專利名稱：基于結(jié)構(gòu)化的三維碳泡沫或碳材料泡沫的光催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于結(jié)構(gòu)化的三維泡沫、特別是基于蜂窩狀碳泡沫的光催化劑，本發(fā)明還涉及所述光催化劑的制備方法，以及為了催化化學(xué)反應(yīng)或破壞微生物、特別是為了凈化液態(tài)或氣態(tài)排放物而使用所述光催化劑的方法。
背景技術(shù)：
光催化能夠使有價值的化學(xué)反應(yīng)在光催化劑存在下受光激發(fā)而得以進行。這種方法存在的問題之一是反應(yīng)器的設(shè)計，該反應(yīng)器必須使反應(yīng)介質(zhì)與催化劑之間存在大的交換面，在該反應(yīng)器為連續(xù)反應(yīng)器的情況下壓頭損失較低，并且還要求透光率高。有一個問題涉及到在光催化劑與反應(yīng)介質(zhì)之間設(shè)置大的被照射的交換面。例如，當(dāng)采用基于紙或無紡織物的基材時，不可能以大的基材厚度來處理交叉流 (cross-flow)，這是因為這種情況中的壓頭損失將會過大。為了使反應(yīng)介質(zhì)與光催化活性相充分接觸，要么需要采用較大的紙張表面以獲得足夠的催化效果(參見美國專利6 906 001 (Ahlstrom Research and krvices)，該專利提出將光催化劑應(yīng)用于生活空間的吊頂板上)，要么需要在滑移流(skimming flow)下工作，特別是對于化學(xué)工程應(yīng)用而言更是如此。因此，我們尋求多孔基材或結(jié)構(gòu)化基材以便增大其表面。例如，專利申請WO 03/037509 (SICAT，CNRS 和 Universit6Louis Pasteur)描述了利用包含Sic、TiO2和WO3的多孔光催化劑來凈化氣態(tài)排放物的方法。專利申請WO 2006/061518 (CNRS 和 Universit6Louis Pasteur)描述了通過光活化的半導(dǎo)體而使分散在氣態(tài)介質(zhì)中的生物體失活的方法，其中該光活化的半導(dǎo)體基于沉積在反應(yīng)器內(nèi)表面上的TiO2 ；該反應(yīng)器的內(nèi)部具有凸起，以增大其內(nèi)表面。M. Furman 等人的論文 “Influence of the geometry of a monolithic support on the efficiency of photocatalyst for air cleaning" (Chemical Engineering kience第62卷，第5312-5316頁Q007))提出了具有多孔載體的光催化反應(yīng)器的模型研究。通過立體光刻法制備出環(huán)氧樹脂載體，并且沉積TiO2作為光催化劑。泡沫狀的光催化劑或者沉積于泡沫狀載體上的光催化劑的使用是已知的。特別是，已經(jīng)使用了基于打02泡沫的光催化劑、或者沉積于泡沫狀載體(尤其是鎳和氧化鋁)上的 TiO2 催化劑。A. Yamamoto 禾口 H. Imai 的論文 “Preparation of titania foams having an open cellular structure and their application to Photocatalysis" (Journal of Catalysis，第 2 卷，第 462-465 頁 Q004))以及 Α. 0. Ibhadon 的論文 “The design and photoreaction kinetic modeling of a gas-phase titania foam packed bed reactor” (Chemical Engineering Journal，第 133 卷，第 317-3 頁 Q007))分別描述了 TiO2泡沫的制備及其在降解乙醛以及苯或甲苯方面的光催化用途。L Yang 等人的論文"Design considerations of photocatalytic oxidation reactors using TiO2-Coating foam nickels for degrading indoor gaseousformaldehyde”(Catalysis Today，第 126 卷，第 359-368 頁(2007))描述了包括 TiO2 薄層的反應(yīng)器，該TW2薄層沉積于鎳泡沫上，其最佳厚度為80nm (對于254nm的激發(fā)波長而言)； 鎳泡沫的厚度因其吸光性而限于2mm左右。I.J. Ochuma ^ 人白勺論 JC “Three-phase Photocatalysis using suspended titania and titania supported on a reticulated foam monolith for water purification" (Catalysis iToday,第 1 卷，第 100-107 頁(2007))描述了使用基于 TiO2 的光催化劑以降解包含于水性排放物中的DBU(1，8-二氮雜雙環(huán)[5，4，0]十一碳-7-烯)， 其中TW2是通過使TW2懸浮液蒸發(fā)而沉積于氧化鋁泡沫上的。Prashant Jain 禾口 T. Pradeep 的論文"Potential of Silver Nanoparticle-Coated Polyurethane Foam as an Antibacterial Water FiIter，，(于 2005 年 4 月 5 日發(fā)表于期刊 Biotechnology and Bioengineering，第 90 (1)卷，第 59-62 頁)中描述了銀納米粒子在聚氨酯泡沫載體上的附著。Inagaki 等人白勺論 JC "Carbon foams prepared from polyimide using polyurethane foam template”(發(fā)表于期刊 Carbon，42，第 497-502 頁 Q004))描述了銳鈦礦在具有較小的大孔隙碳泡沫上的沉積，該孔隙的直徑為50 μ m至500 μ m左右。該催化劑的功效只有基本數(shù)據(jù)。文獻US 2008/0178738 (Foamex L. P.)描述了銳鈦礦在孔隙率未知的聚氨酯泡沫上的沉積?？梢杂米鞔呋瘎┹d體的β -SiC泡沫也是已知的。專利申請W02007/000506(T0TAL S. Α.)描述了根據(jù)費-托反應(yīng)將一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化成烴的方法，其中將β-SiC蜂窩狀泡沫用作催化劑載體。金屬泡沫也是已知的，而且可以用作催化劑載體，但是金屬泡沫除了價格高和重量大以外，它們可能還會存在腐蝕方面的問題。本發(fā)明意圖解決的問題在于為多相催化提供新的光催化劑，這種光催化劑具有低的壓頭損失和大的展開比表面積，而且具有良好的化學(xué)惰性。


