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CN114432879A - 空气净化组件及其制备方法和电器 - Google Patents

空气净化组件及其制备方法和电器 Download PDF

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CN114432879A
CN114432879A CN202011232604.0A CN202011232604A CN114432879A CN 114432879 A CN114432879 A CN 114432879A CN 202011232604 A CN202011232604 A CN 202011232604A CN 114432879 A CN114432879 A CN 114432879A
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CN
China
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air purification
catalyst layer
mesh
purification assembly
air
Prior art date
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Application number
CN202011232604.0A
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程炳坤
杨杰
杨卫星
张宏莉
曹达华
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Foshan Shunde Midea Electrical Heating Appliances Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Foshan Shunde Midea Electrical Heating Appliances Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供了空气净化组件及其制备方法和电器。空气净化组件包括：骨架，所述骨架包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔；催化剂层，所述催化剂层设置在所述骨架上，并由所述第一网丝和所述第二网丝向所述网孔内部延伸。由此，上述结构的空气净化组件中网丝本身所占空间较小，催化剂层可以在较大的自由空间内延展分布，形成连续的催化剂形态，进而提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率；而且能够减少网孔的面积，能够提高空气在网孔迎风侧表面的空气流动，从而提高增加空气与催化剂的接触的面积，提高催化效率。

Description

空气净化组件及其制备方法和电器
技术领域
本发明设计空气净化领域，具体的，设计空气净化组件及其制备方法和电器。
背景技术
目前空气净化装置对空气进行处理主要基于两类方式：一是采用多孔材料如活性炭对气态小分子的吸附作用；二是借助催化剂或光作用促使有害气体发生反应进而降解成为无害的小分子物质。对于气相催化过程，催化剂与气体的接触时间、程度直接决定了催化效率。在市售的产品中，催化装置相对于吸附装置在处理有害气体效率方面一直处于劣势，如何提高这一过程的催化效率依然是个行业难题。
因此，关于空气净化组件的研究有待深入。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种空气净化组件。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种空气净化组件。根据本发明的实施例，空气净化组件包括：骨架，所述骨架包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔；催化剂层，所述催化剂层设置在所述骨架上，并由所述网丝向所述网孔内部延伸。由此，上述结构的空气净化组件中网丝本身所占空间较小，催化剂层可以在较大的自由空间内延展分布，形成连续的催化剂形态，进而提高空催化剂层的分布面积，从而达到提高气净化组件对空气中污染物的催化效率；而且能够减少网孔的面积，能够提高空气在网孔迎风侧表面的空气流动，从而提高增加空气与催化剂的接触的面积，提高催化效率。
根据本发明的实施例，所述骨架包括多条沿第一方向间隔排列设置且沿第二方向延伸的第一网丝和多条沿所述第二方向间隔排列设置且沿所述第一方向延伸的第二网丝，且所述第一方向和所述第二方向相交，所述第一网丝和所述第二网丝交叉形成有多个网孔。由此，骨架的结构简单，易于制备。
根据本发明的实施例，所述网孔内部的催化剂层在所述第一网丝和所述第二网丝的交叉节点处连接。由此，催化剂层充分设置在骨架上，大大提高催化剂层在骨架上的分布面积，进而提高空气净化组件的催化效率。
