利用光催化劑淨化空氣的方法和裝置的製作方法
2023-05-21 21:09:51 2
專利名稱：利用光催化劑淨化空氣的方法和裝置的製作方法
背景技術：
本發明主要與基於空氣的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑有關，該催化劑氧化空氣中吸附在光催化表面的氣態汙染物，形成二氧化碳、水和其他物質。
室內空氣可含有痕量汙染物，包括揮發性有機化合物，例如甲醛、甲苯、丙醛、丁烯和乙醛。吸收劑空氣過濾器，例如活性炭，已經用於從空氣中去除這些汙染物。當空氣流過過濾器時，過濾器擋住汙染物的通過，而使沒有汙染物的其餘空氣流過過濾器。使用過濾器的一個缺點是，它們只是簡單的擋住汙染物的通過而不消除它們。
二氧化鈦已經作為光催化劑被用於空氣淨化器中，以消除汙染物。當二氧化鈦用紫外光照射時，二氧化鈦吸收光子，使電子從價帶躍遷到導帶，從而在價帶產生空穴，在導帶增加電子。躍遷的電子與氧氣反應，留在價帶中的空穴與水反應，形成活性的羥基自由基。當汙染物吸附在二氧化鈦光催化劑上時，羥基自由基攻擊並氧化汙染物形成水、二氧化碳和其它物質。現有技術的二氧化鈦光催化劑的缺點是其具有有限的反應活性。另外，溼度可大大影響二氧化鈦的光催化性能，從而影響汙染物的氧化速率。
金屬氧化物/二氧化鈦光催化劑已經作為水相光催化劑被用於除去水流中的汙染物。水相化學與氣相化學有很大的不同。在各相中的反應機理通常是不同的。所以，設計用於水相化學的催化劑與設計用於氣相化學的催化劑並不以相同的方式發揮作用。另外，羥基自由基在水相中可以從光催化劑表面擴散開，但羥基自由基在氣相中並不能從光催化劑表面擴散開。最後，在水相中，水和水中的離子要與汙染物競爭光催化劑上的吸附位，也會降低光催化性能。
溶膠-凝膠塗覆法已經用於製造光催化懸浮液，所述懸浮液塗到基底上形成光催化塗層。溶膠-凝膠塗覆法通過多次浸漬塗布過程達到所需的光催化負載量和高的粘附性能。溶膠-凝膠塗覆法的缺點是它需要昂貴的鈦前體(例如異丙氧基鈦)和複雜的回流/聲波處理過程。所以溶膠-凝膠塗覆法是昂貴和勞動密集型的。
因此，需要基於空氣的用於氧化汙染物的光催化劑，其具有提高的活性，對溼度波動更低的敏感性以及以低廉成本將催化劑塗覆到基底上的過程。
發明簡述塗覆在基底如蜂窩結構上的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑通過氧化空氣中吸附在塗層上的任何汙染物形成水、二氧化碳和其它物質，淨化建築物或交通工具內的空氣。
風扇將空氣吸入空氣淨化系統。空氣首先流過顆粒過濾器過濾掉塵埃或任何其它大顆粒。然後空氣流過蜂窩結構的開放通道或溝槽。蜂窩結構的表面塗有氧化鎢/二氧化鈦光催化劑。將紫外光源安置在連續的蜂窩結構之間，以活化氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層。空氣淨化系統的壁優選襯有反射性材料，以將紫外光反射到蜂窩結構開放通道的內表面。
當紫外光的光子被氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層吸收時，電子從價帶躍遷到導帶，在價帶產生空穴。在導帶的電子被氧氣捕獲。價帶中的空穴與吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層上的水反應，形成活性的羥基自由基。
氧化鎢在二氧化鈦上形成單層。當空氣中的汙染物吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層上時，羥基自由基攻擊汙染物，從汙染物奪走氫原子並將汙染物氧化成水、二氧化碳和其它物質。氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層對溼度具有低的敏感性。所以相比現有技術的二氧化鈦光催化劑，溼度對氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的光催化活性影響小得多。
本發明的這些以及其它特點將從以下說明和附圖中得到最好理解。
附圖簡述通過對如下現有優選實施方式的詳細描述，本發明的各種特點和優點對於本領域技術人員是顯然的。伴隨詳細描述的附圖簡述如下
圖1簡要描述了封閉環境，例如建築物、交通工具或其它結構，包括內部空間和HVAC系統；
圖2簡要描述了本發明的空氣淨化系統；圖3簡要描述了空氣淨化系統的蜂窩結構；圖4a簡要描述了製作光催化產品的方法流程圖；圖4b簡要描述了塗覆光催化產品到基底上的方法流程圖；圖5簡要描述了光催化塗層的二氧化鈦上的氧化鎢單層；圖6簡要描述了描述乙醛固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線；圖7簡要描述了描述丙醛固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線；圖8簡要描述了描述甲苯固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線；圖9簡要描述了描述丁烯固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線；並且圖10簡要描述了描述本發明光催化劑效率作為氧化鎢摩爾含量函數的曲線。
