專利名稱：混合型催化劑過(guò)濾器及其制造方法和空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于提高催化劑的效率的混合型催化劑過(guò)濾器和一種制造該混合型催化劑過(guò)濾器的方法。
背景技術(shù)：
催化劑去除并降解存在于空氣或水中的污染物。目前，提出了使用光催化劑凈化空氣的方法。光催化劑是指與光反應(yīng)的一種半導(dǎo)體陶瓷，因此用作催化劑。使用二氧化鈦(TiO2)作為典型的光催化劑。當(dāng)照射光時(shí)，二氧化鈦吸收紫外光，從而產(chǎn)生電子和空穴。這些電子和空穴分別具有強(qiáng)還原力和強(qiáng)氧化力。具體地說(shuō)，空穴與水和溶解的氧等發(fā)生，從而產(chǎn)生OH自由基和活性氧。結(jié)果，OH自由基能量比構(gòu)成有機(jī)體的分子的結(jié)合能高，因而能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的切斷進(jìn)行降解。出于此原因，二氧化鈦用于包含在空 氣中的各種物質(zhì)(包括有毒化學(xué)物質(zhì)和惡臭物質(zhì))的環(huán)境清除以及這些物質(zhì)的降解和毒性去除以及污染物的降解。然而，這些催化劑以顆粒方式提供，從而具有有限的尺寸，因而不利地導(dǎo)致依賴于待去除目標(biāo)的效率的極大差異。另外，由于過(guò)小的孔徑，導(dǎo)致催化劑擴(kuò)散到催化劑層中的速率過(guò)低，因而不利地是惡臭物質(zhì)的快速降解是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本公開(kāi)的一方面在于提供一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法和一種通過(guò)所述方法制造的混合型催化劑過(guò)濾器，所述混合型催化劑過(guò)濾器具有不同的孔徑，因此可以吸收各種氣體。另外，本公開(kāi)的另一方面在于提供一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法和一種通過(guò)所述方法制造的混合型催化劑過(guò)濾器，在所述混合型催化劑過(guò)濾器中，混合了納米纖維、顆粒催化劑和碎片型催化劑(在下文中稱作“混合型催化劑”)，并且內(nèi)孔的分布是隨機(jī)的和多樣化的。附加方面將部分地在下面的描述中進(jìn)行說(shuō)明，并部分地根據(jù)該描述將是明顯的，或者可以由本發(fā)明的實(shí)施而明了。根據(jù)一方面，一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法包括將納米纖維進(jìn)行紡紗；加熱所述納米纖維；將所述納米纖維壓碎，以形成碎片型納米纖維；將所述碎片型納米纖維與顆粒催化劑混合，以獲得混合型催化劑；以及加熱所述混合型催化劑。所述方法還可以包括將所述混合型催化劑涂覆在過(guò)濾器支撐件上。所述顆粒催化劑可以是Ti02、ZnO、Sn02、W03、ZrO2或CdS。所述方法還可以包括在加熱之后，將所述混合型催化劑進(jìn)行加熱，以去除雜質(zhì)，并激活所述顆粒催化劑。所述納米纖維可以通過(guò)溶液紡紗或熔紡來(lái)進(jìn)行紡紗。
所述過(guò)濾器支撐件可以是用于支撐所述納米纖維的物質(zhì)，選自于多孔基板、不銹鋼、玻璃板、金屬、陶瓷、有機(jī)聚合物和木材?？梢酝ㄟ^(guò)延長(zhǎng)加熱時(shí)間來(lái)增大所述顆粒催化劑的尺寸?？梢酝ㄟ^(guò)縮短加熱時(shí)間來(lái)減小所述顆粒催化劑的尺寸。所述顆粒催化劑可具有不同的尺寸，可以從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。根據(jù)另一方面，一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法包括將納米纖維在過(guò)濾器支撐件上進(jìn)行紡紗；使所述納米纖維透入到所述過(guò)濾器支撐件中；利用顆粒催化劑涂覆透入到所述過(guò)濾器支撐件中的納米纖維，以獲得混合型催化劑；以及加熱所述混合型催化劑。
可以使用噴水器或空氣噴射器來(lái)執(zhí)行使所述納米纖維透入到所述過(guò)濾器支撐件中的步驟。可以通過(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸。所述顆粒催化劑可具有不同的尺寸，可以從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。根據(jù)另一方面，一種混合型催化劑過(guò)濾器包括納米纖維；以及具有不同尺寸的顆粒催化劑，吸附到所述納米纖維上。所述納米纖維可以是單纖維或碎片型催化劑?？梢酝ㄟ^(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸。所述顆粒催化劑可具有不同的尺寸，可以從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。根據(jù)另一方面，一種混合型催化劑過(guò)濾器包括納米纖維；以及具有不同尺寸的顆粒催化劑，吸附到所述納米纖維上，其中，所述顆粒催化劑是Ti02。可以通過(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸，具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑可布置為使得具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑從所述納米纖維的表面朝外部分散?？