[发明专利]用于空气净化的纳米半导体光催化装置

说明书

本发明首先提供用于空气净化的纳米半导体光催化装置，以解决传统光催化装置存在的催化环境条件难以控制，体积较大难以满足市场使用的问题，包括多个膜片形状的多孔金属板，多个所述多孔金属板集合形成对一多孔金属板集中的区域，各所述多孔金属板上设有三维连通的孔隙，所述的空隙被配置为通过化学沉淀方法沉积偏钛酸，并通过煅烧形成附着于多孔金属板表面的二氧化钛粒子层；本方案中利用纳米半导体光催化属性实现对空气净化功能，在净化过程中利用冷热区交换过程中空气交换以及冷凝水雾实现对空气的净化效果，其净化过程中无需采用对流风扇进行驱动，而且可通过冷凝水实现较为丰富羟基形成，并且上述装置可直接采用UV光源进行催化。

技术领域

本发明涉及光催化装置，特别涉及用于空气净化的纳米半导体光催化装置。

背景技术

纳米半导体材料具有很好的光催化效果，也称光触媒技术。具体是将附着在有效介质上的纳米颗粒通过特定光源的照射，与周围的水、空气中的氧发生作用后产生具有极强的氧化性。实现在室温下将空气或水中的有机污染物和部分无机污染物予以光解消除，将其直接分解成无害无味的物质，并能破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌，从而达到对污水、废气的处理和杀菌目的技术。

TiO₂是一种N型半导体材料，其能带结构是不连续的，通常情况下是由一个充满电子的低能级价带(VB)和一个空的高能级导带(CB)构成，它们之间被禁带隔开。TiO₂的禁带宽度为3.2eV，当用能量大于或等于其禁带宽度的人射光，也就是波长小于或等于387.5nm的光照射时，其价带上的电子被激发，越过禁带进入导带产生高能电子(e-)和空穴(h+)，在电场的作用下，电子和空穴发生分离并分别迁移到TiO₂粒子表面的不同位置，与吸附在TiO₂表面的OH-、H₂O和O₂等发生一系列的反应产生高活性的自由基，与吸附在 TiO₂粒子表面的有机物和部分无机物发生氧化还原反应，最终生成CO₂、H₂O 和一些无害的无机离子。

因此将二氧化钛作为催化剂用于空气治理有着极为广阔的应用前景，但是二氧化钛在光触媒使用时可见光催化效率极低，因此在将二氧化钛应用时存在较大的技术难度。近年来为了实现二氧化钛在可见光照射下实现高效率的催化效果，众多学者和机构投入了巨大的精力用于研究改性的二氧化钛，例如添加金属氧化物、稀土元素等手段，但是至今收效甚微。

现有的通过多孔载体负载二氧化钛粒子实现光触媒效果的装置，其较小空间内如何实现多孔载体的集合，以及如何提高并保持多孔载体的二氧化钛催化效果始终具有难度。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明首先提供用于空气净化的纳米半导体光催化装置，以解决传统光催化装置存在的催化环境条件难以控制，体积较大难以满足市场使用的问题。

其技术方案是，包括多个膜片形状的多孔金属板，多个所述多孔金属板集合形成对一多孔金属板集中的区域，各所述多孔金属板上设有三维连通的孔隙，所述的空隙被配置为通过化学沉淀方法沉积偏钛酸，并通过煅烧形成附着于多孔金属板表面的二氧化钛粒子层；各所述多孔金属板一侧设置有固定的UV光源，各所述多孔金属板还连接有一驱动装置，各所述多孔金属板在驱动装置的驱动下变换相对于UV光源的位置，实现各所述多孔金属板接收紫外线照射的结构；还包括将所述多孔金属板、UV光源与外界隔绝的壳体；所述壳体设有用于气体进出的进气口、出气口，所述进气口被配置为包括对流经空气进行加热的加热装置，还包括用于对各多孔金属板表面进行降温的冷凝装置，形成预热后空气在各多孔金属板表面形成冷凝水构成的水膜的结构。

在上述或一些实施例中，各所述多孔金属板为矩形状结构且边沿处固定连接至同一竖直的转轴的周面位置处，形成多孔金属板阵列。