根据本发明的实施例，所述催化剂层由所述网丝向垂直所述骨架的方向上延伸。由此，可以进一步的增大催化剂层的分布面积，进而提高空气净化组件的净化污染物的面积，以便更进一步的提高催化效率。
根据本发明的实施例，在所述网孔内，所述催化剂层的面积为所述网孔面积的30％～90％。由此，空气净化组件对空气中污染物的催化效率较高，而且空气在空气净化组件中具有良好的流通量，使空气流通不会受阻。
根据本发明的实施例，所述网孔的面积0.01cm2～1cm2。由此，有助于提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率。
根据本发明的实施例，在垂直所述骨架的方向上，所述催化剂层的厚度为所述网丝丝径的10～10000倍。由此，催化剂层在骨架上的附着力较佳，不易脱落，而且保证空气净化组件良好的催化效果。
根据本发明的实施例，在垂直所述骨架的方向上，所述催化剂层的厚度为所述网丝丝径的500～5000倍。由此，催化剂层在骨架上的附着力较佳，不易脱落，而且保证空气净化组件良好的催化效果。
根据本发明的实施例，所述网丝的丝径为0.01mm～1mm。由此，既有利于催化剂层的附着，而且有助于提高催化剂层的分布面积，进而保证空气净化组件较佳的催化效率。
根据本发明的实施例，所述催化剂层的内部具有孔隙。由此，该空隙与网孔中未被催化剂层覆盖的空洞部分形成气体流通通道，在保证气体传输量的同时，促进气体在催化剂层空隙内进一步流动，进而增强空气净化组件的催化效率。
根据本发明的实施例，所述催化剂层的孔隙率为20％～50％。由此，空气净化组件具有更好的催化效率。
根据本发明的实施例，催化剂层包括金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂优选为二氧化锰和二氧化钛中的至少一种。由此，二氧化锰和二氧化钛等金属氧化物作为催化剂层的活性催化剂，可使得催化剂层具有良好的催化效率。
根据本发明的实施例，所述网丝的材料为陶瓷纤维、金属纤维和聚合物纤维中的至少一种。由此，上述材质的网丝具有较好的强度等力学性能，在长时间的使用过程中不易破损，且稳定性较佳。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的空气净化组件的方法。根据本发明的实施例，制备空气净化组件的方法包括：提供骨架，所述骨架包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔；将净化浆料涂敷在所述骨架上，并对所述净化浆料固化处理，得到催化剂层，所述催化剂层由所述网丝向所述网孔内部延伸。由此，上述结构的空气净化组件中网丝本身所占空间较小，催化剂层可以在较大的自由空间内延展分布，形成连续的催化剂形态，进而提高空催化剂层的分布面积，从而达到提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率；而且能够减少网孔的面积，能够提高空气在网孔迎风侧表面的空气流动，从而提高增加空气与催化剂的接触的面积，提高催化效率；而且，上述制备方法简单易实施，且工艺成熟，便于工业化生产。
根据本发明的实施例，所述净化浆料中含有金属氧化物催化剂，基于所述净化浆料的总质量，所述金属氧化物催化剂的含量为20％～50％。由此，可以保证形成的催化剂层具有适量的活性催化剂，进而保证空气净化组件良好的催化效率。
根据本发明的实施例，基于所述净化浆料的总质量，所述净化浆料包括：20％～50％的所述金属氧化物催化剂；3％-30％的粘结剂；20％～75％的溶剂。由此，上述组分和配比下的净化浆料不仅便于涂敷在骨架上，而且得到的保证空气净化组件具有良好的催化效率。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种电器。根据本发明的实施例，所述电器包括前面所述空气净化组件。由此，该电器具有较佳的空气净化效率。本领域技术人员可以理解，该电器具有前面所述的空气净化组件所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。
附图说明
图1是本发明一个实施例中骨架的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例中空气净化组件的结构示意图；
图3是图2中沿A-A’的截面图；
图4是图2中沿B-B’的截面图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种空气净化组件。根据本发明的实施例，参照图1、图2和和图3(图3为图2中沿A-A’的截面图)，空气净化组件包括：骨架10，骨架10包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔13；催化剂层20，催化剂层20设置在骨架10上，并由网丝向网孔13的内部延伸。由此，上述结构的空气净化组件中网丝本身所占空间较小，催化剂层20可以在较大的自由空间内延展分布，形成连续的催化剂形态，进而提高空催化剂层的分布面积，从而达到提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率；而且，能够减少网孔的面积，能够提高空气在网孔迎风侧表面的空气流动，从而提高增加空气与催化剂的接触的面积，提高催化效率。