梢栽诓恍枰獑为?dú)結(jié)合的情況下制備所述顆粒催化劑。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種空調(diào)機(jī)包括主體，設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)口 ；通風(fēng)裝置，設(shè)置在所述主體中，以引入外部空氣；以及混合型催化劑過(guò)濾器，包括納米纖維和吸附到所述納米纖維上的具有不同尺寸的顆粒催化劑，以凈化通過(guò)所述通風(fēng)裝置供給的空氣?？梢圆贾盟鲱w粒催化劑以使具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑從所述納米纖維的表面朝外部分散。


通過(guò)結(jié)合附圖的實(shí)施例的以下描述，本發(fā)明的這些和/或其它方面將變得明顯和更易于理解，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合型催化劑過(guò)濾器的示意圖；圖2是圖I的部分“A”的放大圖；圖3A至圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法的示意圖；圖4A至圖4E是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法的示意圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合型催化劑過(guò)濾器的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合型催化劑過(guò)濾器的示意圖；圖7A至圖7D是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法的示意圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)置有混合型催化劑過(guò)濾器的空調(diào)機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例的示例，在 附圖中，相同的標(biāo)號(hào)始終表示相同的元件。如圖I至圖2所示，混合型催化劑I包括多根納米纖維2和多個(gè)顆粒催化劑3。納米纖維2是直徑為幾十至幾百納米(nm)的微纖維，并且由于其每單位體積的大表面積而用作過(guò)濾器。然而，僅包括納米纖維2的結(jié)構(gòu)層由于相當(dāng)高的過(guò)濾阻力和大直徑而具有大幅度減小的透光率，因而不利地導(dǎo)致光離解效率的劣化。顆粒催化劑3是光催化劑半導(dǎo)體，顆粒催化劑3的示例包括Ti02、ZnO、SnO2, WO3>Zr02、CdS等。其中，使用二氧化鈦(Titan，TiO2，銳鈦礦類型)。二氧化鈦光催化劑是吸收紫外光的n型半導(dǎo)體，從而當(dāng)向二氧化鈦光催化劑照射光時(shí)，二氧化鈦催化劑產(chǎn)生電子和空穴。這些電子和空穴分別具有強(qiáng)還原力和強(qiáng)氧化力。具體地說(shuō)，空穴與水、溶解的氧等反應(yīng)，從而產(chǎn)生OH自由基和活性氧。結(jié)果，OH自由基能量比構(gòu)成有機(jī)體的分子的結(jié)合能高，因而能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的裂解進(jìn)行降解。因此可適用于包含在空氣中的有害化學(xué)品和惡臭物質(zhì)以及各種環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域(包括空氣中的化學(xué)物質(zhì)的降解和有害去除以及污染物的降解)?；诖嗽?，空氣中的污染物被分解，因而轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水和碳酸氣體。因?yàn)槎趸伖獯呋瘎┦褂胣型半導(dǎo)體功能，所以二氧化鈦光催化劑通常被稱作“半導(dǎo)體光催化劑”。然而，顆粒催化劑3具有幾十至幾百納米的直徑，因此具有過(guò)小的晶體尺寸和小孔徑。因此，顆粒催化劑3展現(xiàn)出氣體向催化劑層中的低速率的擴(kuò)散。另外，由于小孔徑，顆粒催化劑3不利地基于待去除目標(biāo)物質(zhì)而具有效率差異。因此，實(shí)施例提供了包含混合型催化劑I的混合型催化劑過(guò)濾器I'及其制造方法，在混合型催化劑I中，納米纖維2與顆粒催化劑3混合，以提供各種孔徑?；旌闲痛呋瘎㊣具有顆粒催化劑3被吸附到納米纖維2的表面上的結(jié)構(gòu)。通過(guò)將晶體尺寸為幾十納米至幾百納米的納米纖維2與晶體尺寸為幾個(gè)納米至幾十納米的顆粒催化劑3混合，可以實(shí)現(xiàn)各種孔徑，因此可以去除各種污染物氣體。如圖3A至圖3F所示，根據(jù)實(shí)施例的用于制造混合型催化劑I的方法包括1)將納米纖維進(jìn)行紡紗；2)加熱納米纖維；3)將納米纖維壓碎，以形成碎片型(chip-type)納米纖維；4)將碎片型納米纖維與顆粒催化劑混合，以獲得混合型催化劑；5)加熱混合型催化劑。首先，將納米纖維2在傳送帶11上進(jìn)行紡紗，以防止納米纖維2的分散(圖3A)。此時(shí)，紡紗機(jī)10優(yōu)選地為溶液紡紗機(jī)(solution spinner)或熔紡機(jī)(meltspinner)。將紡紗后的納米纖維2在加熱器12中加熱，并在壓碎機(jī)13中壓碎成碎片形狀(圖3B和圖3C)。將加熱后的納米纖維2進(jìn)行脫水，因此納米纖維2轉(zhuǎn)變?yōu)楦稍锏乃槠?。將碎片型壓碎的納米纖維2與顆粒催化劑3混合并加熱，從而形成混合型催化劑I。在過(guò)濾器支撐件20上涂覆如此形成的混合型催化劑1，以形成混合型催化劑過(guò)濾器I'。此時(shí)，過(guò)濾器支撐件20優(yōu)選地為支撐納米纖維2的物質(zhì)，過(guò)濾器支撐件20的優(yōu)選示例包括多孔基板、不銹鋼、玻璃板、金屬、陶瓷、有機(jī)聚合物和木材。
