CN112007429A - 光触媒滤网的制法及以光触媒滤网所组成的空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光触媒滤网的制法及以光触媒滤网所组成的空气净化装置，一外壳体内部具有一容置空间，外壳体前端二侧设有一进风孔，后端二侧至少设有一个出风孔；一活性碳滤网设在临进风孔的容置空间内，可有效过滤PM2.5；一风扇设在活性碳滤网的后侧；一光触媒滤网由含有嵌镀TiO2纳米颗粒组成的金属网所构成，其设置风扇后方，且令风扇自风孔抽入的空气通过光触媒滤网；以及一LED UV光触媒灯组，能够产生UV波长介于250～400nm范围的光源，且令LED UV光触媒灯组的光源照射光触媒滤网，可产生自由基分子来自动分解有毒气体分子，用以净化空气；因而具有过滤微细颗粒和自动分解有机体有害物质的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种光触媒滤网的制法及其所组成的光触媒空气净化装置，尤指一种可净化空气的光触媒滤网。
背景技术
光触媒是结合紫外线光源发展出来的产品，光触媒的原理系利用光的能量，及纳米二氧化钛(TiO2)作为触媒，所引发的一系列化学反应；具体来说，当触媒材料经光波长的照射，会产生电子与电洞，并与空气中的水分子与氧分子作用可产生氢氧离子OHˉ，其极易切断有机物的分子结合而使其分解，利用此作用可将空气中的恶臭化学物质，简单地分解为「无害物质」，因此，光触媒具有脱臭、抗菌、防霉、分解污垢等功能。而光触媒被广泛地研究，并应用在环保、能源、杀菌、自我洁净等方面，自1972年，Fujishma和Honda首次在Nature杂志上发表TiO2经照光后会分解水产生H2及O2后，越来越多人投入TiO2光催化性质相关的研究，并致力于各种可能的改质方法，以提高TiO2光触媒的效果。
TiO2的结晶构造有正方晶系的高温金红石(rutile)型、低温锐钛矿(anatase)型及属于斜方晶系的板钛矿(brookite)型3种。经查，仅有锐钛矿结构具光触媒的效果。由于具有优异的光触媒、超亲水性等特性，已成为业界争相研发的产品，传统上以电化学阳极氧化法制备TiO2，大都使用钛块材做为基材，其应用范围有限；其他制造方法如将钛块材直接浸泡在强碱溶液中，可形成多孔结构的TiO2膜，然该制程的浸泡时间一般至少需要数小时，且常须加温至60℃以上。
将纳米TiO2高温烧结于陶瓷表面，由于高温控制不易，制作成本过高且造成纳米锐钛矿颗粒产生红石矿失去光触媒功能或者效能不彰。
将TiO2利用树脂嗔涂于器物表面，但是易受树脂密着力不佳或者TiO2表面清洁不够造成表面颗粒因久剥落或树脂蒙蔽效能下降，无法发挥效能。
是以，TiO2虽具有极佳的光触媒特性，然实际应用时仍有许多技术上的问题有待克服，特别如何将TiO2与金属网等基材结合在一起而不会脱落，为一待克服的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的，是在提供一种光触媒滤网的制法及以光触媒滤网所组成的空气净化装置，滤网是由含有嵌镀二氧化钛纳米颗粒组成的金属网，经由UV光照射后，可产生自由基分子自动分解有毒气体分子，具有净化空气的功效增进。
为达上述目的，本发明所采用的技术手段，其实施步骤包含：
a).提供一滤网，该滤网由孔径10～200mech的金属网所构成；
b).提供一脱脂程序：是以表面活性剂或碱类化学物质作为脱脂材料，用以清洁该滤网表面，防止油脂的渗入影响后续流程的清洁度；
c).提供一预浸程序：预浸作用主要在于除去脱脂后的表面活性剂与碱类化学物质残留；