在一些具体实施例中，如图1和图2所示，骨架10包括多条沿第一方向X间隔排列设置且沿第二方向Y延伸的第一网丝11和多条沿第二方向Y间隔排列设置且沿第一方向X延伸的第二网丝12，且第一方向X和第二方向Y相交，第一网丝11和第二网丝12交叉形成有多个网孔13。由此，骨架的结构简单，易于制备。
根据本发明的实施例，网孔13的具体形状没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择.在一些实施例中，如图1所示的，第一网丝和第二网丝规整的排列设置，形成方形的网孔13；在另一些实施例中，第一网丝和第二网丝可以随机排布设置，形成网孔13，此时网孔13的形状也是不规则的，可以包括方形、三角形，且不同的网孔的尺寸也可能大小不同。
根据本发明的实施例，如图2所示，网孔内部的催化剂层在所述第一网丝和所述第二网丝的交叉节点处连接。由此，催化剂层充分设置在骨架上，大大提高催化剂层在骨架上的分布面积，进而提高空气净化组件的催化效率。
其中，本申请中空气净化组件可以催化的空气污染物可以为甲醛、硫化物等污染物。
根据本发明的实施例，参照图4(图4为图2中沿B-B’的截面图)，催化剂层20由第一网丝11和第二网丝12向垂直骨架10的方向上延伸。由此，可以进一步的增大催化剂层20的分布面积，进而提高空气净化组件的净化污染物的面积，以便更进一步的提高催化效率，能够增加催化剂层在骨架上的附着稳定性。其中，上述“垂直骨架的方向”是指垂直网丝所在平面的方向。
根据本发明的实施例，网丝的材料为陶瓷纤维、金属纤维和聚合物纤维中的至少一种。由此，上述材质的网丝具有较好的强度等力学性能，在长时间的使用过程中不易破损，且稳定性较佳。
根据本发明的实施例，催化剂层包括金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂优选为二氧化锰和二氧化钛中的至少一种。由此，二氧化锰和二氧化钛等金属氧化物作为催化剂层的活性催化剂，可使得催化剂层具有良好的催化效率。在一些优选实施例中，金属氧化物催化剂为二氧化锰，如此，对甲醛等空气中的污染物的催化效率更佳，而且成本更低。
根据本申请的实施例，网孔的具体形状没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活设计。在一些实施例中网孔的形状包括但不限于方形(如图1和2所示)、三角形、五边形、圆形等形状。
根据本发明的实施例，网孔13的面积为0.01cm2～1cm2，比如为0.01cm2、0.05cm2、0.1cm2、0.15cm2、0.2cm2、0.25cm2、0.3cm2、0.35cm2、0.4cm2、0.45cm2、0.5cm2、0.55cm2、0.6cm2、0.65cm2、0.7cm2、0.75cm2、0.8cm2、0.85cm2、0.9cm2、0.95cm2、1cm2。由此，有助于提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率；若是网孔13的面积小于0.01cm2，则网丝占有的空间相对较大，从而会降低催化剂层的空间比例，进而降低空气净化组件的净化效率；若是网孔13的面积大于1cm2，则不利于提高网孔内部催化剂层延伸分布面积的提高，故而依然会相对降低催化剂层覆盖的空间比例，进而降低空气净化组件的净化效率，而且还可能会相对降低催化剂层在骨架上的附着稳定性，再者还会进一步的降低骨架迎风侧表面空气流动的速率，降低催化效率。
需要说明的是，不同的网孔的面积可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。
根据本发明的实施例，在网孔13内，催化剂层20的面积为网孔13面积的30％～90％，比如为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％，即是说，网孔内部并没有全部被催化剂层填满，在网孔13的中心仍保留一定尺寸的空隙14(如图2所示)。由此，空气净化组件对空气中污染物的催化效率较高，而且空气在空气净化组件中具有良好的流通量，使空气流通不会受阻；若催化剂层20的面积占网孔13面积比例小于30％，则催化剂含量相对较低，从而导致空气净化组件对空气的净化效率相对较差，且使间隙14的尺寸较大，此时，容易会降低空气在催化剂层表面的流动性，降低催化效率，进一步的，间隙14的尺寸较大，会使间隙14中的空气流动速率较小，也会降低网孔垂直方向的催化效率；若是催化剂层20的面积占网孔13面积比例大于90％，则网孔中未被催化剂层覆盖的空隙面积较低，而从会严重影响空气的流通，如此亦会大大降低空气净化效率，此时，间隙14的尺寸过小，容易使间隙14中的空气流动速率过大，使催化剂层容易被空气流破坏，降低催化效率。。