另外，該方法還可以包括將在加熱工藝之后獲得的混合型催化劑I加熱，以去除在混合型催化劑I中存在的雜質(zhì)，并激活顆粒催化劑3。在加熱之后，顆粒催化劑3的內(nèi)部可以轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦礦結(jié)構(gòu)，顆粒催化劑3的外部可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石或板鈦礦結(jié)構(gòu)。銳鈦礦和金紅石顆粒催化劑能夠用作光催化劑，盡管它們依賴結(jié)晶結(jié)構(gòu)和折射系數(shù)。銳鈦礦屬于三角晶系，并且是尖銳的錐形晶體，有時(shí)是平板形晶體。另外，金紅石屬于三角晶系，并且是棒形或針形晶體。另外，板鈦礦是平板形罕見(jiàn)的錐形晶體。顆粒催化劑3優(yōu)選地以銳鈦礦和另一結(jié)構(gòu)(例如，金紅石)的組合方式使用，而不是僅單獨(dú)地使用銳鈦礦。當(dāng)將光照射到顆粒催化劑(即，二氧化鈦)時(shí)，顆粒催化劑裂解成電子和空穴。與空穴分開(kāi)的電子再次結(jié)合到空穴。此時(shí)，隨著重新結(jié)合被進(jìn)一步延遲，OH自由基的量增多。此原因是，因?yàn)閺目昭óa(chǎn)生OH自由基，所以當(dāng)電子空穴被電子再次占用時(shí)，OH自由基的產(chǎn)
生停止。這樣，當(dāng)金紅石結(jié)構(gòu)接觸銳鈦礦結(jié)構(gòu)時(shí)，金紅石結(jié)構(gòu)接收從銳鈦礦空穴分離的空穴，因此延長(zhǎng)了銳鈦礦空穴的存在時(shí)間。因此，隨著OH自由基的量增多，包括有害化學(xué)物質(zhì)和惡臭物質(zhì)在內(nèi)的各種化學(xué)物質(zhì)的降解以及包含在空氣中的污染物的降解被激活。結(jié)果，當(dāng)顆粒催化劑3由銳鈦礦和諸如金紅石的其它結(jié)構(gòu)的組合組成時(shí)，與當(dāng)顆粒催化劑3由100%銳鈦礦組成時(shí)相比，顆粒催化劑3展現(xiàn)出高出大約20%的效率?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)加熱器12的加熱時(shí)間來(lái)控制顆粒催化劑3的尺寸(直徑)。S卩，可以通過(guò)縮短加熱時(shí)間來(lái)減小顆粒催化劑3的尺寸，相反，可以通過(guò)延長(zhǎng)加熱時(shí)間來(lái)增大顆粒催化劑3的尺寸。此時(shí)，當(dāng)顆粒催化劑3的加熱時(shí)間增加時(shí)，發(fā)生顆粒之間的復(fù)合，從而增大了顆粒的尺寸。在400的溫度下在I小時(shí)、2小時(shí)和4小時(shí)的不同時(shí)間測(cè)量顆粒催化劑3的尺寸，
在下面的表I中示出了如此獲得的結(jié)果。
表I
權(quán)利要求
1.一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法，所述方法包括 將納米纖維進(jìn)行紡紗； 加熱所述納米纖維； 將所述納米纖維壓碎，以形成碎片型納米纖維； 將所述碎片型納米纖維與顆粒催化劑混合，以獲得混合型催化劑；以及 加熱所述混合型催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，所述方法還包括 將所述混合型催化劑涂覆在過(guò)濾器支撐件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述顆粒催化劑是Ti02、ZnO、SnO2,WO3> ZrO2或CdS。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，所述方法還包括 在加熱工藝之后，將加熱后的混合型催化劑進(jìn)行加熱，以去除雜質(zhì)，并激活所述顆粒催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述納米纖維通過(guò)溶液紡紗或熔紡來(lái)進(jìn)行紡紗。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述過(guò)濾器支撐件是用于支撐所述納米纖維的物質(zhì)，選自于多孔基板、不銹鋼、玻璃板、金屬、陶瓷、有機(jī)聚合物和木材。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過(guò)延長(zhǎng)加熱時(shí)間來(lái)增大所述顆粒催化劑的尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過(guò)縮短加熱時(shí)間來(lái)減小所述顆粒催化劑的尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述顆粒催化劑具有不同的尺寸，其中，從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述顆粒催化劑在溶劑或純水中通過(guò)吸引力聚集。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述顆粒催化劑通過(guò)沉淀、浸潰、水熱合成、溶膠-凝膠、等離子體或?yàn)R射方法中的至少一種聚集。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用至少兩種工藝條件和時(shí)間將所述顆粒催化劑施加到所述過(guò)濾器支撐件。