圖1-5涉及本發(fā)明的實施方案。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案沉積于聚氨酯蜂窩狀泡沫上的聚硅氧烷沉積物的掃描電子顯微照片，其中該聚硅氧烷沉積物是通過沉積改性二氧化硅的水性溶膠-凝膠而形成的。圖2示出了通過在碳泡沫上相繼沉積單個層而獲得的TiO2沉積物的掃描電子顯微照片沉積了 5層(圖2Α)、10層(圖2Β)和15層(圖2C)。圖3-5示出了根據(jù)本發(fā)明的圓柱形反應(yīng)器的實施方案。在該反應(yīng)器中，催化劑載體是由根據(jù)本發(fā)明的圓柱形蜂窩狀泡沫環(huán)組裝成的。圖3以圖解的方式示出了包含蜂窩狀泡沫的管狀反應(yīng)器的內(nèi)部，其中蜂窩狀泡沫是由相同的圓柱狀環(huán)(a)或形狀交替不同的圓柱狀環(huán)(b)組裝成的。圖4示出了這些反應(yīng)器的圓柱狀環(huán)的側(cè)面以及粒子速度分布圖。圖5示出了具有以8個泡沫元件等距離交替排列而成的結(jié)構(gòu)化構(gòu)造的反應(yīng)器實例。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的根據(jù)本發(fā)明，所述問題通過下述光催化劑得以解決，該光催化劑包括選自碳泡沫和諸如聚合物的碳材料泡沫中的蜂窩狀泡沫；光催化活性相，該光催化活性相直接沉積于所述蜂窩狀泡沫上、或者沉積于中間相上，其中該中間相沉積于所述蜂窩狀泡沫上。泡孔 (cell)的平均尺寸為2500μπι至5000μπι，優(yōu)選為3000μπι至5000μπι。有利的是，其密度為0. lg/cm3至0. 4g/cm3。在泡沫厚度為1. 5cm時，本發(fā)明的光催化劑在400至700nm的可見光譜中的總透光率可為至少10%，優(yōu)選為至少15%。所述泡沫可以包括鈍化層，該鈍化層能夠保護泡沫，使其不受光催化反應(yīng)器的反應(yīng)介質(zhì)的影響，并且使泡沫不會因光催化劑的存在而直接導(dǎo)致降解或氧化。所述泡沫可以包括構(gòu)成光催化活性相或者作為中間相而承載光催化活性相的納米管或納米纖維。所述納米管或納米纖維優(yōu)選地選自TiO2和鈦酸鹽。 這些納米管或納米纖維的外徑可以為IOnm至lOOOnm，優(yōu)選為IOnm至160nm，甚至更優(yōu)選為 IOnm 至 80nm。光催化活性相必須為半導(dǎo)體，其可為硫?qū)倩?例如氧化物、硫化物或硒化物)。 更具體而言，光催化活性相可以選自由如下化合物構(gòu)成的組金屬氧化物，如W03、ZnO, TiO2 和SnA ；任選地被摻雜的鈦酸鹽、金屬硫化物或硒化物，例如CdS、CdSe、SiS和；任選地被摻雜的III-V型半導(dǎo)體，例如GaAs和GaP ；以及SiC。該半導(dǎo)體可以為摻雜半導(dǎo)體、 表面或其內(nèi)部改性的半導(dǎo)體、或與其它材料(有利地為半導(dǎo)體)結(jié)合的半導(dǎo)體。本發(fā)明的另一目的在于制備基于蜂窩狀碳泡沫的光催化劑的方法，其包括以下步驟(a)提供可碳化的蜂窩狀聚合物泡沫預(yù)制品；(b)用可碳化的聚合物樹脂浸漬所述預(yù)制品；(c)使所述聚合物樹脂聚合；(d)將所述預(yù)制品和所述聚合后的樹脂轉(zhuǎn)化成碳；(e)沉積光催化活性相，光催化活性相優(yōu)選為選自下列半導(dǎo)體-金屬氧化物，如WO3、ZnO, TiO2 和 SnO2,-鈦酸鹽，-金屬硫化物或硒化物，如CdS、CdSe、ZnS,ZnSe和WS2,-III-V 型半導(dǎo)體，如 GaAs 和 GaP，-SiC,其中這些光催化活性相任選地被摻雜或接枝有電荷轉(zhuǎn)移單元，其中該電荷轉(zhuǎn)移單元例如為發(fā)色團和/或納米粒子(“量子點”)、和/或在可見或紫外(UV)光譜中有吸收性并且能夠?qū)㈦姾赊D(zhuǎn)移給第一半導(dǎo)體或者與之相反的第二半導(dǎo)體材料。在步驟(d)和(e)之間，可以沉積優(yōu)選為TW2或鈦酸鹽的納米管或納米纖維，其中所述TiO2納米纖維或納米管的沉積可以任選地代替步驟(e)中的光催化劑的沉積。例如，可以通過下列技術(shù)之一來沉積光催化活性相-由結(jié)晶粒子的懸浮液、或者由氣溶膠或滴狀物來沉積光催化活性相，其中懸浮液優(yōu)選通過浸泡和浸漬的方式施加，
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-通過溶膠-凝膠合成來沉積光催化活性相，-通過從氣相沉積來沉積光催化活性相，-通過沉積順次相繼的聚電解質(zhì)層來沉積光催化活性相，-通過朗繆爾-布羅杰特(Langmuir-Blodgett)技術(shù)來沉積光催化活性相。本發(fā)明還涉及包含至少一種本發(fā)明光催化劑的光反應(yīng)器。該光催化劑有利地包括具有液密性和氣密性的外殼、位于所述外殼內(nèi)的至少一個本發(fā)明光催化劑的部件；以及至少一個光輻射源。所述至少一個光催化劑部件可呈環(huán)狀。在一個實施方案中，所述光反應(yīng)器包括數(shù)量為N的多個本發(fā)明光催化劑的環(huán)形部件，并且在所述環(huán)形部件的內(nèi)徑中引入所述光輻射，所述環(huán)形部件具有交替不同的內(nèi)徑，使得所有偶數(shù)編號的部件具有相同的內(nèi)徑Cl1，所有奇數(shù)編號的部件具有相同的內(nèi)徑d2。所述環(huán)狀部件可以由空白空間分隔開，或者由對所使用的所述光輻射的至少一部分呈光學(xué)透明的部件分隔開。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的這種光催化劑或光反應(yīng)器用于催化液相化學(xué)反應(yīng)的用途。最后，本發(fā)明涉及本發(fā)明的這種光催化劑或光反應(yīng)器用于使生物體失活或降解的用途。