根据本发明的实施例，网丝的丝径为0.01mm～1mm(比如0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm)。由此，既有利于催化剂层的附着，而且有助于提高催化剂层的分布面积，进而保证空气净化组件较佳的催化效率，而且，还有助于保证骨架较佳的强度；如丝径小于0.01mm，则骨架的强度相对较弱，而且也不利于催化剂层的附着；若是丝径大于1mm，则骨架的面积较大，不利于提高催化剂层的分布面积，进而降低空气净化效率。
根据本发明的实施例，如图4所示，在垂直骨架的方向上，催化剂层的厚度D为网丝丝径的10～10000倍(比如10倍、50倍、100倍、300倍、500倍、800倍、1000倍、1200倍、1500倍、1800倍、2000倍、2500倍、3000倍、3500倍、4000倍、4500倍、5000倍、6000倍、7000倍、8000倍、9000倍、10000倍)。由此，催化剂层在骨架上的附着力较佳，不易脱落，提高催化剂层的强度，减少其破坏的几率，从而能够提高催化剂在网孔中覆盖的比率，而且同时保证空气净化组件良好的催化效果；若是小于10，则催化剂层的设置量较低，从而降低活性催化剂的含量，进而降低空气净化组件的催化效率；若是大于10000，则会相对降低催化剂层在骨架上的附着力，进而导致催化剂层比较容易脱落，如此便会严重影响空气净化组件的稳定性和使用寿命。
根据本发明的实施例，在垂直骨架的方向上，催化剂层20的厚度为网丝丝径的500～5000倍。由此，催化剂层在骨架上的附着力较佳，不易脱落，而且保证空气净化组件良好的催化效果。
根据本发明的实施例，所述催化剂层的内部具有孔隙。由此，该空隙与网孔中未被催化剂层覆盖的空洞部分形成气体流通通道，有效保证气体传输量，提升气体在催化剂层空隙内进一步流动，进而增强空气净化组件的催化效率；而且空隙的存在可以提升催化剂层的比表面积，进而更进一步的提升对空气的净化效率。
进一步的，催化剂层的孔隙率为20％～50％，比如20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。由此，孔隙率在该范围内，即能保证催化剂层的强度，同时能够提高与空气接触的比表面积，使得空气净化组件具有更好的催化效率；若是孔隙率小于20％，则在催化剂层中气体的流通性相对较差，不利于空气的净化；若是孔隙率大于50％，则催化剂层的比表面积相对较小，不利于催化效率的进一步提升。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备前面所述的空气净化组件。根据本发明的实施例，制备空气净化组件的方法包括：
S100：提供骨架，所述骨架10包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔13；
在一些具体实施例中，骨架10包括多条沿第一方向间隔排列设置且沿第二方向延伸的第一网丝11和多条沿第二方向间隔排列设置且沿第一方向延伸的第二网丝12，且第一方向和第二方向相交，第一网丝11和第二网丝12交叉形成有多个网孔13，如图1所示。
S200：将净化浆料涂敷在骨架上，并对净化浆料固化处理，得到催化剂层20，催化剂层20由网丝向网孔的内部延伸，如图2所示。
根据本发明的实施例，净化浆料中含有金属氧化物催化剂，基于净化浆料的总质量，金属氧化物催化剂的含量为20％～50％(20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％)。由此，可以保证形成的催化剂层具有适量的活性催化剂，进而保证空气净化组件良好的催化效率。
根据本发明的实施例，基于所述净化浆料的总质量，所述净化浆料包括：20％～50％的所述金属氧化物催化剂；3％-30％的粘结剂；20％～75％的溶剂。由此，上述组分和配比下的净化浆料不仅便于涂敷在骨架上，而且得到的保证空气净化组件具有良好的催化效率，且与骨架之间的附着力较佳。
其中，粘结剂的具体种类可以选择丙烯酸基粘结剂、环氧基粘结剂、聚氨酯基粘接剂和硅酮基粘接剂中的至少一种；溶剂可以选择水、乙醇、异丙醇、丁二醇、乙酸乙酯等极性溶剂的一种或多种组合而成。
其中，将净化浆料涂敷在骨架上的具体方法没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，比如可以采用喷涂、印刷等方法将将净化浆料涂敷在骨架上。
根据本申请的实施例，上述结构的空气净化组件中网丝本身所占空间较小，催化剂层可以在较大的自由空间内延展分布，形成连续的催化剂形态，进而提高空气净化组件对空气中污染物的催化效率；而且，能够减少网孔的面积，能够提高空气在网孔迎风侧表面的空气流动，从而提高增加空气与催化剂的接触的面积，提高催化效率；而且，上述制备方法简单易实施，且工艺成熟，便于工业化生产。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种电器。根据本发明的实施例，所述电器包括前面所述空气净化组件。由此，该电器具有较佳的空气净化效率。本领域技术人员可以理解，该电器具有前面所述的空气净化组件所有的特征和优点，在此不再过多的赘述。