優選實施方式詳述圖1簡要描述了建築物、交通工具如轎車、火車、公交車或飛行器或其它結構10，包括內部空間12，如房間、辦公室或交通工具艙室。HVAC系統14加熱或冷卻內部空間12。內部空間12的空氣通過通道16被吸入HVAC系統14。HVAC系統14改變從內部空間12通過16吸入的空氣的溫度。如果HVAC系統14在冷卻模式下工作，空氣被冷卻。或者，如果HVAC系統14在加熱模式下工作，空氣被加熱。然後空氣從通道18返回內部空間12，改變內部空間12的空氣溫度。
圖2簡要描述了通過氧化空氣中的汙染物，例如揮發性有機化合物，形成水、二氧化碳和其它物質，來淨化建築物或交通工具10中的空氣的空氣淨化系統20。汙染物可以是可氧化物種例如一氧化碳，或可還原物種例如臭氧。舉例來說，汙染物可以是揮發性有機化合物或半揮發性有機化合物例如甲苯、丙醛、丁烯或乙醛。汙染物也可以是醛類、酮類、醇類、芳香化合物、烯烴或烷烴。空氣淨化系統20可以在空氣通過通道16被吸入HVAC系統14前將其淨化，或可在其沿通道18進入建築物或交通工具10的內部空間12前淨化離開HVAC系統14的空氣。空氣淨化系統20也可是單獨的單位，而不與HVAC系統14一起應用。
風扇34通過入口22將空氣吸入空氣淨化系統20。空氣通過顆粒過濾器24，過濾器24通過阻止這些顆粒的流動來過濾灰塵或其它任何大顆粒。然後空氣流過蜂窩結構28。在一個例子中，蜂窩結構28由鋁或鋁合金製成。圖3簡要描述了具有多個六邊形開放通道或溝槽30的蜂窩結構28的正面圖。所述多個開放通道30的表面塗有氧化鎢/二氧化鈦(WO3/TiO2)光催化塗層40，其被紫外光活化後，將吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40上的汙染物氧化。如下面解釋的，當空氣流過蜂窩結構28的開放通道30時，空氣中吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40表面的汙染物就被氧化成二氧化碳、水和其它物質。
優選地，光催化劑是二氧化鈦。在一個例子中，二氧化鈦是Millennium二氧化鈦，Degussa P-25，或同等二氧化鈦。可是，應理解為也可應用其它光催化劑。例如光催化劑也可為ZnO，CdS，SrTiO3，Fe2O3，V2O5，SnO2，FeTiO3，或PbO。另外，優選應用氧化鎢作為塗層。可是，應理解為也可應用其它金屬氧化物作為塗層。例如，金屬氧化物可為ZnO，CdS，SrTiO3，Fe2O3，V2O5，SnO2，FeTiO3，PbO，和其組合。這些金屬氧化物也可與金屬添加劑如金、銀、鈀、鉑和釕結合。
位於連續蜂窩結構28之間的光源32將在開放通道30表面上的氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40活化。如所示，蜂窩結構28和光源32在空氣淨化系統20中交替排列。也就是紫外光源32位於每個蜂窩結構28之間。優選地，光源32是產生波長範圍在180納米至400納米的光的紫外光源。
然後，已淨化的空氣通過出口36排出空氣淨化器。空氣淨化系統20的壁38優選襯有反射材料42。反射材料42將紫外光反射到蜂窩結構28的開放通道30表面。
用以低壓降為特徵的裝置除去汙染物公開在同時另案待審的臨時專利申請序列號60/474638中，2003年5月29日提交，具有代理摘要號03-374，並且題為「低壓降氣相汙染物去除」，在此將該公開完整引入作為參考。
圖4a簡要描述了製備氧化鎢/二氧化鈦光催化劑方法的流程圖。製備含有大約1.0-3.0mg/ml仲鎢酸銨((NH4)10W12O41)的溶液。優選地，該溶液含有大約2.0mg/ml仲鎢酸銨。加入固定重量的二氧化鈦62，並將其分散在仲鎢酸銨溶液中形成懸浮液。
將得到的懸浮液攪拌64過夜，然後用帶有分散發生器的均質器66均質約10-30分鐘。在一個例子中，懸浮液在7500rpm的速度下均質，分散發生器具有30mm直徑和15個狹縫。
乾燥裝置68，例如旋轉真空蒸發器，將得到的懸浮液蒸發乾。然後產物被進一步在真空70溫度60-80℃下乾燥過夜。優選地，產物在70℃溫度下乾燥。
然後通過在空氣流或氧氣和氬氣混合氣流中，以1-5℃每分鐘的速率把產物加熱到350-500℃焙燒72產物。優選地，產物以1.5℃每分鐘的速率加熱。優選在450℃溫度下焙燒產物，因為這個溫度可提供稍微更高的光催化活性。一旦達到了需要的溫度，將該溫度保持大約0.5-3小時。優選地，將該溫度保持1小時。在氧氣存在下，焙燒將仲鎢酸銨分解為氧化鎢、水和氨氣。
