一种过滤层结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及空气净化领域，具体提供了一种过滤层结构及其制备方法。本发明专利技术中，过滤层结构包括第一结构层、第二结构层、活性炭层。第二结构层为光触媒纳米颗粒，第二结构层的一侧固定设置有活性炭层，第二结构层远离活性炭层一侧固定设置有第一结构层，第一结构层为光触媒纳米棒，光触媒纳米棒的长度所在直线与光触媒纳米颗粒所在平面不垂直。过滤层结构的制备过程包括如下步骤：S1，在活性炭层上制备光触媒纳米颗粒；S2，在光触媒纳米颗粒远离活性炭层一侧制备光触媒纳米棒。本发明专利技术过滤层结构同时提升了光触媒与空气、光触媒与光场的相互作用强度，使得光场、空气、光触媒材料的共同相互作用更加充分，从而提升空气净化效率。从而提升空气净化效率。从而提升空气净化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种过滤层结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及空气净化领域，具体涉及一种过滤层结构及其制备方法，可用于空气净化器中。

技术介绍

[0002]空气污染问题日益严重，尤其是在装修好的新房内、新添置的家具周围、生产车间等人体周围密闭环境内，空气质量与人体健康密切相关。空气净化器是常见的净化空气的装置，使用空气净化器能够去除空气中的颗粒污染物和有机气体污染物，如粉尘、甲醛等等。光催化空气净化器是在光照作用下使得光触媒颗粒产生光催化反应，光催化反应过程中，会消耗空气中的有机气体污染物，从而达到净化空气的目的。
[0003]光催化反应是在光催化空气净化器的过滤层中进行，具体地，光触媒设置在过滤层中，光触媒材料在光照作用下与待净化空气产生光催化反应，过滤层的结构对光触媒光催化反应的充分进行起关键作用。光触媒材料是光催化反应的核心部分。现有的过滤层结构中对光触媒材料的改进仅限于某一个方面进行，例如，增加光触媒颗粒的数量或增加光触媒颗粒的比表面积。具体地，现有的光催化空气净化器的过滤层为多层堆叠的网状结构，在网状结构中设置尽可能多的光触媒颗粒，从而提升净化效率。忽视了对光触媒材料本身的结构进行改进，以提升光催化空气净化器的净化效率。现有的对光触媒材料本身的改进仅限于制备尺寸更小的光触媒颗粒，通过增加光触媒颗粒的比表面积提升空气净化效率。然而，光催化反应的充分进行与多个方面的因素密切相关，例如光触媒材料与光场的相互作用是否充分、光触媒材料与待净化空气的相互作用时间是否足够长、待净化空气的流动性是否较强等等。
[0004]综上所述，现有的过滤层结构中对光触媒材料的改进仅局限于某一方面，忽视了光催化反应的充分进行需要光场、待净化空气、光触媒材料的共同相互作用，导致过滤层结构的空气净化效率难以进一步提升。