根据本申请的实施例，该电器的具体种类没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，比如可以为空调器等空气净化器等电器中，以实现净化空气的功能。
实施例
实施例1
制备空气净化组件的方法包括：
提供骨架，骨架中每个网孔的面积为0.1cm2，第一网丝和第二网丝的丝径分别为0.1mm和0.2mm；
将净化浆料涂敷在骨架上，并对净化浆料固化处理，得到催化剂层，其中，净化浆料包括：30％的二氧化钛、10％的粘结剂和60％的溶剂。
实施例2-23中制备空气净化组件的方法与实施例1相同，骨架和制备的催化剂层的结构参数参见表1。
表1中，w表示在网孔内催化剂层的面积为网孔面积的比例；h表示在垂直骨架的方向上，催化剂层的厚度为第一网丝丝径的倍数；p表示催化剂层的孔隙率。分别测试实施例1-23中制备空气净化组件对甲醛的净化效率，测试结果参见表1。
需要说明的是，实施例1-23中，除了参数w、h和p不同，其他结构和参数均保持一致。
其中，甲醛的净化效率的测试方法按照国标GB/T 18801-2015_空气净化器进行测试。
表1
Figure BDA0002765695920000081
由表1的结果可见，本申请的空气净化组件对甲醛具有较佳的催化效率，且当w介于30％～90％，h介于10～10000，p介于20％～50％时，空气净化组件对甲醛的催化效率更佳。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种空气净化组件，其特征在于，包括：
骨架，所述骨架包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的多个网孔；
催化剂层，所述催化剂层设置在所述骨架上，并由所述网丝向所述网孔内部延伸。
2.根据权利要求1所述的空气净化组件，其特征在于，所述骨架包括多条沿第一方向间隔排列设置且沿第二方向延伸的第一网丝和多条沿所述第二方向间隔排列设置且沿所述第一方向延伸的第二网丝，且所述第一方向和所述第二方向相交，所述第一网丝和所述第二网丝交叉形成有多个所述网孔。
3.根据权利要求2所述的空气净化组件，其特征在于，所述网孔内部的催化剂层在所述第一网丝和所述第二网丝的交叉节点处连接。
4.根据权利要求1所述的空气净化组件，其特征在于，所述催化剂层由所述网丝向垂直所述骨架的方向上延伸。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化组件，其特征在于，在所述网孔内，所述催化剂层的面积为所述网孔面积的30％～90％。
6.根据权利要求5所述的空气净化组件，其特征在于，所述网孔的面积为0.01cm2～1cm2。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化组件，其特征在于，在垂直所述骨架的方向上，所述催化剂层的厚度为所述网丝丝径的10～10000倍。
8.根据权利要求7所述的空气净化组件，其特征在于，在垂直所述骨架的方向上，所述催化剂层的厚度为所述网丝丝径的500～5000倍。
9.根据权利要求7所述的空气净化组件，其特征在于，所述网丝的丝径为0.01mm～1mm。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化组件，其特征在于，所述催化剂层的内部具有孔隙。
11.根据权利要求10所述的空气净化组件，其特征在于，所述催化剂层的孔隙率为20％～50％。
12.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化组件，其特征在于，催化剂层包括金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂优选为二氧化锰和二氧化钛中的至少一种。
13.根据权利要求1～4中任一项所述的空气净化组件，其特征在于，所述网丝的材料为陶瓷纤维、金属纤维和聚合物纤维中的至少一种。
14.一种制备权利要求1～13中任一项所述的空气净化组件的方法，其特征在于，包括：
提供骨架，所述骨架包括由多个向不同方向延伸的网丝形成的过个网孔；
将净化浆料涂敷在所述骨架上，并对所述净化浆料固化处理，得到催化剂层，所述催化剂层由所述网丝向所述网孔内部延伸。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述净化浆料中含有金属氧化物催化剂，基于所述净化浆料的总质量，所述金属氧化物催化剂的含量为20％～50％。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，基于所述净化浆料的总质量，所述净化浆料包括：
20％～50％的所述金属氧化物催化剂；
3％-30％的粘结剂；
20％～75％的溶剂。
17.一种电器，其特征在于，包括权利要求1～13中任一项的所述空气净化组件。
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