圖4b簡要描述了將光催化產品塗到基底上的方法的流程圖。作為例子，將生成的氧化鎢/二氧化鈦粉末加入蒸餾水74，形成25wt％水懸浮液。然後將懸浮液用帶有分散發生器的均質器在7500rpm速度下均質7610-30分鐘。然後將得到的氧化鎢/二氧化鈦漿液塗覆78到蜂窩結構28的表面上。優選地，蜂窩結構28預先用丙酮和甲醇清潔，以除去灰塵和油汙，並將表面清潔以加強塗覆的塗層對蜂窩結構28的粘附。
用噴霧、電泳、浸漬塗布將懸浮液塗覆到蜂窩結構28的表面。當塗覆懸浮液後，乾燥該懸浮液，從而在蜂窩結構28上形成均勻的氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40。
均質化過程對氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40的性能有很大影響。建議由均質器66產生的剪切力將大氧化鎢/二氧化鈦燒結塊打碎為更小的顆粒，使光催化劑在蜂窩結構28上高度分散。所以，所需光催化劑負載可由已均質化的懸浮液的單一噴霧或浸漬過程完成。另外，光催化塗層具有好的粘附性能。當懸浮液被噴霧到蜂窩結構28上時，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑高度分散在蜂窩結構28上，並且只需要單一塗層過程來沉積所需最小光催化負載量。
均質化過程對光催化塗層40重量負載量和總的性能具有很大影響。氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40的負載量範圍為0.1mg/cm2至1.7mg/cm2，或等同於光催化塗層40具有1至20微米的厚度。優選地，氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40負載量範圍為0.5mg/cm2至1.0mg/cm2，或等同於光催化塗層40具有4至8微米的厚度。通過採用單一噴霧或浸漬塗布過程，重量負載量大約為0.8mg/cm2，超過了光催化性能0.5mg/cm2的最小負載量。
在空氣淨化系統20工作時，光源32照射活化蜂窩結構28表面的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40。當紫外光的光子被氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40吸收時，電子從價帶躍遷到導帶，在價帶產生空穴。氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40必須在氧氣和水存在下將汙染物氧化為二氧化碳、水和其他物質。躍遷到導帶的電子被氧氣捕獲。在價帶的空穴與吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40上的水分子反應，生成活性羥基自由基。
當空氣中的汙染物吸附到氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40上時，羥基自由基攻擊汙染物，從汙染物奪取氫原子。通過這種方法，羥基自由基將汙染物氧化，產生水、二氧化碳和其它物質。
如圖5所示，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40的氧化鎢高度分散，並在二氧化鈦表面形成單層。採用x射線衍射和透射電子顯微鏡手段沒有觀察到氧化鎢分開的相。相信氧化鎢已經通過仲鎢酸銨((NH4)10W12O41)與二氧化鈦表面羥基的反應接枝到二氧化鈦的表面。得到的氧化物完整單層可以以一個原子的厚度完全覆蓋二氧化鈦表面，或得到的部分氧化鎢單層可部分覆蓋二氧化鈦表面。氧化鎢在二氧化鈦上更高的負載量(大於6mol％)可導致多層氧化鎢在二氧化鈦表面上，使催化劑活性降低。
在二氧化鈦表面的氧化鎢物種修改了二氧化鈦的表面性質。例如，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層的pH值是1.7，而二氧化鈦光催化劑塗層的pH值是9.5。將氧化鎢負載在二氧化鈦上使二氧化鈦從弱鹼性改變為強酸性。相信二氧化鈦表面酸性的增強，增加了汙染物分子對光催化劑表面的親和性，從而增加了光催化劑的吸附強度。光催化活性被增強的吸附能力提高了。另外，表面酸性的增強增加了在表面的羥基基因密度，從而提供了增加數量的羥基自由基，有利於光催化反應。
光催化劑塗層40的二氧化鈦含有金紅石晶體相。在一個例子中，光催化劑塗層40的二氧化鈦包括大約20％的金紅石晶體相和大約80％的銳鈦礦晶體相。
