均勻后，再將第一步的樣 品放入反應(yīng)液中，在80-160°C下水熱反應(yīng)；其中，所述的鈦酸四丁酯占乙醇質(zhì)量的15-25%; 所述的乙醇溫度控制在〇_5°C，所述的反應(yīng)時(shí)間為4-24h ;
[0025] S3,高溫退火得到基底層/三維石墨烯層/TiO2納米薄膜層：通入保護(hù)氣，將上述 反應(yīng)得到的樣品清洗、干燥，然后加熱至350-600°C反應(yīng)0. 5-3h再將其緩慢冷卻，得到基底 層/三維石墨烯層/TiO2納米薄膜層；其中所述高溫退火得到光催化薄膜步驟中，所述干燥 溫度為50-80°C，所述干燥條件為真空下，所述干燥時(shí)間為3-4h ;所述加熱溫度優(yōu)選500°C。
[0026] S4,在TiO2納米薄膜層上沉積納米銀層：將上述得到的基底層/三維石墨烯層/ TiO2納米薄膜層用0. 1 % wt-5 % WtAgNO3或其他含Ag+的溶液，浸泡10-120min，后加溫至 200-40(TC，在TiO2納米薄膜層表面形成納米銀層。
[0027] 如圖3所示，本發(fā)明空氣殺菌凈化器的工作原理如下：離心裝置2作用為推進(jìn)空氣 循環(huán)，使空氣從進(jìn)氣口 11進(jìn)入空氣殺菌凈化器，透過(guò)活性炭海綿42,吸附去除揮發(fā)性有機(jī) 化合物和空氣中的微塵、煙霧、臭味、甲醛等污染有害物質(zhì)；光源31持續(xù)照射在光催化薄膜 32表面，將吸附在光催化薄膜表面的有機(jī)污染物降解為C0 2、H2O,把無(wú)機(jī)污染物氧化或還原 為無(wú)害物，經(jīng)過(guò)殺菌凈化的空氣從出氣口 12出來(lái)。
[0028] 其中，TiO2納米光催化降解機(jī)理共分為8個(gè)步驟來(lái)完成光催化的過(guò)程，包括：
[0029] a. Ti02+hv - e +h+
[0030] b. h++H20 - 0Η+Η+
[0031 ] c. e +O2 - 00
[0032] d.00 +H+ -OOH
[0033] e. 200H - 〇2+H2〇2
[0034] f. OO +e +2H+ - H2O2
[0035] g. H202+e - OH+OH
[0036] h-h'+OH--OH
[0037] 當(dāng)一個(gè)具有hv能量大小的光子或者具有大于半導(dǎo)體禁帶寬度Eg的光子射入半導(dǎo) 體時(shí)，一個(gè)電子由價(jià)帶（VB)激發(fā)到導(dǎo)帶（CB)，因而在導(dǎo)帶上產(chǎn)生一個(gè)高活性電子（e〇,在 價(jià)帶上留下了一個(gè)空穴OO，形成氧化還原體系，溶解氧及水和電子及空穴相互作用，最終 產(chǎn)生高活性的羥基。〇H\ O2\ OOiT自由基具有強(qiáng)氧化性，能把大多數(shù)吸附在TiO2表面的 有機(jī)污染物降解為C02、H 2O,把無(wú)機(jī)污染物氧化或還原為無(wú)害物。
[0038] 由于石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性可以迅速傳導(dǎo)電子，降低光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合，能 夠大大提高TiO 2的光催化產(chǎn)氫效率，彌補(bǔ)TiO2作光催化劑只用紫外光的缺點(diǎn)，使得在可見(jiàn) 光下就可以進(jìn)行光催化，而三維石墨烯材料，在結(jié)構(gòu)上不同于二維的石墨烯，它具有三維空 心多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)壁為石墨稀，為層狀結(jié)構(gòu)的石墨以及多孔的石墨碳泡沫，具有超大的比 表面積，超多的活性點(diǎn)位，在高溫下可以在其表面上形成很多懸掛鍵，有效鍵合住TiO 2納米 顆粒，吸附的TiO2顆粒數(shù)量更多，且附著力更強(qiáng)；同時(shí)三維石墨烯石墨烯由于電子遷移率 高，可以有效延長(zhǎng)光催化產(chǎn)生的載流子的壽命，防止空穴和電子復(fù)合，產(chǎn)生較高的光催化效 率；還由于三維石墨烯其穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)，使得TiO 2納米顆粒在其表面分散性好，既避免了 既避免了自身粒子的團(tuán)聚，也有效防止了石墨烯片層的重堆積，納米復(fù)合材料所特有的結(jié) 構(gòu)使其具有很好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的光催化活性。
[0039] 本發(fā)明還在TiO2納米薄膜層上增加納米銀層，使納米銀吸附在TiO2納米顆粒表 面，在光照下，氧離子到TiO 2納米顆粒表面，銀能夠采集電子并提供大量電子，在紫外光下 具有負(fù)極電子，產(chǎn)生大量等離子體，從而大幅增強(qiáng)光催化效率。
[0040] 通過(guò)對(duì)本發(fā)明所述的空氣殺菌凈化器的抗菌（除菌）性能檢測(cè)結(jié)果如下表顯示：
[0041]
[0042] 表1.本發(fā)明空氣殺菌凈化器的抗菌（除菌）性能的分析檢測(cè)結(jié)果
[0043] 通過(guò)對(duì)本發(fā)明所述的空氣殺菌凈化器的抗菌（除菌）性能檢測(cè)結(jié)果如下表顯示：
[0045] 表2.本發(fā)明空氣殺菌凈化器的空氣凈化性能的分析檢測(cè)結(jié)果
