[发明专利]光催化单元及其光催化方法有效
申请号: | 201811003021.3 | 申请日: | 2018-08-30 |
公开(公告)号: | CN110871058B | 公开(公告)日: | 2022-12-23 |
发明(设计)人: | 赵杰 | 申请(专利权)人: | 广东粤能净环保科技有限公司 |
主分类号: | B01J21/06 | 分类号: | B01J21/06;B01D53/86;B01D53/58;B01D53/50;B01D53/52;B01D53/72 |
代理公司: | 北京至臻永信知识产权代理有限公司 11568 | 代理人: | 张宝香;张磊 |
地址: | 511430 广东省广州市番禺区东环街番禺*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光催化 单元 及其 方法 | ||
本发明公开了一种光催化单元及其光催化方法。该光催化单元包括:光催化剂和光源器件。所述的光催化剂包括泡沫陶瓷载体和分布于泡沫陶瓷载体表面上的TiO2晶粒,泡沫陶瓷载体包括泡沫陶瓷和复合氧化物,泡沫陶瓷为开孔泡沫结构,泡沫陶瓷的孔棱中含有三维贯通微米级孔道,孔棱的表面和孔道内分布有复合氧化物。采用上述光催化单元用于净化气体时具有良好的催化活性和稳定性。
技术领域
本发明涉及一种光催化单元及其光催化方法,属于光催化领域。
背景技术
半导体光催化氧化作为一种能够在常温常压下使有机物经光催化分解为二氧化碳和水,且不会造成二次污染的新型技术而引起世界各国研究者的高度重视。研究发现,利用半导体光催化法能够有效降解水和空气中的各种有机污染物,例如卤化烃、硝基芳烃、酚类、有机颜料、杀虫剂、表面活性剂等;也可以将氰化物、亚硝酸盐、硫氰酸盐等转化成无毒或低毒化合物;还可以应用于抗菌、除臭、空气净化、自清洁材料等领域。目前已经研究的半导体光催化剂主要包括金属氧化物以及硫化物等,其中二氧化钛(TiO2)具有化学稳定性好、安全无毒、成本低等特点,在光催化氧化方向得到广泛的研究和应用。
二氧化钛光催化剂通常以粉末形状使用,但这样会在流体中形成悬浮体系,从而带来分离困难和难以回收等技术问题,从而限制了实际应用。将二氧化钛固定在载体上,可以克服悬浮相二氧化钛光催化剂的缺点。因此,寻找合适的载体及高效的负载方法固定催化剂、提高催化剂光催化效率是实现二氧化钛光催化剂产业化的关键,亦是近年来光催化技术研究领域的热点。
目前,载体材料在采用陶瓷类载体时,通常负载二氧化钛的方法是钛胶负载法或者是将氧化钛晶粒加入粘合剂负载法,然后经高温烧结,制得负载型光催化剂。该陶瓷负载型光催化剂存在的技术问题是:第一,采用粘合剂等非催化材料时,在负载和烧结过程中,会影响表面上二氧化钛的量,从而影响催化活性;第二,在陶瓷载体上负载二氧化钛时,通常采用高温焙烧以增加二氧化钛负载的牢固度,但二氧化钛容易被烧结,且生成非光催化活性的晶相,从而影响催化活性,而且即使是高温焙烧也仍存在二氧化钛容易流失的问题,从而影响催化剂的活性稳定性;第三,陶瓷载体负载二氧化钛时还容易出现分布不均匀的问题,从而进一步影响其催化活性和稳定性。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供了一种光催化单元及其光催化方法。采用该光催化单元用于净化气体时,具有良好的活性和稳定性。
本发明第一方面提供一种光催化单元,包括:
光催化剂,所述的光催化剂为泡沫陶瓷载体负载TiO2光催化剂,包括泡沫陶瓷载体和分布于泡沫陶瓷载体表面上的TiO2晶粒,其中泡沫陶瓷载体包括泡沫陶瓷和复合氧化物,泡沫陶瓷为开孔泡沫结构,泡沫陶瓷的孔棱中含有三维贯通微米级孔道,孔棱的表面和孔道内分布有复合氧化物;
光源器件,其发光部朝向光催化剂。
本发明所述的光催化剂采用光催化剂板,紫外光源器件采用紫外LED灯板,光催化剂板的一面或两面设置有紫外LED灯板,进一步地,紫外LED灯板对称地设置于光催化剂板的两面。所述的光催化剂板与紫外LED灯板平行设置。光催化剂板与紫外LED灯板的距离为0~10cm,进一步地为0~5cm,优选0.5~3.5cm。进一步地,所述光催化剂板的厚度可以为0.3~3.0cm。
本发明所述的紫外光源器件中,紫外LED灯板包括基板和设置在基板上的多个LED紫外发光颗粒即为Uv-LED点光源。紫LED灯发出的紫外光的波长为280~390nm,可以为单一波长,也可以为混合波长,优选地为单一波长,比如365nm。
本发明所述的紫外光源器件中,紫外LED灯板上的LED紫外发光颗粒可呈阵列式排放,相邻阵列间可以设置通风孔,也可以不设置通风孔。
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