一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法技术

本发明专利技术涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法，包括以下步骤：在光源的照射下，使含有VOCs的待净化气流穿过表面上负载有光催化剂的载体骨架。载体骨架包括底板以及至少一层净化单元，每层净化单元均包括多个页板，且多个页板呈环形阵列分布在底板的一侧；相邻两层的净化单元的页板错位布置。本发明专利技术可以保证光源能够充分照射到光催化剂，待净化气流也能够充分接触光催化剂，提高净化效率，减少光催化剂用量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法
本专利技术涉及空气净化
，尤其涉及一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法。
技术介绍
紫外光催化在废气治理、空气净化等领域有广泛的应用。该技术利用紫外光照射和激发催化剂，在催化剂表面产生光生空穴-电子对，并引发一系列氧化还原反应，产生氧原子、自由基等具有强氧化性的物质，和空气之中的挥发性有机物(VOCs)分子反应，从而氧化、降解有机物分子。目前在实际应用中，通常将光催化剂固定在蜂窝材料(例如铝蜂窝、蜂窝活性炭、分子筛等)的内壁上，或者将催化剂粉末造粒后封装在类似沙包的网格、网板里；然后在蜂窝材料或者网板外安装紫外灯。但是，这些情况下紫外光不能充分照射催化剂，蜂窝骨架、颗粒载体等会遮挡紫外光，导致很多催化剂实际上没有紫外光照射，不能发挥作用。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法，以解决现有的用于空气净化载体骨架存在遮挡光照，从而导致部分光催化剂不能发挥作用的问题。一方面，本专利技术提出一种用于净化VOCs的载体骨架，其至少一部分表面上负载有光催化剂，所述载体骨架包括底板以及至少一层净化单元，每层所述净化单元均包括多个页板，且多个所述页板呈环形阵列分布在底板一侧；相邻两层的净化单元的页板错位布置。优选的是，所述光催化剂为g-C3N4催化剂。优选的是，第n层净化单元和第n+2层净化单元之间的距离不小于第n层净化单元在底板上的投影的长度，其中，n为大于等于1的正整数。优选的是，所述页板的材质为玻璃。优选的是，所述页板的宽度不小于1mm。优选的是，在所述载体骨架的表面上负载g-C3N4催化剂的方法包括以下步骤：步骤1：将质量比为2:1–1:2的三聚氰胺和尿素混合后分散在DMF中形成乳状前驱体；步骤2：在所述载体骨架的页板和底板的至少一部分表面上均匀涂布所述前驱体，涂布厚度不超过100微米；步骤3：将涂布完成的载体骨架在氮气保护下煅烧，以3℃/分钟的升温速率，将温度升到100-150℃煅烧2小时，再升温到550-600℃煅烧4小时，冷却后得到附着在载体骨架表面的g-C3N4催化剂。另一方面，本专利技术还提出一种净化VOCs的方法，包括以下步骤：在光源的照射下，使含有VOCs的待净化气流穿过用于净化VOCs的载体骨架。优选的是，所述待净化气流的方向与光源的照射方向垂直。优选的是，所述光源为紫外光源。优选的是，所述紫外光源发出的紫外光线的波长在300-400nm的范围内。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术利用底板和多个页板构成载体骨架，且每片叶板均互不遮挡，使紫外光能充分照射光催化剂，引发光催化反应，可以提高净化效率，减少光催化剂用量。2)本专利技术采用g-C3N4催化剂净化含有中、低浓度的VOCs的空气，可应用于建筑室内、构筑物内、交通工具内、冰箱内、电梯内的空间。3)光催化剂、载体骨架之间不会互相遮挡，每片叶板可均被紫外光照射，且光催化剂和载体骨架对气流的阻碍很小。4)本专利技术将g-C3N4牢固负载在玻璃表面。g-C3N4的净化效率高；玻璃不仅成本低，具有的透光性能也能提高净化效率。附图说明图1为本专利技术载体骨架的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。本申请提供一种用于净化VOCs的载体骨架，其至少一部分表面上负载有光催化剂。载体骨架包括底板1以及至少一层净化单元，每层净化单元均包括多个页板2，且多个页板2呈环形阵列分布，并垂直固定在底板1的一侧；相邻两层的净化单元的页板2错位布置，具体的，外层净化单元的页板2采用插空的方式布置在内层净化单元的外侧。当光源3照射时，相邻两层净化单元的页板2之间不会互相遮挡，因此页板2表面的光催化剂会被充分照射，从而提高净化效率。