本發明的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層40對HVAC系統經常發生的溼度變化具有高的穩定性。典型地，建築物內的HVAC系統14在10-60％的溼度範圍工作。現有技術的二氧化鈦塗層的光催化性能受空氣中水蒸氣的影響，因為水蒸氣和氣相汙染物會競爭二氧化鈦光催化劑上的吸附位。本發明的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑相對水分子增強了汙染物的親和性。所以，溼度對於氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層的氧化性能具有降低的影響。用另一種方式來說，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑補償了溼度影響。
圖6描述了乙醛固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線。如所示，現有技術的二氧化鈦光催化劑和本發明的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率隨溼度增加都下降了。但是，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率在所有溼度水平上都比二氧化鈦光催化劑的氧化速率高。當溼度增加，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的光催化活性降低，其降低速率低於二氧化鈦光催化活性的降低速率。
圖7描述了丙醛固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線。如所示，溼度對氧化鎢/二氧化鈦光催化劑上的氧化速率並沒有很大的影響，並且當溼度增加，氧化速率保持穩定。現有技術的二氧化鈦光催化劑氧化速率隨溼度增加而降低。氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率再次在所有溼度水平上比二氧化鈦光催化劑的氧化速率高。
圖8描述了甲苯固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線。如所示，溼度也對氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率沒有很大影響，並且隨溼度增加，氧化速率保持穩定。現有技術的二氧化鈦光催化劑的氧化速率也隨溼度增加保持相對穩定。但是，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率在所有溼度水平上都比二氧化鈦光催化劑的氧化速率高。
圖9描述了丁烯固有氧化速率作為相對溼度函數的曲線。如所示，溼度對氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率有影響，並且氧化速率隨溼度增加而降低。現有技術的二氧化鈦光催化劑的氧化速率也隨溼度增加而降低。但是，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑的氧化速率在所有溼度水平上都比二氧化鈦光催化劑的氧化速率高。
塗覆不同體積的仲鎢酸銨懸浮液以達到在產物光催化劑中二氧化鈦上氧化鎢的不同負載量。在一個例子中，將6.396g二氧化鈦分別加入含有大約2.0mg/ml仲鎢酸銨的100ml，300ml，500ml懸浮液中。相應地，可在產物氧化鎢/二氧化鈦光催化劑中得到一系列1mol％，3mol％和5mol％的氧化鎢負載量。
圖10描述了光催化劑效率作為氧化物含量函數的曲線。如所示，對於丙醛、甲苯和丁烯的氧化，當氧化鎢的濃度為大約2至4mol％時，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層具有最高的效率。當使用3mol％氧化鎢/二氧化鈦光催化劑時，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑是現有技術二氧化鈦光催化劑丙醛氧化固有反應速率的兩倍。比起現有技術的二氧化鈦光催化劑，甲苯氧化固有反應速率增加了80％。丁烯氧化的固有反應速率是現有技術二氧化鈦光催化劑的三倍。
儘管對蜂窩結構28進行了闡釋和描述，但應當理解氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40可以塗覆在任何結構上。蜂窩結構28的空隙形狀典型地是六邊形的，但應理解為也可採用其它空隙形狀。當汙染物在光源存在下吸附在結構的氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層40上時，汙染物就被氧化成水、二氧化碳和其它物質。
在被汙染物j汙染的室內空氣中工作的空氣淨化器的有效效率定義如下eff=1-(Cj0/Cjj)=1-(Cj0/CT)]]>方程1其中∑Cjj和∑Cj0分別表示進入和排出反應器的汙染物濃度的總和。