13.一種用于制造混合型催化劑過(guò)濾器的方法，所述方法包括 將納米纖維在過(guò)濾器支撐件上進(jìn)行紡紗； 使所述納米纖維透入到所述過(guò)濾器支撐件中； 利用顆粒催化劑涂覆透入到所述過(guò)濾器支撐件中的納米纖維，以獲得混合型催化劑；以及 加熱所述混合型催化劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用噴水器或空氣噴射器來(lái)執(zhí)行使所述納米纖維透入到所述過(guò)濾器支撐件中的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，通過(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述顆粒催化劑具有不同的尺寸，其中，從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述顆粒催化劑在溶劑或純水中通過(guò)吸引力聚集。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述顆粒催化劑通過(guò)沉淀、浸潰、水熱合成、溶膠-凝膠、等離子體或?yàn)R射方法中的至少一種聚集。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用至少兩種工藝條件和時(shí)間將所述顆粒催化劑施加到所述過(guò)濾器支撐件。
20.一種混合型催化劑過(guò)濾器，所述混合型催化劑過(guò)濾器包括 納米纖維；以及 具有不同尺寸的顆粒催化劑，吸附在所述納米纖維上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的混合型催化劑過(guò)濾器，其中，所述納米纖維是單纖維或碎片型"[隹化劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的混合型催化劑過(guò)濾器，其中，通過(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的混合型催化劑過(guò)濾器，其中，所述顆粒催化劑具有不同的尺寸，其中，從所述納米纖維的表面朝外部布置具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑。
24.一種混合型催化劑過(guò)濾器，所述混合型催化劑過(guò)濾器包括 納米纖維；以及 具有不同尺寸的顆粒催化劑，吸附到所述納米纖維上， 其中，所述顆粒催化劑是Ti02。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的混合型催化劑過(guò)濾器，其中，通過(guò)控制加熱時(shí)間來(lái)控制所述顆粒催化劑的尺寸，具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑布置為使得具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑從所述納米纖維的表面朝外部分散。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的混合型催化劑過(guò)濾器，其中，在不需要單獨(dú)結(jié)合的情況下制備所述顆粒催化劑。
27.—種空調(diào)機(jī)，所述空調(diào)機(jī)包括 主體，設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)口 ； 通風(fēng)裝置，設(shè)置在所述主體中，以引入室內(nèi)空氣；以及 混合型催化劑過(guò)濾器，包括納米纖維和吸附到所述納米纖維上的具有不同尺寸的顆粒催化劑，以凈化通過(guò)所述通風(fēng)裝置供給的空氣。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的空調(diào)機(jī)，其中，布置所述顆粒催化劑，以使具有較大的顆粒尺寸的顆粒催化劑從所述納米纖維的表面朝外部分散。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合型催化劑過(guò)濾器、一種用于制造其的制造方法和一種空調(diào)機(jī)，所述混合型催化劑過(guò)濾器具有各種孔徑，因而提高了催化劑的效率。所述方法包括將納米纖維進(jìn)行紡紗；加熱所述納米纖維；將所述納米纖維壓碎，以形成碎片型納米纖維；將所述碎片型納米纖維與顆粒催化劑混合，以獲得混合型催化劑；以及加熱所述混合型催化劑。
文檔編號(hào)F24F13/28GK102794039SQ201210166680
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者金智勇, 樸來(lái)垠, 金正明 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社