具體實施例方式艦一般而言，在本文中，術(shù)語“展開比表面積”是指展開表面積(m2)與占有體積(m3) 之比該參數(shù)定義了每單位體積中暴露于物料流的表面積。占有體積由部件的外側(cè)限定，就好像其為實心的一樣。材料的“孔隙率”通常參考三類尺寸不同的孔隙來加以限定微孔率(直徑小于約 2nm)、中孔率(直徑介于約2nm和約50nm之間)和大孔率(直徑大于約50nm)。術(shù)語“蜂窩狀泡沫”是指具有開孔的泡沫，該泡沫的密度很低且孔隙容積很高。孔的開口的尺寸是不同的。這樣的泡沫具有非常低的微孔率。中孔率主要與形成泡孔的橋結(jié)構(gòu)有關(guān)。這種泡沫的開孔的大孔率可為30%至95%、尤其為50%至90%，其體積密度可為 0. 05g/cm3至0. 5g/cm3。一般而言，對于其作為催化劑載體或催化劑方面的用途而言，當(dāng)密度低于0. 05g/cm3時，泡沫會出現(xiàn)機械強度方面的問題；而當(dāng)密度超過0. 5g/cm3時，則蜂窩狀孔的容積將會減小且壓頭損失將會增加，而不會提供任何功能方面的優(yōu)勢。有利的是，泡沫密度為 0. lg/cm3 至 0. 4g/cm3。按照對術(shù)語“泡沫”的一般理解，它未必呈蜂窩狀。就這種更普遍意義的術(shù)語“泡沫”而言，它也可以僅僅包含氣泡(如同金屬泡沫或通過添加鋁粉而獲得的水泥泡沫中那樣，鋁粉通過與液體水泥反應(yīng)從而形成氣泡)。這種泡沫并不是蜂窩狀的。一般而言，多孔蜂窩狀泡沫由4個主要的特征量來描述窗口尺寸(Phi)、泡孔尺寸(a)、橋尺寸(ds)和孔隙率(ε )；孔隙率(ε )等于l_Vs/V泡沫，其中V^^代表泡沫在宏觀上占據(jù)的體積(該體積由泡沫部件的側(cè)面限定，就好像泡沫為實心部件一樣)，Vs代表構(gòu)成該泡沫部件的材料的體積。這四個參數(shù)經(jīng)常成對關(guān)聯(lián)例如，phi/a = f ( ε )，或者ds/a = f ( O。一般而言，在本文中，“碳材料”是指任何天然或合成的有機材料，例如碳鏈基聚合物，其可以包含位于鏈中的或者作為取代基的雜原子；由碳鏈基聚合物的部分降解(例如熱降解)得到的材料。在這種意義上，術(shù)語“碳材料”并不包括碳化物和純碳(例如，由碳材料的完全熱解而得到的純碳)。一般而言，在本文中，“生物體”是指通常較小的(典型地為Ο.ΟΙμπι至ΙΟμπι)并且能夠由氣流或液流輸送的生物體。因而，將按照本發(fā)明的方法使之失活的生物體尤其可以為細菌(諸如軍團菌屬細菌，例如嗜肺軍團菌)、病毒、真菌孢子、細菌芽孢或這些生物體的混合物。“失活的生物體”是指已經(jīng)失去生物活性、特別是失去其復(fù)制或繁殖能力的生物體，或者在為病毒的情況下，是指失去其感染或污染能力的生物體。因而，失活的細菌再也不能在合適的介質(zhì)中培養(yǎng)后生長出菌落，而失活的病毒再也不能在合適的細胞中復(fù)制。根據(jù)本發(fā)明，上述問題可以通過采用碳、碳材料或碳化物蜂窩狀泡沫而得以解決， 這些泡沫具有足夠高的透光率、非常低的壓頭損失和高的孔隙率。根據(jù)本發(fā)明，這些泡沫的平均泡孔尺寸應(yīng)當(dāng)為2500μπι至5000μπι ；令人驚訝的是，盡管泡孔尺寸較大，但是泡沫仍具有足夠高的催化活性。當(dāng)泡孔尺寸小于2500 μ m時，則對于厚層應(yīng)用(如大多數(shù)工業(yè)反應(yīng)中所需要的那樣)來說，泡沫的透光率會變得過低。當(dāng)泡孔尺寸大于5000 μ m時，則轉(zhuǎn)化效率會顯著降低。無論是相對于單片式多孔陶瓷還是相對于具有小泡孔的蜂窩狀泡沫而言，具有這么大泡孔尺寸的泡沫所提供的優(yōu)異結(jié)果都是令人驚訝的。實際上，考慮到流體力學(xué)因素，將具有大泡孔尺寸的蜂窩狀泡沫用于催化或過濾、特別是用于光催化中在原則上似乎是不利的。實際上，根據(jù)本發(fā)明人的觀察，如果對蜂窩狀泡沫的4個主要因素進行適當(dāng)調(diào)整， 則其性能表現(xiàn)是有益的。具體而言-該蜂窩狀泡沫的展開比表面積是重要因素。在本發(fā)明中，優(yōu)選其展開面積至少為 ΙΟΟπΓ1，并且優(yōu)選為 IOOnT1 至 3000ΠΓ1。-令人驚訝的是，蜂窩狀泡沫的過濾或碰撞能力是重要的。我們指的是對顆粒(在此為微生物病毒、細菌、孢子等)的過濾能力以及化學(xué)分子的碰撞?？傮w而言，可以定義出對這種過濾或碰撞能力起作用的4種力布朗運動、重力、交會力(intersection forces), 正碰力。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些力對較小的橋尺寸(ds)具有更大的影響。占優(yōu)勢的力取決于它們是化學(xué)分子還是微生物，甚至是病毒(例如尺寸為40nm)還是細菌(例如，尺寸 ^lum χ 3μπι)。-氣體-固體或液體-固體物質(zhì)傳遞效率高。令人驚訝的是，本發(fā)明人觀察到當(dāng)泡孔尺寸較大時，這種物質(zhì)傳遞會得到改善。-對于光催化應(yīng)用而言，泡沫中的透光率必須高。考慮到各種特征量彼此間相互聯(lián)系，則在光催化中使用蜂窩狀泡沫時的性能增益會導(dǎo)致這些不同參數(shù)的優(yōu)化。這種最佳效果主要由平均泡孔尺寸為2500 μ m至5000 μ m、更特別為3000 μ m至5000 μ m的蜂窩狀泡沫表現(xiàn)出來。蜂窩碳泡沫相對于單片式多孔陶瓷的另一優(yōu)點在于這四個參數(shù)(即窗口尺寸 (Phi)、泡孔尺寸(a)、橋尺寸(ds)和孔隙率(O)中的每一個都是可控制的(可調(diào)整的)，而對于單片式多孔陶瓷而言情況并非如此。本發(fā)明的泡沫必須在可見光譜和近UV光譜中具有足夠高的透光率，以便用作光催化劑或光催化劑載體。