[发明专利]一种环保智能建筑装置

权利要求书

1.一种环保智能建筑装置，包括建筑墙体、固定在所述建筑墙体顶部的楼板，所述楼板的顶部设置有太阳能电池阵列，所述太阳能电池阵列包括多个支撑架、固定在所述支撑架顶部的光伏板；所述楼板的底部固定有吊灯，所述建筑墙体的内壁固定有电源箱，所述电源箱内固定有电源模块，所述太阳能电池阵列与所述电源模块电性连接，所述电源箱的外壁固定有开关按钮，所述电源模块、开关按钮、吊灯串联连接；其特征在于：所述楼板的底部固定有烟雾传感器、抽风机和除尘盒，所述电源箱内固定有用于接收和发送信号的控制器，所述控制器分别与所述烟雾传感器、抽风机电性连接，所述电源模块分别对控制器、抽风机供电，所述抽风机的出口通过管体与所述除尘盒的左端连接，所述除尘盒的右端固定有延伸至所述建筑墙体外的管道，所述除尘盒内填充有活性炭；所述除尘盒内从左往右依次固定有左挡板和右挡板，所述左挡板的顶部固定在所述除尘盒的顶部，底部与所述除尘盒的底端形成下气体通道，所述左挡板的底部固定在所述除尘盒的底部，顶部与所述除尘盒的顶端形成上气体通道；所述光伏板基于染料敏化太阳能电池，所述染料敏化太阳能电池包括光阳极、对电极、染料及电解液，所述光阳极包括FTO基底，在FTO基底表面设有透光层，透光层表面设有散射层，透光层和散射层分别是通过丝网印刷透光层浆料和散射层浆料形成的。

2.根据权利要求1所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述抽风机的进口连接有喇叭状进口。

3.根据权利要求1所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述吊灯包括固定在所述楼板底部的抽插吊杆、固定在所述抽插吊杆底部的吊灯本体，所述抽插吊杆包括固定在楼板底部的杆体、固定在所述吊灯本体顶部的套管，所述杆体的底端延伸至所述套管内，所述套管的外壁通过螺纹连接有一锁紧螺丝，所述锁紧螺丝的端头延伸至所述套管内腔中并与所述杆体的外壁紧密接触。

4.根据权利要求1所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述透光层厚度为5-15μm，所述散射层厚度为5-15μm。

5.根据权利要求4所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述透光层中包括TiO₂空心球、MnO₂纳米颗粒、石墨烯和TiO₂纳米颗粒，上述各物质的质量比例为4:1:2:5。

6.根据权利要求5所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，透光层中，所述TiO₂纳米颗粒的粒径为20nm，所述MnO₂纳米颗粒的粒径为50nm。

7.根据权利要求4所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述散射层中包括空心Ni-TiO₂纳米筛和TiO₂纳米颗粒，上述各物质的质量比例为2:5。

8.根据权利要求7所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述TiO₂纳米颗粒的粒径为300nm。

9.根据权利要求7所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述空心Ni-TiO₂纳米筛为三维纳米结构，其中，空心Ni吸附在TiO₂纳米筛表面，空心Ni粒径为1μm，空心Ni的质量百分比为30％。

10.根据权利要求1所述的一种环保智能建筑装置，其特征在于，所述染料敏化太阳能电池的制备步骤：

步骤1，制备光阳极

a)制备空心Ni

所用的羰基铁粉为α-Fe纯度99.5％，粒径为1μm；首先将羰基铁粉在丙酮中超声30min，然后将其放入1mol/L的稀盐酸溶液中，浸泡15s，经乙醇和去离子水清洗后，干燥；

将硫酸镍溶液和酒石酸钾钠溶液混合，搅拌2h，加入硫脲溶液继续搅拌1h，让硫脲充分溶解，加入水合肼溶液，充分搅拌得到浑浊液，边搅拌边缓慢滴加1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为11.5，得到镀液；

