[发明专利]一种基于紫外激光与TiO2

说明书

本发明公开了一种基于紫外激光与TiO2光催化的空气净化装置及方法，包括紫外激光器、分光镜、扩束镜组、转折光路组件、净化腔室，所述净化腔室内设有TiO2网，所述净化腔室通过TiO2网分割成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室交叉呈垂直连通，所述第一腔室位于净化腔室的水平段，所述第二腔室位于净化腔室的竖直段，所述第一腔室的端面设有第一透过窗口，与所述第一透过窗口平行相对的内端面上设有第一反射壁，所述第一腔室内侧面上设有第二反射壁，所述第二腔室与TiO2网平行相对的端面上设有第二透过窗口。本发明激光利用率高，通过第一反射壁和第二反射壁，使第一腔室内的激光光束无限反射振荡叠加，不小于70%的激光利用于对空气的消杀处理。

技术领域

本发明涉及空气杀毒净化技术领域，尤其涉及一种基于紫外激光与TiO₂光催化的空气净化装置及方法。

背景技术

随着新冠肺炎的全球性爆发，快速高效的消毒灭菌技术变成一项紧缺技术，特别是在空气杀毒净化技术领域，公众对于医院、候车厅、商场等开放空间和高铁、飞机、会议室等密闭空间空气的安全度要求越来越高。同时现代工业化、城市化加速发展带来的空气污染也一直困扰着人类，因此亟需一种新技术即能降低诸如新冠肺炎病毒等烈性传染病的危害，又能降低挥发性有机物污染带来的健康问题。

新冠肺炎病毒能通过气溶胶、飞沫等方式快速传播，当前疫情防控已趋于常态化，大型公共场所及高铁、飞机等人流密度恢复如初，人们对健康、干净的空气需求将会在较长时间内都有巨大的市场空间。

常见的空气净化杀毒方法主要有化学杀毒和物理杀毒等，化学杀毒方法易造成有害物质残留，副作用大，对人员及环境影响较大；物理杀毒方法如紫外灯、脉冲强光等方式，其中紫外灯杀毒时易产生臭氧，并且紫外灯的发散性降低了其杀毒效率，脉冲强光谱段较宽（200-1100nm），大部分谱段光都未应用到杀毒上，光利用率较低。紫外激光的单色性和能量聚焦性可保证空气杀毒的高效性和快速性，是一种更优的空气杀毒手段。

为了进一步提高杀毒效率，同时满足对空气中污染有机化合物予以净化的要求，增加TiO₂光触媒，综合利用物理化学手段实现空气净化杀毒，提升系统的应用价值。

中国专利CN105641731A公开了一种杀菌除臭装置及方法，采用脉冲强光发生装置所发射出的瞬时高强度脉冲光能量杀灭空气中各类微生物，同时利用脉冲强光照射TiO₂网，通过光催化作用使TiO₂网产生活性氧化物，对空气进行进一步的杀菌。该方法将物理/化学杀毒方法有机结合起来，形成优势互补，能够实现更高效的空气净化杀毒。但专利中脉冲强光有工作频率限制，TiO₂需在光持续照射下才能一直起作用，对流动空气会存在待杀毒空气的遗漏，造成杀毒不完全的情况。其次，脉冲强光波段涵盖紫外到近红外，其中只用385nm以下波段才能催化TiO₂产生杀菌物质，并没有很好的发挥出光触媒的优势，因此该专利实际使用价值有限，对空气杀毒净化效果不明显。中国专利CN107176648A公开了一种光触媒净化器，主要目的是利用TiO₂光触媒对空气中污染有机物进行净化，不能较好地进行杀毒灭菌，因为TiO₂网与有机物作用的方式为接触式，反应时间在几十分钟左右，仅使用TiO₂网进行空气杀毒灭菌速率十分受限，此外紫外灯管照射于TiO₂网各位置（边沿及中心）的光强度不同，TiO₂网与光反射层之间存在间隙，会造成各位置净化效果不同及净化盲区，不能保证净化效果。中国专利CN111495183A公开了一种空气净化处理器，通过节能灯或LED紫外线灯激发光催化材料，进行空气净化，但节能灯或LED紫外线灯对光催化材料激发作用有限，且光的利用率不高。

发明内容