對于1. 5cm厚的蜂窩狀泡沫和波長為400nm至750nm的光來說， 總的透光率優(yōu)選為至少10%?！愣?，對于將該泡沫作為本發(fā)明范圍內(nèi)的催化載體或催化劑方面的用途而言，當(dāng)其密度低于0. 05g/cm3時，會遇到機械強度方面的問題；而當(dāng)密度高于0. 5g/cm3時，則蜂窩狀的孔的容積將會減小并且壓頭損失將會增大，而不會提供任何功能優(yōu)勢。有利的是， 在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的蜂窩狀泡沫的密度為0. lg/cm3至0. 4g/cm3。 可使用不同類型的蜂窩狀泡沫以實施本發(fā)明。a)峰窩狀碳泡沬這些泡沫可以按如下方式制備將由聚合物泡沫、優(yōu)選由聚氨酯(PU)泡沫(這種泡沫可從市場上獲得)制成的蜂窩狀預(yù)制品與苯酚甲醛樹脂(formophenolic resin)混合，以浸漬該蜂窩狀預(yù)制品，接著進行干燥(通常在室溫下干燥一夜)，然后通過烘烤(通常于150°C下烘烤2小時左右)以使樹脂聚合。隨后進行熱解(通常在約700°C下熱解2小時左右，在惰性氣流、有利地是在氬氣中進行)以使泡沫由交聯(lián)聚合物轉(zhuǎn)化為碳泡沫。b)峰窩狀碳材料泡沬在一種優(yōu)選實施方案中，用二氧化硅前體(例如，聚硅氧烷)浸漬由聚合物泡沫 (例如，PU)制成的蜂窩狀預(yù)制品。待干燥之后，進行熱處理(通常在100°C至140°C下進行熱處理)以形成二氧化硅層。由此獲得鈍化的聚合物泡沫預(yù)制品，隨后可在其上沉積光催化活性相。這種泡沫可適用于不涉及高溫的應(yīng)用。由于這種泡沫并不涉及高溫工藝，因此其生產(chǎn)特別簡單。同本發(fā)明的其它蜂窩狀泡沫一樣，平均泡孔尺寸必須為2500 μ m至 5000 μ m,優(yōu)選為 3000 μ m 至 5000 μ m。此處將明確關(guān)于聚合物泡沫鈍化的若干事項?！扳g化”是指根據(jù)物理或化學(xué)技術(shù)而形成所謂的“鈍化層”的操作，這種鈍化層具有或大或小的厚度，從而可避免光催化活性相與聚合物基材之間發(fā)生直接接觸?？筛鶕?jù)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在泡沫上預(yù)先沉積鈍化層前體，并對該鈍化層前體進行物理或化學(xué)處理，從而直接在基材上形成鈍化層(參見下文中的實施例5和實施例14)?？梢园凑杖魏芜m合的方法將鈍化層前體以液體的形式沉積于基材上，特別是以純液體的形式或稀釋液體的形式、或者以與具有預(yù)定物理化學(xué)功用的相(例如，粘結(jié)劑、分散劑或固定劑)形成混合物的形式來沉積。尤其可通過浸漬隨后進行低溫?zé)崽幚淼姆绞絹沓练e鈍化層前體。由于這種處理不同于通常為了獲得同素異形的Y型氧化鋁所需的700°C左右的處理方式，因此被稱為“低溫”熱處理，其中PU泡沫不能承受700°C左右的溫度。這種浸漬/熱處理工序可根據(jù)將要獲得的層厚而進行一次或多次。熱處理可以由微波處理來代替，微波處理所花費的處理時間比常規(guī)加熱所用時間更短。按照另一實施方案，該鈍化層可以通過如下方式形成對預(yù)先合成的、(例如)呈顆粒狀的鈍化相進行物理處理或化學(xué)處理(后合成處理)，然后將鈍化相以粉末形式或以分散于液相中的形式沉積在基材上，其中該液相可以為諸如水、乙醇之類的溶劑，或者為具有預(yù)定物理化學(xué)功用的相，如粘結(jié)劑、分散劑或固定劑。在這種情況下，這種物理或化學(xué)處理可使沉積變得致密，從而在基材表面形成連續(xù)的鈍化層。根據(jù)情況的不同，這種后合成處理可以僅由在室溫乃至室溫以下對整個活性泡沫相進行干燥的步驟構(gòu)成。鑒于蜂窩狀PU泡沫的敏感性，建議在各種處理中保持在200°C下的時間不要超過 15分鐘，保持在170°C下的時間不要超過2小時，或者保持在150°C下的時間不要超過12小時，以便這些泡沫能夠勝任本發(fā)明中光催化劑的角色?？梢酝ㄟ^使用諸如氧化鋁、二氧化硅、氧化鋅之類的氧化物相前體，并根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的獲得這些相的方法來形成鈍化層。例如，作為鈍化層前體，可以使用Evonik 公司銷售的Dynasylan SIV0 110聚硅氧烷，或同樣由Evonik公司銷售的Dynasylan HYDROS IL 1151 聚硅氧烷。另外，尤其可按照溶膠-凝膠法來制備鈍化層，或者使用任何能夠得到足夠致密且連續(xù)的層的方法來制備鈍化層，以確保該鈍化層具有保護蜂窩狀聚合物泡沫基材的功能。一旦已經(jīng)形成了保護層，便可以進行光催化活性相的沉積，或者可以在保護層制備的任一步驟中弓丨入光催化活性相。c)納米纖維或納米管的沉積這種沉積是任選的?？梢园凑毡绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來將納米管或納米纖維沉積在蜂窩狀碳泡沫上。例如，可以通過下文d)中描述的技術(shù)(“第一種方法”)來沉積納米管或納米纖維，該技術(shù)也適合于所有類型的納米管和納米纖維?？梢园凑张c下文d)中描述的T^2納米管沉積(“第一種方法”)同樣的方式來完成鈦酸鹽納米管的沉積，該方法也適合于所有類型的納米管和納米纖維。通過對高壓釜中處于高濃度(通常為10M)強堿(通常為NaOH)中的TiO2粉末進行水熱處理(有利的是，水熱處理溫度為110°C至145°C、通常為130°C )，從而制備鈦酸鹽納米管。接著，將其洗滌、干燥并在350°C至450°C (通常為380°C )下煅燒。根據(jù)一個實施方案，在TefIon高壓釜中， 向50mL NaOH溶液(IOM)中加入Ig TiO2粉末。將該組合物攪拌1小時，然后在130°C下放置48小時。接著將獲得的白色粉末進行真空過濾，并用HCl (2M)洗滌至中性，在蒸餾水中漂洗，然后在110°C下干燥過夜，并在380°C下煅燒。d)光催化劑的沉積可將光催化劑直接沉積于鈍化或未鈍化的蜂窩狀泡沫上，或者沉積于中間相、尤其是一維的中間相上。