d).提供一活化程序：主要在于活化该滤网表面，防止杂物残留在该滤网表面，影响后电镀作业；以及
e).提供一电镀程序：此电镀作业包含镀铜、镀镍及镀银流程，在过程中的电镀浴内含有粒度为5～100nm及浓度约5ppm～2.0g/l的TiO2颗粒，电镀浴中含Ni2+、Cu2+及Ag2+约3g/l～7g/l，次亚磷酸钠约10～30g/l，PH值6～10，镀槽温度40℃～60℃，电流密度10～35AsF；
f).如此，能将TiO2均匀分布地沉积嵌镀在该滤网上，据以制成一光触媒滤网。
依据前揭特征，该滤网可包括选自：铁网、不锈钢网及铜网。
依据前揭方法所制成的光触媒滤网，所组成的一种光触媒空气净化装置，包含：一外壳体，其内部具有一容置空间，且该外壳体前端二侧设有一进风孔，其后端二侧至少设有一个出风孔；一活性碳滤网，设在临近该进风孔的容置空间内，其内含活性炭成分，可有效过滤含PM2.5颗粒的微细分子；一风扇，设在该活性碳滤网的后侧；一光触媒滤网，由含有嵌镀TiO2纳米颗粒组成的金属网所构成，其设置于该风扇后方，且令该风扇自该进风孔抽入的空气通过该光触媒滤网；以及一LED UV光触媒灯组，设置于该容置空间内，其包含数个可产UV光源的LED晶粒，用以产生UV波长系介于250～400nm范围的光源，且令该LED UV光触媒灯组的光源照射该光触媒滤网，可产生自由基分子来自动分解有毒气体分子，用以净化空气；如此，组合成一具有过滤微细颗粒和自动分解有机体有害物质的光触媒空气净化装置。
依据前揭特征，该外壳体的材质可包括：不锈钢、陶瓷、压克力、及PET其中任一材质所构成的管体或任一形体。
凭借助上揭技术手段，本发明以脱脂→预浸→活化→电镀等程序来制作该光触媒滤网，达到将纳米级TiO2颗粒均匀分布的嵌镀沉积在滤网上，其具有不需要经过高温烧结，也不需要使用树脂喷涂造成TiO2颗粒失效；因此可防止TiO2颗粒脱落，增进食用寿命的功效者。进一步，以该光触媒滤网所组成的光触媒空气净化装置，可有效地将有害气体分子分解成无害成分释放出干净气体，以达到净化空气作用。
附图说明
图1是本发明光触媒滤网的制法实施步骤流程图。
图2是本发明光触媒滤网的外观立体图。
图3是图2中的部分结构放大图。
图4是本发明光触媒空气净化装置的结构示意图。
附图标记说明：10光触媒滤网；11滤网；12TiO2颗粒；20外壳体；21容置空间；22进风孔；23出风孔；30活性碳滤网；40风扇；50LED UV光触媒灯组；51LED晶粒；60光触媒空气净化装置。
具体实施方式
以下说明将配合图式作为实施例，但不限定于此，本发明尚可施行于其它的实施例中，而公知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图式的简洁。
首先，请参阅图1～图4所示，本发明一种光触媒滤网10的制法，其实施步骤包含：
a).提供一滤网11，该滤网由孔径10～200mech的金属网所构成；本实施例中，该滤网11包括可选自：铁网、不锈钢网及铜网，但不限定于此；
b).提供一脱脂程序：是以表面活性剂或碱类化学物质作为脱脂材料，用以清洁该滤网11表面，防止油脂的渗入影响后续流程的清洁度；
c).提供一预浸程序：预浸作用主要在于除去脱脂后的表面活性剂与碱类化学物质残留；
d).提供一活化程序：主要在于活化该滤网11表面，防止杂物残留在该滤网11表面，影响后电镀作业；以及
e).提供一电镀程序：此电镀作业包含镀铜、镀镍及镀银流程，在过程中的电镀浴内含有粒度为5～100nm及浓度约5ppm～2.0g/l的TiO2颗粒，电镀镀浴中含Ni2+、Cu2+及Ag2+约3g/l～7g/l，次亚磷酸钠约10～30g/l，PH值6～10，镀槽温度40℃～60℃，电流密度10～35AsF；