[0046] 由此，本發(fā)明所述的空氣殺菌凈化器能夠有效的去除白色葡萄球菌等有害菌群和 凈化甲醛等有害氣體。
[0047] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空氣殺菌凈化器，其特征在于：包括外殼、離心裝置和光催化裝置，所述離心裝 置和光催化裝置位于外殼內(nèi)，所述離心裝置位于光催化裝置上方，所述外殼設(shè)有進(jìn)氣口和 出氣口；所述光催化裝置包括光源和光催化薄膜，所述光源位于光催化薄膜內(nèi)，所述光催化 薄膜包括基底層、三維石墨烯層、Ti〇2納米薄膜層和納米銀層，所述三維石墨烯層位于基底 層和Ti02納米薄膜層中間，所述納米銀層位于Ti02納米薄膜層之上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣殺菌凈化器，其特征在于：所述光催化薄膜裝置還 包括光催化薄膜安裝網(wǎng)板，所述光催化薄膜安裝在光催化薄膜安裝網(wǎng)板上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣殺菌凈化器，其特征在于：所述空氣殺菌凈化器還 包括過(guò)濾裝置，所述過(guò)濾裝置位于光催化薄膜的外側(cè)，包括立體網(wǎng)板和活性炭海綿，所述活 性炭海綿包裹立體網(wǎng)板。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣殺菌凈化器，其特征在于：所述光源為L(zhǎng)ED燈，所述 LED燈優(yōu)選為紫外光LED燈。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣殺菌凈化器，其特征在于：所述基底層為孔徑為 0. 01-0. 6mm的鎳網(wǎng)或銅網(wǎng)。6. -種光催化薄膜制備方法，其特征在于，包括如下： 在基底層上沉積三維石墨烯層：800~1300°C條件下，在保護(hù)氣和氫氣中，去除基底層 表面氧化物層后再通入碳源氣體，2-10分鐘后關(guān)閉碳源，將樣品迅速冷卻至室溫，關(guān)閉保護(hù) 氣和氫氣； 在三維石墨烯層上沉積Ti〇2納米薄膜層：在冰浴下，將鈦酸四丁酯緩慢攪拌滴加到乙 醇或水中，滴加速率控制在l-2ml/min，超聲混合均勻后，再將第一步的樣品放入反應(yīng)液中， 在80-160°C下水熱反應(yīng)； 高溫退火得到基底層/三維石墨烯層/Ti02納米薄膜層：通入保護(hù)氣，將上述反應(yīng)得到 的樣品清洗、干燥，然后加熱至350-600°C反應(yīng)0. 5-3h再將其緩慢冷卻，得到基底層/三維 石墨烯層/Ti02納米薄膜層； 在Ti02納米薄膜層上沉積納米銀層：將上述得到的基底層/三維石墨烯層/Ti02納米 薄膜層用0. 1 %wt-5%wtAgN03或其他含Ag+的溶液，浸泡10-120min，后加溫至200-400°C， 在Ti02納米薄膜層表面形成納米銀層。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光催化薄膜制備方法，其特征在于：所述在基底層上沉 積三維石墨烯層中，所述碳源氣體為甲烷、甲醇、乙醇、乙烷或乙炔中的一種或多種，所述碳 源氣體為甲烷或乙烷時(shí)碳源氣體的流速為l-l〇s.c.c.m.;所述碳源氣體為甲醇或乙醇時(shí)， 用1-lOs.c.c.m.的保護(hù)氣鼓泡；所述保護(hù)氣為氬氣或氖氣，所述保護(hù)氣流速為300-600S. c.c.m.;所述氫氣的流速為100-300s.c.c.m.。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光催化薄膜制備方法，其特征在于：所述在三維石墨烯 層上沉積Ti02納米薄膜層的步驟中，所述滴加的鈦酸四丁酯占乙醇質(zhì)量的15-25%;所述乙 醇溫度控制在〇_5°C，所述反應(yīng)時(shí)間為4-24h。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光催化薄膜制備方法，其特征在于：所述高溫退火得 到光催化薄膜步驟中，所述干燥溫度為50-80°C，所述干燥條件為真空下，所述干燥時(shí)間為 3_4h;所述加熱溫度優(yōu)選500°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空氣殺菌凈化器，包括外殼、離心裝置和光催化裝置，所述離心裝置和光催化裝置位于外殼內(nèi)，所述離心裝置位于光催化裝置上方，所述外殼設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口；所述光催化裝置包括光源和光催化薄膜，所述光源位于光催化薄膜內(nèi)，所述光催化薄膜包括基底層、三維石墨烯層、TiO2納米薄膜層和納米銀層，所述三維石墨烯層位于基底層和TiO2納米薄膜層中間，所述納米銀層位于TiO2納米薄膜層之上。本發(fā)明利用三維石墨烯的特性，增強(qiáng)TiO2納米薄膜層的光催化效率，能夠有效地凈化空氣中的甲醛等有害氣體，以及殺死空氣中的有害菌群。
【IPC分類】B01J23/50, B01D53/88, F24F1/02, A61L9/20
【公開號(hào)】CN105465899
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410505562
【發(fā)明人】林朝暉
【申請(qǐng)人】福建省輝銳材料科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2014年9月26日