這種一維的中間結(jié)構(gòu)可以是納米尺寸的結(jié)構(gòu)體，即該結(jié)構(gòu)體的至少一個維度限于納米尺寸(特別為通常所說的納米纖維、納米管或納米線，但不僅限于這些， 也不受其化學(xué)性質(zhì)的限制，但最常使用的是基于碳或氧化物的這種載體)。這種一維的中間結(jié)構(gòu)也可以是微米尺寸的結(jié)構(gòu)體，即該結(jié)構(gòu)體的至少一個維度限于微米尺寸(特別為通常所述的微纖維或纖維，但不僅限于這些，也不受其化學(xué)性質(zhì)的限制；可以列舉的有纖維狀的二氧化硅類載體或石英類載體)。有利的是，如果采用中間相的話，則將光催化活性相沉積于上述沉積的納米管或納米纖維上。所述光催化活性相的化學(xué)組成中必須包含至少一種半導(dǎo)體材料。在本發(fā)明中，半導(dǎo)體材料是指這樣的材料其中電子態(tài)的譜帶包含被禁帶隔開的價帶和導(dǎo)帶，并且使電子從所述價帶進入所述導(dǎo)帶所需的能量優(yōu)選為1.5^至如￥。具體而言，此類半導(dǎo)體材料可包括硫?qū)倩?，更具體而言為氧化鈦、或其它金屬氧化物(例如， WO3> ZnO或SnO2)、或金屬硫化物(例如，CdS、ZnS或WS2)、或硒化物(例如，CdSe)、或其它化合物(例如，GaAs, GaP或SiC)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用氧化鈦TiO2, TiO2會產(chǎn)生特別令人滿意的結(jié)果并且價格低廉。在本說明書中，術(shù)語“光活化的半導(dǎo)體材料”是指暴露于包含能量光子的輻射中的上述類型的半導(dǎo)體材料，該光子的能量水平大于或等于促進電子從價帶進入導(dǎo)帶所必需的能量水平(所謂的價帶與導(dǎo)帶之間的隙能)。因而，在本說明書中，“光活化的氧化鈦”特別地指暴露于包含光子的輻射中的氧化鈦，該光子的能量水平大于或等于促進電子從價帶進入導(dǎo)帶所必需的能量水平，通常所述輻射包含的光子的能量為3eV以上、優(yōu)選為3. 2eV以上，特別是所述輻射包含的波長小于或等于400nm，例如小于或等于380nm。如果可見光能夠活化該半導(dǎo)體材料的話，則也可以使用可見光。例如，在金紅石型TiO2的情況中便可使用可見光。必要的話，例如對于銳鈦型TiO2而言，可以將電荷傳遞單元接枝到半導(dǎo)體上；這些電荷傳遞單元可以是在可見光譜中有吸收性并且能夠?qū)㈦姾蓚鬟f到第一半導(dǎo)體上的第二半導(dǎo)體材料的發(fā)色團和/或納米粒子(“量子點”)。例如，可以使用CdS納米粒子(其尺寸通常為2nm至10歷)。使用銳鈦型TW2的另一種可能性是通過摻雜而將其改性；銳鈦型TiO2可以實現(xiàn)優(yōu)于金紅石型TW2 的量子效率。關(guān)于輻射，可以特別列舉的有由被稱作黑光燈的紫外輻射燈所提供的輻射，或者由發(fā)光二極管(LED)所提供的輻射。已知在上述類型的輻射作用下，在光活化的半導(dǎo)體材料中、特別是在光活化的氧化鈦中，會產(chǎn)生電子/空穴對(空穴是因價帶層中的電子躍遷至導(dǎo)帶而留下的電子空位)， 這賦予了光活化的半導(dǎo)體材料以顯著的氧化-還原性能。在光活化的氧化鈦的情況中，這些氧化-還原性能特別突出，在眾多的光催化應(yīng)用中對氧化鈦的這一性能加以應(yīng)用是有利的。光催化粒子在蜂窩狀泡沫上的沉積可以為獨立的光催化粒子的不連續(xù)沉積，或者光催化粒子的沉積可以由大體上均勻的涂層構(gòu)成，該涂層覆蓋了表面的相當(dāng)大一部分、甚至絕大部分或覆蓋整個表面。光催化活性相的沉積可以直接在蜂窩狀泡沫上進行，或者可在沉積于所述泡沫上的中間涂層上進行，所述中間涂層為(例如)納米纖維或納米管。光催化粒子可以由單一的半導(dǎo)體構(gòu)成，或者可以由若干相的混合物構(gòu)成，該混合物中的至少一者為光催化相。有利的是，光催化粒子為TiO2(二氧化鈦)；這些粒子可以經(jīng)過摻雜。根據(jù)本發(fā)明，光催化活性相的沉積可以通過任何適合的方法進行。以下，以優(yōu)選的活性相TW2為例，描述了多種沉積技術(shù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，這些技術(shù)和方法可適用于其它光催化活性相，特別是其它氧化物和其它硫?qū)倩?。根?jù)第一種方法,將結(jié)晶粒子懸浮于適當(dāng)?shù)娜軇┲?，隨后通過(例如)對由泡沫形成的基材進行浸泡以將結(jié)晶粒子鋪展于該基材上，從而使結(jié)晶粒子沉積。更具體地說，可以通過用含有結(jié)晶形式的光催化活性相粒子的溶液浸漬泡沫以實現(xiàn)沉積，其中光催化活性相粒子為(例如)硫?qū)倩?如Ti02)。待浸漬之后，進行干燥以便除去浸漬過程中所使用的溶劑。根據(jù)第二種方法,可以桉照被稱作溶膠-凝膠合成的合成樽式，通過用含有TiO。前體的溶液浸漬泡沫，從而直接在泡沫上進行TW2的合成。這種方法可以用不同的方式進行。在一種有利的實施方案中，首先，使基本上無定形的顆粒由無定形凝膠的膠態(tài)溶液中沉積到由泡沫形成的基材上，接著將其干燥，并且在足夠高的溫度下加熱足夠長的時間，以將這些無定形粒子轉(zhuǎn)化為晶體。能夠獲得結(jié)晶粒子的任何溶膠-凝膠方法可能都是適合的。 在高溫下的結(jié)晶效果更好，但是對于PU泡沫而言，溫度不應(yīng)當(dāng)超過120°C至140°C，對于碳泡沫而言不應(yīng)當(dāng)超過400°C至450°C。在該方法的一種有利的實施方案中，TiO2前體為鈦醇鹽，優(yōu)選為異丙醇鈦。隨后進行干燥以及煅燒步驟，煅燒溫度不超過上述溫度，以便使該物質(zhì)結(jié)晶為其TW2形式。這種溶膠-凝膠技術(shù)可以應(yīng)用于其它金屬氧化物。根據(jù)第三種方法,也可以通過使含有氣態(tài)TiA前體的氣流通過，從而由所述含有氣態(tài)TiO2前體的氣相直接在泡沫上合成Ti02。例如，該前體可以為鈦醇鹽或氯化鈦。這種方法可以由等離子體輔助進行，或者也可以在沒有等離子體的情況下進行。然后進行干燥以及煅燒步驟，以便使該物質(zhì)結(jié)晶為其T^2形式。這種技術(shù)可以應(yīng)用于其它光催化活性半導(dǎo)體。