f).如此，能将TiO2颗粒12均匀分布地沉积嵌镀在该滤网11上，据以制成一光触媒滤网10。
进一步说明，一般TiO2在低温制备时，大多形成非结晶的颗粒，必须在300℃左右煅烧，才会形成锐钛矿结晶，这种型态的结晶才具有光催化效果，但有些载体，例如一般的玻璃、皮革、布料等无法耐此高温，本发明即揭示在制备时即形成锐钛矿纳米结晶颗粒，当其涂布在载体后，就不需再高温煅烧。
进一步说明，本发明的光触媒滤网10是利用上揭技术手段，该光触媒滤网10的制作流程包含：脱脂→预浸→活化→电镀等程序。达到将纳米级TiO2颗粒12均匀分布的嵌镀沉积在滤网11上，不需要经过高温烧结，也不需要使用树脂喷涂(UV光照射后会加速树脂老化剥落)造成TiO2颗粒12失效。因此可永久沉积在滤网11上，防止TiO2颗粒12脱落的功效增进者。
图3所示为该光触媒滤网10的放大图。图中的滤网11经由放大图示可清楚看出滤网11上分布均匀的纳米TiO2颗粒12。当有毒气体流经已激化的TiO2颗粒12表面时，TiO2表面释出的自由基，分解有害气体成分。
请续参阅图4所示，本发明以上揭方法所制成的光触媒滤网10，进一步组成的光触媒空气净化装置60，包含：
一外壳体20，其内部具有一容置空间21，且该外壳体20前端二侧设有一进风孔22，其后端二侧至少设有一个出风孔23；本实施例中，该外壳体的材质可包括：不锈钢、陶瓷、压克力、及PET其中任一材质所构成的管体或任一形体。
一活性碳滤网30，设在临近该进风孔22的容置空间21内，其内含活性炭成分，可有效过滤含PM2.5颗粒的微细分子；一风扇40，设在该活性碳滤网30的后侧；本实施例中，该活性碳滤网30作为空气导入的颗粒组成过滤作用和吸附少量有毒气体。易言的，该活性碳滤网30即为一初级过滤功能。
一光触媒滤网10，由含有嵌镀TiO2纳米颗粒12组成的金属网11所构成，其设置于该风扇40后方，且令该风扇40自该进风孔22抽入的空气通过该光触媒滤网10；本实施例中，该光触媒滤网10是利用上揭技术手段所制成，将纳米级TiO2颗粒12均匀分布的嵌镀沉积在滤网11上，具有防止TiO2脱落，增进使用寿命的功效者。
一LED UV光触媒灯组50，设置于该容置空间21内，其包含数个可产UV光源的LED晶粒51，用以产生UV波长系介于250～400nm范围的光源，且令该LED UV光触媒灯组50的光源照射该光触媒滤网10，可产生自由基分子来自动分解有毒气体分子，用以净化空气；
如此，组合成一具有过滤微细颗粒和自动分解有机体有害物质的光触媒空气净化装置60。
本发明所应用的原理，光催化处理程序的光分解机制是凭借紫外光或太阳光激发光触媒，使触媒产生电子以及电洞，以氧化表面吸附的物质，进而将表面吸附的物质裂化为小分子。以TiO2为例，TiO2反应从250～400nm的光波长开始反应(因为TiO2的能阶差约为3.1eV，而400nm的光波长大约可提供3.1eV的能量)，TiO2吸收光能量产生电子(e-)及电洞(h+)，此电洞具有相当强的氧化力，可以直接将吸附在物质表面的污染物分子直接氧化使其分解，或者将吸附于物质表面的水分子氧化为氢氧自由基(·OH)。原本大分子的污染物，经由光触媒照光反应将大分子裂解为小分子，达到污染物清除的目的。
本实施例中，该风扇40可通过外部电源，启动风扇40的运作，提供该光触媒空气清净装置60的整个空气流动力，其经由该LED UV光触媒灯组50与光触媒滤网10的同时启动，提供有毒气体的分解和风冷散热作用。