技术实现思路

[0005]为解决以上问题，本专利技术提供了一种过滤层结构及其制备方法。本专利技术提供的过滤层结构由上到下包括第一结构层、第二结构层、活性炭层。具体地，第一结构层为光触媒纳米棒，第二结构层为光触媒纳米颗粒，光触媒纳米棒的长度所在直线与光触媒纳米颗粒所在平面不垂直。活性炭层用于吸附颗粒污染物和部分污染气体，第一结构层和第二结构层用于在光照作用下，与待净化空气产生光催化反应，利用光催化反应消耗掉空气中的有机污染气体。光触媒纳米颗粒和光触媒纳米棒的材料为二氧化钛。
[0006]上述过滤层结构的制备方法，包括如下步骤：S1，在活性炭层上制备光触媒纳米颗粒；S2，在光触媒纳米颗粒远离活性炭层一侧制备光触媒纳米棒。具体地，步骤S1利用沉积技术或旋涂技术完成，其中基底为活性炭层；步骤S2利用电子束蒸发镀膜技术完成，基底为制备有光触媒纳米颗粒的活性炭层。更具体地，步骤S1包括：S11，配置旋涂液，旋涂液的溶
剂为去离子水，每100ml去离子水溶液中放入1
‑
2g光触媒纳米颗粒，优选地，每100ml去离子水溶液中放入1.5g光触媒纳米颗粒。配置好的旋涂液通过水浴超声进行超声分散，使得光触媒颗粒充分分散于去离子水中。S12，在活性炭层上进行旋涂，旋涂时转速设置为300
‑
500rpm，旋涂时间为20
‑
40s。步骤S2中蒸镀腔内的压强为6.5
×
10
‑7Torr，蒸镀速率为蒸镀时间为30
‑
40min。蒸镀得到的过滤层结构在退火炉中退火，退火后自然降至室温即得到上述过滤层结构。
[0007]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种过滤层结构及其制备方法。本专利技术公开的过滤层结构中第一结构层为倾斜的光触媒纳米棒。一方面增加了光触媒材料的表面积；另一方面，使得空气局域在倾斜光触媒纳米棒的锐角区域，从而增加了与光触媒材料接触的时间；再一方面，倾斜的光触媒纳米棒将光场局域在光触媒材料附近，使得光场与光触媒材料的相互作用更加充分。因此，本专利技术同时提升了光触媒与空气、光触媒与光场的相互作用强度和时间，使得光场、空气、光触媒材料的共同相互作用更加充分，即光催化反应更加充分，从而提升空气净化效率。相比于单从某一方面提升净化效率，本专利技术过滤层结构由于同时考虑了多方面的影响因素，各因素之间相互增强，因此，本专利技术过滤层结构的净化效率较高。
[0008]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0009]图1是一种过滤层结构的平面示意图；
[0010]图2是一种过滤层结构的立体示意图。
[0011]图中：1、第一结构层；2、第二结构层；3、活性炭层。
具体实施方式
[0012]为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0013]本专利技术提供了一种过滤层结构及其制备方法，如图1和图2所示，包括第一结构层1、第二结构层2、活性炭层3。具体地，第一结构层1固定设置于第二结构层2的一侧，活性炭层3固定设置于第二结构层2远离第一结构层1一侧。更具体地，活性炭层3为多孔状的活性炭材料，可以是活性炭网，也可以是活性炭棉，用于吸附待净化空气中的颗粒污染物和部分气体污染物，同时还为第二结构层2提供支撑，起到支撑第二结构层2的作用。活性炭层3的厚度大于0.5mm，活性炭层3的吸附净化效果和支撑效果与活性炭层3的厚度直接相关，厚度大于0.5mm，使得活性炭层3的吸附效果和支撑效果较好，能够将颗粒污染物完全吸附。优选地，活性炭材料中孔的尺寸为微纳米数量级，这样表面积更大，能够吸附更多较小的颗粒污染物，同时还能对第二结构层2起到更好的支撑作用。
[0014]第二结构层2的材料为光触媒纳米颗粒，光触媒纳米颗粒通过沉积、旋涂等方式固定设置于活性炭层3一侧，光触媒纳米颗粒的尺寸小于800nm，优选地，尺寸为5
‑
500nm，这样光触媒纳米颗粒的比表面积较大，能够光场和空气进行充分接触，进而使光催化反应成分进行，同时光触媒纳米颗粒的尺寸与活性炭层3的孔粒径相当，不会使得光触媒纳米颗粒掉入活性炭层3内。优选地，光触媒纳米颗粒的间距大于光触媒纳米颗粒的半径，这样，才能够
在其上制备出光触媒纳米棒，具体地，蒸镀时的沉积核的距离过小会使得沉积于其上的光触媒纳米棒容易相互接触，使得光场难以照射到光触媒纳米颗粒，从而降低净化效率。光触媒纳米颗粒的尺寸可以相同，也可以不相同，光触媒纳米颗粒的尺寸相同，方便制备，光触媒纳米颗粒的尺寸不同，方便在光触媒纳米颗粒远离活性炭层3一侧制备出粗细不同的光触媒纳米棒，光触媒纳米棒的粗细与其内部局域光场的中心波长相关，即不同粗细的光触媒纳米棒能够居于不同中心波长的入射光，从而扩展了光触媒材料的吸收波长，对光场的利用率更高，使得光触媒材料内部光生电子和空穴的浓度更高，光催化反应更充分进行，从而进一步提升空气净化效率。更具体地，光触媒纳米颗粒可以为一层，也可以为多层，优选地，光触媒纳米颗粒铺设有多层，更优选地，光触媒纳米颗粒的层数小于20，这样保证空气能够通过，同时也使得远离活性炭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过滤层结构，其特征在于，所述过滤层结构包括第一结构层、第二结构层、活性炭层，所述第二结构层为光触媒纳米颗粒，所述第二结构层的一侧固定设置有所述活性炭层，所述第二结构层远离所述活性炭层一侧固定设置有所述第一结构层，所述第一结构层为光触媒纳米棒，所述光触媒纳米棒的长度所在直线与所述光触媒纳米颗粒所在平面不垂直。2.如权利要求1所述的过滤层结构，其特征在于：所述光触媒纳米棒的长度方向所在直线与所述光触媒纳米颗粒所在平面的法向方向的夹角为30
‑
60
°
。3.如权利要求2所述的过滤层结构，其特征在于：所述光触媒纳米颗粒的粒径为5
‑
500nm。4.如权利要求3所述的过滤层结构，其特征在于：所述光触媒纳米颗粒和所述光触媒纳米棒的材料为二氧化钛。5.如权利要求1所述的过滤层结构的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：S1，在所述活性炭层上制备所述光触媒纳米颗粒；S2，在所述光触媒纳米颗粒远离所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，谢钧霖，徐越，李颖，
申请(专利权)人：陕西帆瑞威光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：