根據(jù)第四種技術(shù)(逐層法(Layer-By-Layer)，簡稱為LBL)，沉積順次相繼的聚電角軍質(zhì)層° 在 Gero Decher 的論文"Fuzzy Nanoassemblies :Toward Layered Polymeric Multicomposites”6cience，第277卷，第1232-1237頁(1997))中對這種技術(shù)有概念性的描述。有利的是，至少沉積8層。根據(jù)第五種技術(shù)，通過朗繆爾-布羅杰特(Langmuir-Blodgett)法來沉積光催化活性相顆粒(如TiO2),該方法在如下文章中有所描述Lin Song Li等人的文 章"Preparation and Organized Assembly of Nanoparticulate TiO2-Stearate Alternating Langmuir_Blodgett FiIms"(Journal of Colloid and Interface Science, 第 192 卷，第 275-280 頁(1997)) ；I. Moriguchi 等人的文章 “Pr 印 aration of a TiO2 Nanoparticular Film Using a Two-Dimensional Sol-Gel Process" (Chem. Mater., (1997)，第 1050-1057 頁)；以及 P. J. G. Coutinho 等人的文章“Characterization of TiO2 Nanoparticles in Langmuir-Blodgett Films，， (Journal of Fluorescence(2006),第 387-392 頁)。一般來說，只要根據(jù)本發(fā)明用于顯示光催化性能的活性相包含至少一種受光照射而活化的物質(zhì)，該活性相的確切性質(zhì)并不是發(fā)生反應(yīng)或?qū)嵤┕獯呋に嚨挠绊懸蛩?。因而，例如在為氧化鈦的情況下，任何顯示出光催化性能并且能夠以顆?；蛲繉有问藉^固于泡沫上的氧化鈦均可有效地用于本發(fā)明的方法中，這構(gòu)成所述方法的另一優(yōu)
點ο盡管如此，根據(jù)一個實施方案，本發(fā)明方法所使用的氧化鈦含有銳鈦型TiO2，其含量優(yōu)選為至少50%。因而，根據(jù)該實施方案，所用的氧化鈦(例如)可以基本上(即，一般來說，比例為至少99重量％，優(yōu)選為至少99. 5重量％ )由銳鈦型TW2構(gòu)成。由于金紅石型TiO2可被可見光譜的光活化，因此該形式的TiA的使用也是有價值的。根據(jù)另一有利的實施方案，所用的氧化鈦包括銳鈦型TiA和金紅石型TiA的混合物，其中銳鈦型TiO2/金紅石型TiA重量比優(yōu)選為50/50至99/1，例如為70/30-90/10，通常大致為80/20。另外，特別是為了優(yōu)化氧化鈦半導(dǎo)體材料與反應(yīng)物流之間的交換，通常有利的是， 所用半導(dǎo)體材料的比表面積為2m2/g至500m2/g，優(yōu)選為大于或等于20m2/g，甚至更有利地為至少等于50m2/g，特別是當(dāng)半導(dǎo)體材料為氧化鈦時更是如此。根據(jù)被處理的介質(zhì)的不同，特別是根據(jù)該介質(zhì)的體積以及工藝實施速率的不同， 根據(jù)本發(fā)明所使用的光活化半導(dǎo)體材料可以呈各種物理形狀。一般而言，所使用的氧化鈦半導(dǎo)體材料可以呈任何形狀，只要該形狀適于接受其波長能夠使該半導(dǎo)體材料光活化的輻射的照射，并且在其可用的條件下，該形狀能夠使處于光活化狀態(tài)的氧化鈦與反應(yīng)物流的分子接觸。e)光催化中的應(yīng)用可以有利地使用多種類型的光催化反應(yīng)器?？梢栽谛纬闪司哂幸好苄院蜌饷苄缘耐獗诘耐鈿ぴ幸胍粋€或多個泡沫部件，例如圓柱狀的部件，其中所述外殼元件透明或不透明，反應(yīng)介質(zhì)穿過該外殼。所述外殼元件可以為管狀元件。在為透明外殼元件的情況下，光可以來自于外部(例如，外設(shè)的燈)，而在為不透明外殼元件的情況下，光必須來自于內(nèi)部(例如，內(nèi)設(shè)的燈，或者LED 二極管，或者量子點器件)，或者必須通過光學(xué)纖維將光引入內(nèi)部。任選地使用常見光源(特別是在透明管的情況下)，并將多個此類外殼元件(例如，管狀元件)平行布置。也可以使用多通道反應(yīng)器，其中每個通道均由至少一個管狀元件組成，該反應(yīng)器配備有能夠?qū)⒎磻?yīng)介質(zhì)流切換到至少一個管狀元件的電磁閥，其它一個或多個管狀元件可以在其余元件運行的同時進行再生或交換。在另一實施方案中，使用了通常為管狀的大直徑反應(yīng)器，其直徑為(例如)IOcm至 100cm，該反應(yīng)器中引入有一個或多個圓柱狀泡沫部件以及多個光源；這些光源被引入這些泡沫部件中，光源通常為細長形狀的管狀燈(通常近似為圓柱狀)的形式，或者這些光源為光學(xué)纖維，其被定向為與所述管狀元件的長度方向平行。有利的是，泡沫部件呈圓柱狀；它們可以為環(huán)形。在同一反應(yīng)器中，順次相繼的泡沫部件可以包括不同種類的光催化劑。在本發(fā)明光催化反應(yīng)器的一種有利的實施方案中，將具有交替不同的內(nèi)徑的泡沫環(huán)引入管狀元件中。圖4(a)以圖解的方式示出了包括13個圓柱狀泡沫環(huán)的構(gòu)造的形狀， 交替地，其外徑為7cm，厚度為2cm;圖5示出了其側(cè)面。在環(huán)的中心處為縱向的光源。為了加以比較，圖4(b)示出了由具有相同直徑的圓柱狀泡沫環(huán)構(gòu)成的反應(yīng)器。計算氣流或液流在這兩種反應(yīng)器中的速度分布；結(jié)果示于圖5中。因而注意到當(dāng)環(huán)的內(nèi)徑不同時，粒子的速度分布是不對稱的(圖4(b)的情況)。由于這種不對稱，使得更大部分的物料流進入更明亮的區(qū)域這樣的反應(yīng)器比內(nèi)徑恒定的反應(yīng)器具有更高的轉(zhuǎn)化速率。相對于在整個長度上整體填充泡沫的同樣的反應(yīng)器而言，用交替變化的泡沫填充的反應(yīng)器是優(yōu)選的。