图4所示为光触媒空气净化装置60的较佳实施例图。该光触媒滤网10，利用嵌镀技术将纳米级锐钛矿TiO2颗粒10嵌镀在滤网12上。经由电源启动后空气开始由下而上流动，空气经该活性炭过滤30后流经该光触媒滤网10的同时与在滤网上的TiO2接触，TiO2颗粒12表面已经过UV照射后产生自由基反应，空气与自由基碰撞后，可将有害气体分子分解成无害成分释放出干净气体，达到净化空气作用。
凭借助上揭技术手段，本发明以脱脂→预浸→活化→电镀等程序来制作该光触媒滤网10，达到将纳米级TiO2颗粒12均匀分布的嵌镀沉积在滤网11上，其具有不需要经过高温烧结，也不需要使用树脂喷涂造成TiO2颗粒12失效；因此可防止TiO2颗粒12脱落，增进食用寿命的功效者。进一步，以该光触媒滤网10所组成的光触媒空气净化装置60，可有效地将有害气体分子分解成无害成分释放出干净气体，以达到净化空气作用。
综上所述，本发明所揭示的技术手段，确具「新颖性」、「进步性」及「可供产业利用」等发明专利要件，祈请钧局惠赐专利，以励发明，无任德感。
然而，上述所揭示的图式、说明，仅为本发明的较佳实施例，大凡熟悉此项技艺人士，依本案精神范畴所作的修饰或等效变化，仍应包括在本案申请专利范围内。
Claims (4)
1.一种光触媒滤网的制法，其特征在于，其实施步骤包含：
a).提供一滤网，该滤网由孔径10～200mech的金属网所构成；
b).提供一脱脂程序：是以表面活性剂或碱类化学物质作为脱脂材料，用以清洁该滤网表面，防止油脂的渗入影响后续流程的清洁度；
c).提供一预浸程序：预浸作用主要在于除去脱脂后的表面活性剂与碱类化学物质残留；
d).提供一活化程序：主要在于活化该滤网表面，防止杂物残留在该滤网表面，影响后电镀作业；以及
e).提供一电镀程序：此电镀作业包含镀铜、镀镍及镀银流程，在过程中的电镀浴内含有粒度为5～100nm及浓度约5ppm～2.0g/l的TiO2颗粒，电镀浴中含Ni2+、Cu2+及Ag2+约3g/l～7g/l，次亚磷酸钠约10～30g/l，PH值6～10，镀温度40℃～60℃，电流密度10～35AsF；
f).如此，能将TiO2均匀分布地沉积嵌镀在该滤网上，据以制成一光触媒滤网。
2.根据权利要求1所述的光触媒滤网的制法，其特征在于，该滤网选自：铁网、不锈钢网及铜网。
3.一种以如权利要求1所述的光触媒滤网的制法制成的光触媒滤网所组成的空气净化装置，其特征在于，包含：
一外壳体，其内部具有一容置空间，且该外壳体前端二侧设有一进风孔，其后端二侧至少设有一个出风孔；
一活性碳滤网，设在临近该进风孔的容置空间内，其内含活性炭成分，可有效过滤含PM2.5颗粒的微细分子；
一风扇，设在该活性碳滤网的后侧；
一光触媒滤网，由含有嵌镀TiO2纳米颗粒组成的金属网所构成，其设置于该风扇后方，且令该风扇自该进风孔抽入的空气通过该光触媒滤网；以及
一LED UV光触媒灯组，设置于该容置空间内，其包含数个可产UV光源的LED晶粒，用以产生UV波长介于250～400nm范围的光源，且令该LED UV光触媒灯组的光源照射该光触媒滤网，能够产生自由基分子来自动分解有毒气体分子，用以净化空气；
如此，组合成一具有过滤微细颗粒和自动分解有机体有害物质的光触媒空气净化装置。
4.根据权利要求3所述的以光触媒滤网所组成的光触媒空气净化装置，其特征在于，该外壳体的材质是：不锈钢、陶瓷、压克力、及PET其中任一材质所构成的管体或任一形体。
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