然后，将配好的镀液放置在95℃水浴中，10min后将上述干燥的羰基铁粉倒入镀液中，95℃恒温水浴匀速搅拌，反应，直至完全没有气泡逸出；

将所得的羰基铁/镍复合粉放入1mol/L的稀盐酸中，粉体与稀盐酸剧烈反应，并伴有大量气体逸出，当粉末由容器底部漂浮到溶液表面时，将粉体用磁铁分离，经去例子水和乙醇多次洗涤，烘干后得到空心Ni粉末；

b)制备空心Ni-TiO₂纳米筛

取0.1g的P25二氧化钛粉体，将其放入到60ml浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液中，再按照质量比例放入上述空心Ni，磁力搅拌5min，然后超声10min，交替进行3次，溶液变浑浊，然后将溶液倒入100ml水热釜中，将水热釜放入电热鼓风烘箱中，升温到179℃，在该温度下保温100min，然后自然降温至室温，取出，高速离心后，用浓度为0.2mol/L的稀盐酸溶液反复清洗3次至酸性，再用去离子水反复清洗3次，然后在真空干燥箱中65℃下干燥5h，再在马弗炉中500℃烧结3h，自然降温后，得到空心Ni-TiO₂纳米筛；

c)制备透光层

将2.6g的Ti(SO₄)₂加入到150ml的蒸馏水中，搅拌30min；将0.41g的氟化铵和1.2g的尿素加入到上述溶液中，搅拌50min；将上述溶液转移到两个100ml水热釜中，在180℃下水热反应12h，反应结束后，收集水热釜中的白色沉淀并分别水洗和醇洗各3遍，然后在真空干燥箱中80℃下干燥8h，得到TiO₂空心球粉末；

将单层石墨烯溶于丙酮中，超声处理至完全溶解，单层石墨烯的浓度为12.6mg/ml；按照比例将TiO₂空心球、MnO₂纳米颗粒、TiO₂纳米颗粒和上述得到的石墨烯溶液混合均匀，并超声分散，制备透光层浆料；将上述的透光层浆料丝网印刷到FTO基底上，放置60h以上晾干，然后将FTO基底放入水合肼蒸汽中进行还原，在氮气保护下，500℃煅烧10h，在FTO基底表面得到透光层；

d)制备散射层

按照质量比例将空心Ni-TiO₂纳米筛和P25二氧化钛粉体制成散射层浆料，然后将该浆料丝网印刷到透光层表面，达到所需厚度后，将FTO基底在260℃干燥5h，然后在290℃煅烧40min、310℃煅烧15min、360℃煅烧50min、450℃煅烧30min、500℃煅烧20min；将煅烧后的FTO基底浸入到0.05mM染料N-719的乙腈和叔丁醇混合溶液中，乙腈和叔丁醇体积比为1:1，停留24h，取出后晾干，得到所述的光阳极；

步骤2，制备对电极

首先，将纳米二氧化钛粉体颗粒与蒸馏水混合，超声波处理1h，得到二氧化钛胶体，采用刮涂法将二氧化钛的纳米颗粒胶体涂覆在Ti金属片上制成厚度为25微米的二氧化钛薄膜，室温下干燥13h，将二氧化钛薄膜置于通有流动氨气的管式炉中，在温度为800℃下氨化1.4h，得到氮化钛纳米颗粒薄膜，即得到对电极；

步骤3，封装

将光阳极与对电极对置，在两电极之间注入电解液，共同组成一个三明治结构的电池，两电极之间进行封装，得到所述染料敏化太阳能电池；其中，电解液应用碘/碘三负离子电解液，首先称取100ml的乙腈溶液，向其中加入0.1M的碘化锂，0.1M单质碘，0.6M 4-叔丁基吡啶和0.6M的四丁基碘化铵，避光超声5min，使其充分溶解；然后称取5g的Ag纳米颗粒，将其加入混合溶液中，充分混合。