這使得泡沫每一點處所接收到的光的量得以全面增加，在對泡沫的交替變化加以適當(dāng)選擇的情況下，能夠補償泡沫量的減少、以及隨之造成的反應(yīng)器內(nèi)光催化活性相用量的減少。在圖6所示意性地示出的實施方案中，從反應(yīng)器中除去一定數(shù)目的泡沫，從而留下可利用的空間，這些空間分布在整個反應(yīng)器內(nèi)，使得泡沫在反應(yīng)器內(nèi)是等距的。然而，這種等距分布并不是絕對必要的。本發(fā)明的光催化劑適合于氣相或液相反應(yīng)，例如適合于氧化(例如，醇的氧化、或CO氧化為CO2)、還原、重整、分解(例如，有害的揮發(fā)性有機化合物(VOC)的分解)、烴類或有機化合物的氫化和/或脫氫、以及水的光解或醇(例如，甲醇)的重整之類的反應(yīng)。它還適合用于有機分子的部分氧化。它還適合用于含有諸如硫、磷和氮之類雜原子的分子的氧化。在含硫的分子之中，可以列舉的有二乙硫醚、二甲硫醚、&s*so2。在含磷的分子之中，可以列舉的有有機磷分子，如甲基膦酸二甲酯。在含氮的分子之中，可以列舉的有甲胺和乙腈。本發(fā)明的光催化劑還適合用于能夠?qū)嵤┑趸?NOx)處理的反應(yīng)。本發(fā)明的光催化劑還可以用作過濾器，以便過濾液相或氣相中的生物體，如細菌、 病毒或任何其它類似的成分。有利的是，這種過濾活性伴隨著光催化活性。本發(fā)明的蜂窩狀泡沫僅部分截留這些小的目標(biāo)物，但是其過濾作用是足夠的，以便使停留時間增加從而使光催化反應(yīng)更為有效。在為生物體的情況下，光催化活性會造成細胞死亡這樣的過濾器至少部分地截留生物體，并且將失活的生物體釋放出去。例如，可以在空調(diào)進氣口或者建筑物或車輛的進氣管處非常簡單地安裝這樣的反應(yīng)器。它還可以用于凈化氣態(tài)或液態(tài)排放物。f)牛物凈化用涂本發(fā)明的光催化劑可以用于使生物體失活或降解?；赑U泡沫的細菌過濾器(參見 P. Jain 禾口 T. Prade印的文章"Potential of Silver Nanoparticle-Coated Polyurethane Foam as an Antibacterial Water Filter，，，Biotechnology and Bioengineering，第90(1)卷，2005年4月，第59-62頁)是已知的。但是由于其泡沫被銀納米顆粒覆蓋，因此這種過濾器并不涉及催化過程，其中銀納米顆粒的殺菌效果是已知的。根據(jù)本發(fā)明，利用光催化方法來破壞生物體，這些生物體同樣可以是氣態(tài)或液態(tài)流體中所含的病毒、細菌、細菌芽孢、過敏原和真菌孢子。這種光催化過濾器的優(yōu)點在于其壓頭損失低，即使當(dāng)厚度較大(厚度為12厘米至100厘米左右)時也是如此。這使得能夠在高流速(或線性速度)下處理流體，同時確保整體的過濾活性和光催化活性。然而，大多數(shù)已知的光催化介質(zhì)具有嚴(yán)重的局限性。例如，二維過濾介質(zhì)(例如，氈、紙和織造織物) 無法使過濾器所截留的材料深入穿透至過濾介質(zhì)內(nèi)，并且這些過濾介質(zhì)不能在存在侵蝕性介質(zhì)的條件下使用。這些已知的光催化介質(zhì)在待處理流體的體積方面也會受到限制，特別是在為了限制光穿透(light penetration)問題而在浸出床(leaching bed)模式下使用這些過濾介質(zhì)時更是如此。按照本發(fā)明，光催化過程被用于破壞生物體，這些生物體同樣可以是病毒、細菌、 細菌芽孢、過敏原和真菌孢子。g)本發(fā)明優(yōu)點相對于大多數(shù)現(xiàn)有基材或光催化介質(zhì)而言，將三維蜂窩狀泡沫用作光催化劑載體能夠克服某些方面的限制，即(i)以最小的壓頭損失應(yīng)用于高流速(或線性速度)的交叉流中，(ii)良好的透光性，可以通過調(diào)整泡孔尺寸來調(diào)節(jié)透光性，(iii)由于與三維泡沫接觸的湍流增加，使得與待處理的反應(yīng)介質(zhì)(氣流或液流) 接觸密切，(iv)在處理交叉流(例如，大致垂直于泡沫的橫截面)時，三維介質(zhì)的應(yīng)用能夠增加與反應(yīng)介質(zhì)接觸的距離；而在傳統(tǒng)的交叉床(cross-bed)模式的管式反應(yīng)器中、特別是在活塞式反應(yīng)器的情況下，接觸距離(即，物料流能夠與反應(yīng)器的催化涂層接觸的距離)通常與反應(yīng)器的長度一致，(ν)泡沫的光催化性能與其過濾性能相結(jié)合，其中過濾性能可以通過調(diào)節(jié)泡孔尺寸來加以調(diào)整，(vi) 一般而言，這些泡沫在調(diào)整、調(diào)節(jié)和空間布置上具有靈活性，從而使其能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。可將本發(fā)明的光催化劑制成可再生的筒的形式。實施方案的實施例提供這些實施例作為舉例說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。這些實施例詳細說明了本發(fā)明的具體實施方案但并不限制本發(fā)明的范圍。實施例1 用于實施本發(fā)明的泡沬的誘光率制備了基于不同材料的泡沫，這些泡沫的平均泡孔尺寸為4500 μ m。利用由二極管所發(fā)射的、波長為455nm的光，對不同厚度的泡沫塊的透光率進行測量。使用了繞軸旋轉(zhuǎn)的圓盤狀泡沫塊來進行這一測量。測量值是針對泡沫的不同方向求取的平均值。其結(jié)果歸納于表中。表 權(quán)利要求
