以增强整体光催化反应的强度，对提升净化效率没有帮助，因此光触媒层1的厚度小于十层光触媒颗粒的厚度。
[0023]光触媒层1的一侧设置导光层2，具体地，光触媒可以是直接沉积在导光层2上，也可以是将二氧化钛的水溶液旋涂或喷涂在导光层2上，光触媒层1与导光层2之间固定连接，即光触媒颗粒固定在导光层2表面，具体地，通过控制沉积时间、二氧化钛溶液的浓度、喷涂时间、旋涂转速等控制光触媒层的厚度。导光层2为多根玻璃纤维堆叠而成，导光层2的材料为二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于光催化空气净化器的过滤层结构，其特征在于，包括光触媒层、导光层、活性炭层，所述活性炭层为多孔状活性炭棉，所述导光层为玻璃纤维堆叠而成，所述玻璃纤维之间有间隙，所述活性炭层设置于所述导光层的一侧，所述光触媒层为光触媒颗粒，所述光触媒层固定设置于所述导光层远离所述活性炭层一侧。2.如权利要求1所述的可用于光催化空气净化器的过滤层结构，其特征在于：所述光触媒颗粒沉积在所述导光层上，或者将所述光触媒颗粒的溶液喷涂或旋涂在所述导光层上。3.如权利要求2所述的可用于光催化空气净化器的过滤层结构，其特征在于：所述光触媒层的厚度小于十层所述光触媒颗粒的厚度。4.如权利要求3所述的可用于光催化空气净化器的过滤层结构，其特征在于：所述活性炭层的厚度大于所述导光层的厚度。5.如权利要求4所述的可用于光催化空气净化器的过滤层结构，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：徐越，杨丹，李颖，谢钧霖，
申请(专利权)人：陕西帆瑞威光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：