空氣淨化器的有效性可寫作用每種汙染物摩爾分數Xj加權的空氣中每種汙染物的效率的總和CADReff＝CADR1X1+CADR2X2+CADR3X3+... 方程2用於空氣淨化的催化劑需要如方程2中描述的對空氣中的所有物種有效，或更重要的對所有對空氣品質重要的物種有效。摩爾分數X可以用權重因子Z代替，權重因子Z代表了物種對總的室內空氣品質的重要性。在這種情況下，方程2變為CADReff＝CADR1Z1+CADR2Z2+CADR3Z3+... 方程3
一個可能的AQI權重因子是空氣品質指數Z，表示為Zj=Tji/AQIi]]>方程4其中T是單個物種j對總的指數AQI的貢獻。
定義空氣淨化性能的重要性在本發明中進行了闡述，其中催化劑性能是許多對室內空氣品質重要的物種的加權總和，而不是單一物種。
本發明的光催化塗層40提高了空氣淨化系統20的有效清潔空氣傳送速率。另外，由於光催化塗層40對溼度變化具有高穩定性，所以溼度對有效清潔空氣傳送速率的有害影響就更小。
本發明的氧化鎢/二氧化鈦光催化劑有幾個優點。其中一個是，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑有高活性，與現有技術的二氧化鈦光催化劑相比，極大提高了汙染物固有反應速率。另外，氧化鎢/二氧化鈦光催化劑對HVAC系統的溼度變化具有高穩定性。最後，塗布方法節省成本，因為只需一輪浸漬過程的噴霧，就將需要的最小負載量0.5mg/cm2沉積到蜂窩結構28上。
前面的描述只是本發明原則的示例。本發明的許多修改和變化在上述教導範圍內都是可能的。本發明的優選實施方式已經公開，但是，所有本領域技術人員將認識到一些修改將包含在本發明範圍內。所以，應理解在附加的權力要求的範圍內，本發明可以以具體描述之外的其它方式實施。由於這個原因，應研究以下權力要求來確定本發明真正的範圍和內容。
權利要求
1.空氣淨化系統，包括基底；金屬氧化物/二氧化鈦光催化劑塗層，包括二氧化鈦上的單層氧化鎢，並且所述光催化塗層塗覆在所述基底上；以及活化所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層的光源，和當被所述光源活化時，所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層氧化在空氣流中吸附在氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層上的汙染物。
2.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中從所述紫外光源發出的光子被所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層吸收，形成活性羥基自由基，在氧氣和水存在下氧化所述汙染物。
3.如權力要求2所述的空氣淨化系統，其中所述活性羥基自由基將所述汙染物氧化為水和二氧化碳。
4.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述汙染物至少是可氧化物種和可還原物種中的一種。
5.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述可氧化物種是一氧化碳，並且所述可還原物種是臭氧。
6.如權力要求4所述的空氣淨化系統，其中所述汙染物至少是甲苯、丙醛、丁烯、乙醛和其混合物中的一種。
7.如權力要求4所述的空氣淨化系統，其中所述汙染物是一種揮發性有機物和半揮發性有機物，包括至少醛、酮、醇、芳香化合物、烯烴和烷烴中的至少一種。
8.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述基底是被固體分開的空隙陣列。
9.如權力要求8所述的空氣淨化系統，其中所述基底是鋁和鋁合金中的一種。
10.如權力要求8所述的空氣淨化系統，進一步包括多個基底和多個紫外光源，並且所述多個基底和所述多個紫外光源是交替排列的。
11.如權力要求1所述的空氣淨化系統，進一步包括顆粒過濾器以擋住所述空氣流中的塵埃。
12.如權力要求1所述的空氣淨化系統，進一步包括將所述空氣流吸入所述空氣淨化系統的風扇。
13.如權力要求1所述的空氣淨化系統，進一步包括機架，該空氣淨化系統在所述機架裡面，並且所述機架襯有反射材料。
14.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述光源是紫外光源。
15.如權力要求14所述的空氣淨化系統，其中所述紫外光源產生範圍在180納米至400納米的光。
16.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述塗層的負載量在0.01mg/cm2和1.7mg/cm2之間。
17.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述光催化劑在氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層的反應速率上補償溼度影響。
