[发明专利]用于降解混合气体的光催化过滤器及其制造方法

说明书

技术领域

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

在本文中，术语“光催化反应”是指使用诸如氧化钛(TiO₂)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。

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。

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。

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OH^-)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。

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。

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。

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TiO₂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。

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

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。

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(TiO₂)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。

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。

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。

金属化合物可包括钨(W)化合物。

钨(W)化合物可为H₂WO₄。

钨(W)化合物可以以摩尔比在每摩尔TiO₂的0.0032摩尔至0.064 摩尔使用。

金属化合物可包括铁(Fe)化合物。

铁化合物可为Fe₂O₃。