1.一種光催化劑，其包括選自碳泡沫和碳材料泡沫的蜂窩狀泡沫，其中該碳材料例如為聚合物；以及光催化活性相，該光催化活性相直接沉積于所述蜂窩狀泡沫上、或者沉積在中間相上，其中所述中間相沉積于所述蜂窩狀泡沫上，所述光催化劑的特征在于泡孔的平均尺寸為2500 μ m至5000 μ m,優(yōu)選為3000 μ m至5000 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化劑，其特征在于所述蜂窩狀泡沫的密度為0.lg/cm3 至 0. 4g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光催化劑，其特征在于在泡沫的厚度為1.5cm時，所述光催化劑在400nm至700nm的可見光譜中的透光率為至少10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光催化劑，其特征在于所述光催化劑包括鈍化層，該鈍化層能夠保護所述蜂窩狀泡沫，使該蜂窩狀泡沫不受光催化反應(yīng)器的反應(yīng)介質(zhì)的影響，并且防止該蜂窩狀泡沫在活化的光催化劑的直接作用下而發(fā)生基材的降解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光催化劑，其特征在于所述泡沫包括納米管或納米纖維，該納米管或納米纖維構(gòu)成光催化活性相、或者作為中間相而承載光催化活性相，其中所述納米管或納米纖維優(yōu)選為選自T^2和鈦酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的光催化劑，其特征在于所述光催化活性相選自-金屬氧化物，如W03、ZnO, TiO2和SnA ；該金屬氧化物任選地被摻雜，或者在該金屬氧化物上接枝有電荷轉(zhuǎn)移單元；-任選地被摻雜的金屬硫化物或硒化物，如CdS、CdSe, ZnS, ZnSe和；-任選地被摻雜的III-V型半導(dǎo)體，如GaAs和GaP ；-SiC0
7.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的基于碳蜂窩狀泡沫的光催化劑的方法，其包括以下步驟(a)提供可碳化的蜂窩狀聚合物泡沫預(yù)制品；(b)用可碳化的聚合物樹脂浸漬所述預(yù)制品；(c)使所述聚合物樹脂聚合；(d)將所述預(yù)制品和所述聚合后的樹脂轉(zhuǎn)化為碳；(e)沉積光催化活性相，該光催化活性相優(yōu)選為選自下列半導(dǎo)體 -金屬氧化物，如WO3、ZnO, TiO2和SnO2,-金屬硫化物或硒化物，如CdS、CdSe、ZnS, ZnSe和WS2, -任選地被摻雜的III-V型半導(dǎo)體，如GaAs和GaP， -SiC0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在步驟(d)和(e)之間，沉積優(yōu)選為TiO2的納米管或納米纖維，其中所述TiO2納米纖維或納米管的沉積能夠任選地代替步驟(e)中的光催化劑的沉積。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中通過下列技術(shù)之一來沉積所述光催化活性相-由結(jié)晶粒子的懸浮液、或者由氣溶膠或滴狀物來沉積所述光催化活性相，其中該懸浮液優(yōu)選通過浸泡和浸漬的方式施加，-通過溶膠-凝膠合成來沉積所述光催化活性相，-通過從氣相沉積來沉積所述光催化活性相，-通過沉積順次相繼的聚電解質(zhì)層來沉積所述光催化活性相，-通過朗繆爾-布羅杰特技術(shù)來沉積所述光催化活性相。
10.一種光反應(yīng)器，其包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的光催化劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光反應(yīng)器，特征在于所述光反應(yīng)器包括具有液密性和氣密性的外殼元件；位于所述外殼元件內(nèi)的至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的光催化劑的部件；以及至少一個光輻射源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光反應(yīng)器，其特征在于所述至少一個光催化劑的部件呈環(huán)狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光反應(yīng)器，其特征在于(a)所述光反應(yīng)器包括數(shù)量為N的多個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的光催化劑的環(huán)形部件，(b)在所述環(huán)形部件的內(nèi)徑中引入所述光輻射，(c)所述環(huán)形部件具有交替不同的內(nèi)徑，使得所有偶數(shù)編號的部件具有相同的內(nèi)徑屯， 所有奇數(shù)編號的部件具有相同的內(nèi)徑d2。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光反應(yīng)器，其特征在于所述環(huán)狀部件由空白空間分隔開， 或者由對所使用的所述光輻射的至少一部分呈光學(xué)透明的部件分隔開。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的光催化劑或者根據(jù)權(quán)利要求10至14中任意一項所述的光反應(yīng)器用于催化液相化學(xué)反應(yīng)的用途。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的光催化劑或者根據(jù)權(quán)利要求10至14中任意一項所述的光反應(yīng)器用于使生物體失活或降解的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光催化劑，其包括選自碳泡沫和碳材料泡沫的蜂窩狀泡沫，其中該碳材料例如為聚合物；以及光催化活性相，該光催化活性相直接沉積于所述蜂窩狀泡沫上、或者沉積在中間相上，其中所述中間相沉積于所述蜂窩狀泡沫上。泡孔的平均尺寸為2500μm至5000μm。該泡沫可以包括納米管或納米纖維(特別是TiO2材質(zhì)的)。
文檔編號A61L9/20GK102215879SQ200980135994
公開日2011年10月12日 申請日期2009年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·若賽, 多米尼克·貝讓, 尼古拉斯·克勒, 尼扎·多斯, 庫翁·彭烏, 沙布那姆·哈杰斯麥里, 瓦萊里耶·克勒-施皮策, 皮埃爾·伯恩哈特, 納塔內(nèi)爾·武爾茨, 蒂埃里·羅梅羅, 馬克-雅克·勒杜 申請人:斯特拉斯堡大學(xué), 法國國家科學(xué)研究中心