18.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中空氣淨化系統用於HVAC系統。
19.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層的二氧化鈦含有金紅石晶體相。
20.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述氧化鎢單層完全覆蓋所述二氧化鈦。
21.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述氧化鎢單層部分覆蓋所述二氧化鈦。
22.如權力要求1所述的空氣淨化系統，其中所述光催化塗層提高空氣淨化系統的有效清潔空氣傳送速率。
23.空氣淨化系統，包括基底；塗覆在所述基底上的金屬氧化物/二氧化鈦光催化劑塗層，並且所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層包含金紅石晶體相；以及活化所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層的光源，和當被所述光源活化時，所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層氧化空氣流中吸附在所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層上的汙染物。
24.空氣淨化系統，包括具有入口和出口的容器；在所述容器中的多孔基底；把流體通過所述入口吸入所述容器，使所述流體流過所述多孔基底，並通過所述出口從該容器中排出該流體的裝置；氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層，包括在二氧化鈦上的氧化鎢單層，並且所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層塗覆在所述多孔基底上；和活化所述光催化塗層的紫外光源，並且所述紫外光源的光子被所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層吸收，該氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層被所述紫外光源活化，形成活性羥基自由基，並且所述活性羥基自由基在水和氧氣存在下，將吸附在所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層上的所述流體中的汙染物氧化成水和二氧化碳。
25.淨化空氣的方法，包括以下步驟將單層氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層塗覆到基底上；活化所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層；形成活性羥基自由基；將空氣流中的汙染物吸附在所述氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層上；並且用所述羥基自由基將汙染物氧化。
26.如權力要求25所述的方法，其中所述活化氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層的步驟包括用紫外光源照射。
27.如權力要求25所述的方法，其中氧化所述汙染物的步驟包括將所述汙染物氧化為水和二氧化碳。
28.製作光催化劑懸浮液的方法，包括以下步驟製備光催化劑；將水加入所述光催化劑，以製造光催化劑懸浮液；並且然後均質化光催化劑懸浮液。
29.如權力要求28所述的方法，其中光催化劑懸浮液是25wt％的懸浮液。
30.如權力要求28所述的方法，進一步包括將所述光催化劑懸浮液的塗層塗覆到基底上的步驟，並且所述塗覆在單一步驟內進行。
全文摘要
氧化鎢/二氧化鈦塗層，將空氣中吸附在該塗層上的汙染物氧化為水、二氧化碳和其它物質。氧化鎢在二氧化鈦上形成單層。當紫外光的光子被氧化鎢/二氧化鈦光催化劑突出吸收時，電子從價帶躍遷到導帶，在價帶中產生空穴。價帶中的空穴與施加到氧化鎢/二氧化鈦光催化劑塗層上的水反應，形成活性羥基自由基。當空氣中的汙染物吸附到氧化鎢/二氧化鈦光催化劑上時，羥基自由基進攻汙染物，從汙染物奪走氫原子。羥基自由基氧化汙染物，產生水、二氧化碳和其它物質。氧化鎢/二氧化鈦光催化塗層對溼度變化具有低敏感性。
文檔編號B01J21/06GK1832793SQ200480022448
公開日2006年9月13日 申請日期2004年5月27日 優先權日2003年5月30日
發明者D·魏, T·N·奧比, S·O·海, T·H·范德斯普爾特, W·R·施密德特, J·J·桑焦文尼 申請人:開利公司