页板2的宽度不小于1mm。作为本专利技术一个优选的实施例，光催化剂为g-C3N4，g-C3N4的净化效率高。g-C3N4催化剂可以负载在页板2的一面或双面，也可以负载在底板1上，当光源3照射时，引发光催化反应，从而净化含有中、低浓度的VOCs的空气。作为本专利技术一个优选的实施例，第n层净化单元和第n+2层净化单元之间的距离不小于第n层净化单元在底板1上的投影的长度，其中，n为大于等于1的正整数。保证了每层净化单元的页板2均不互相遮挡，页板2表面的光催化剂会被充分照射，从而提高净化效率。作为本专利技术一个优选的实施例，页板2的材质为玻璃或玻璃纤维，玻璃不仅成本低，具有的透光性能也能提高净化效率。作为本专利技术一个优选的实施例，光催化剂为g-C3N4，在载体骨架上负载g-C3N4催化剂的方法包括以下步骤：步骤1：将质量比为2:1–1:2的三聚氰胺和尿素混合后分散在DMF中形成乳状前驱体；步骤2：在载体骨架的页板2和底板1的表面上均匀涂布前驱体，涂布厚度不超过100微米，页板2材质为玻璃；步骤3：将涂布完成的载体骨架在氮气保护下煅烧，以3℃/分钟的升温速率，将温度升到100-150℃煅烧2小时，再升温到550-600℃煅烧4小时，冷却后得到牢固附着在载体骨架表面的g-C3N4催化剂。本申请还提供一种净化VOCs的方法，包括以下步骤：在光源3的照射下，使含有VOCs的待净化气流穿过至少一部分表面上负载有光催化剂的载体骨架，其中，载体骨架包括底板1以及至少一层净化单元，每层净化单元均包括多个页板2，且多个页板2呈环形阵列分布，并垂直固定在底板1的一侧；外层净化单元的页板2采用插空的方式布置在内层净化单元的外侧。在光源3的照射下，引发光催化反应，并配合优化的载体骨架结构，可以保证紫外光能够充分照射到光催化剂，气流也能充分接触光催化剂，提高净化效率，减少光催化剂用量。作为本专利技术一个优选的实施例，如图1所示，待净化气流的方向4与光源3的照射方向垂直，因此气流和光催化剂能够充分接触。作为本专利技术一个优选的实施例，光源3为紫外光源，紫外光源发出的紫外光线的波长在300-400nm。g-C3N4催化剂在紫外波段处的吸收性能最佳，因此具有较高的净化效率。实施例1：如图1所示，一种用于净化VOCs的载体骨架，其表面上负载有光催化剂，载体骨架包括底板1以及两层净化单元，第一层净化单元和第二层净化单元均包括多个页板2，每层净化单元的页板2均呈环形阵列分布，并固定在底板1的上表面；第二层净化单元内多个页板2采用插空的方式固定在第一层净化单元的外侧，保证了第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，其至少一部分表面上负载有光催化剂，所述载体骨架包括底板以及至少一层净化单元，每层所述净化单元均包括多个页板，且多个所述页板呈环形阵列分布在底板一侧；相邻两层的净化单元的页板错位布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，其至少一部分表面上负载有光催化剂，所述载体骨架包括底板以及至少一层净化单元，每层所述净化单元均包括多个页板，且多个所述页板呈环形阵列分布在底板一侧；相邻两层的净化单元的页板错位布置。


2.根据权利要求1所述的一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，所述光催化剂为g-C3N4催化剂。


3.根据权利要求1或2所述的一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，第n层净化单元和第n+2层净化单元之间的距离不小于第n层净化单元在底板上的投影的长度，其中，n为大于等于1的正整数。


4.根据权利要求1所述的一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，所述页板的材质为玻璃。


5.根据权利要求1所述的一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，所述页板的宽度不小于1mm。


6.根据权利要求2所述的一种用于净化VOCs的载体骨架，其特征在于，在所述载体骨架的表面上负载g-C3N4催化剂的方法包括以下步骤：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻学锋，贺兴臣，曾宇翾，康翼鸿，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44