一种负载纳米介孔量子光催化剂的隧道空气净化箱

技术领域

本发明设计隧道空气净化技术领域，具体设计一种负载纳米介孔量子光催化剂的隧道空气净化箱。

背景技术

机动车尾气污染是当今中国乃至全世界都极为关注的热点问题。生态环境部日前公布了2019年全国移动源环境管理情况，数据显示，移动源污染已成为我国大中城市空气污染的重要来源，是造成细颗粒物、光化学烟雾污染的重要原因，移动源污染防治的紧迫性日益凸显。对我国而言，汽车是污染物排放总量的主要贡献者，其排放的CO、HC、NO

空气净化器是采用净化技术对空气中的污染物进行净化的常用设备：空气净化的传统处理方式是过滤、吸附和紫外灯照射等净化技术。这类净化器采用高比表面积和高孔隙率的吸附材料(如活性炭)对有害气体进行吸附，虽然能起到一定的净化作用，但由于其以吸附净化为主，没有对有害气体进行催化分解，并且吸附饱和的吸附剂再生时还会对空气产生二次污染等。而紫外灯照射只是单纯的臭氧消毒，只能在无人的情况下使用，而且空气中超标的臭氧对人体有一定的危害，它的强氧化性还会破坏隧道内的陈设。

所用的光催化技术主要通过CDs@Pt-TCPP(Ti)光催化剂加可见光光源来实现。由于Pt-TCPP(Ti)，一种典型的具有2.6eV光学带隙的钛基光催化材料，可用于可见光活性半导体材料的光催化应用，然而，由于可见光响应弱和电导率值差，它仍然受到一些限制。碳纳米点是一类零维纳米材料，具有独特的物理和化学性质，如低毒性、上转换光致发光特性和快速电子转移能力，在催化、能量转换和药物传递领域引起了巨大的研究兴趣。我们设计在Pt-TCPP(Ti)上用经济便宜的葡萄糖原位生成均匀分散的CDs生成的一种光催化剂。同时，使用的是与实验室进行氮氧化物消除模拟实验一样的LED灯源，使用安全、无污染、长寿命的光源是未来光催化空气净化器产业的必然趋势。

现有的隧道空气净化器主要存在以下几个方面的问题：①光催化剂与气流中的氮氧化物等有害物质的接触面不大，接触时间不够长，导致催化氧化作用不彻底；②光催化氧化反应速率慢，转化效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种负载纳米介孔量子光催化剂的隧道空气净化箱，可以净化处理隧道内的一氧化氮等有毒气体污染物。具体技术方案如下：

一种负载纳米介孔量子光催化剂的隧道空气净化箱，包括设置有进风口和出风口的壳体和设置在壳体内的空气净化装置，所述空气净化装置包括沿进风口方向依次设置的且均与所述壳体的内侧壁连接的过滤单元、喷淋单元、自动化单元、鼓风单元、光催化核心单元；所述壳体的外侧壁设置有电路外接线路口。

进一步，所述壳体分别与过滤单元、喷淋单元、自动化单元、鼓风单元、光催化核心单元之间的连接方式均为可拆卸连接。

进一步，所述壳体设置过滤单元的目的在于过滤掉隧道内空气中固体颗粒物，保护光催化剂正常进行光催化反应。

进一步，所述壳体设置喷淋单元的目的在于定期冲洗过滤单元，是过滤单元能够正常工作。

进一步，所述喷淋单元正下方壳体有排水口，目的在于排出冲洗过滤单元后的水。

进一步，所述壳体设置鼓风单元的目的在于控制空气的流动，促使空气净化装置高效安全、低噪低能耗运行。

进一步，所述喷淋单元和鼓风单元之间设置有一挡板，挡板上设有以通孔，该通孔与所述鼓风单元的鼓风机相连接。

进一步，所述鼓风单元一段与电路外接线路口相连接。

进一步，所述鼓风单元上方设置有通孔。

进一步，所述鼓风单元鼓风机电线从通孔与外界电源相连接。

进一步，所述壳体设置自动化单元的目的在于控制喷淋单元与鼓风单元分时间段运行。

进一步，所述自动化单元包括控制电路板和继电器，可以分别连接喷淋单元和鼓风单元，控制这两个工作板块分时间段工作，具体时间安排为：凌晨5:00- 第二天早上3:30运行鼓风单元，控制鼓风机进风；早上4:00-4:30运行喷淋系统，控制喷淋系统冲洗过滤单元。

进一步，所述光催化核心单元包括前后两面的有机玻璃涂层与上下两面的 LED灯。

进一步，所述有机玻璃涂层与内壁以可拆卸的固定方式连接。

进一步，所述有机玻璃涂层长度为50cm；所述有机玻璃涂层厚度为1cm；所述有机玻璃涂层材料为有机玻璃。

进一步，所述有机玻璃涂层中，光催化涂料由负载碳量子点的铂卟啉光催化剂、无水乙醇、Nafion按mg:μL:μL计为1:500:10制得。

进一步，所述负载碳量子点的铂卟啉光催化剂由中心金属为铂的卟啉MOFs 材料改性制得，在中心金属为铂的卟啉MOFs上负载碳量子点，具体改性方法为：将制备好的Pt-TCPP(Ti)浸入葡萄糖溶液中，并在室温下搅拌30min。然后用乙醇/水(9:1)洗涤样品几次，以除去表面吸附的葡萄糖。随后，在氮气流下煅烧负载葡萄糖的Pt-TCPP(Ti)，以获得CDs@Pt-TCPP(Ti)。

进一步，所述光催化涂层的制备方法为：将制得的光催化涂料与无水乙醇、Nafion按mg:μL:μL计为1:500:10制得，超声后均匀涂在有机玻璃层上，干燥后即可得。

进一步，所述光催化核心单元还包括LED灯，分别位于光催化核心单元上下两面，长度为40cm，宽度为3cm；所述LED灯的一端与电路外接线路口相连接。

进一步，所述光催化核心单元上下两面均设置有通孔。

进一步，所述LED灯电线从通孔与外接电源相连接。

进一步，所述LED灯为为可见光LED灯带，可见光LED灯带具有节能环保、对人体和动物无害的优点。

进一步，所述过滤单元所用过滤机构为网状结构，为活性炭纤维过滤网。

光催化涂料层可牢固粘接在装置壁上，并具有较好的光催化性能和耐水性能，使用大面积的涂层，增加了催化剂负载面积及与空气的接触面积，在可见光和负载碳量子点的铂卟啉光催化剂条件下发生光催化反应，从而实现NO

本发明的有益效果在于：

1)负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置采用过滤单元，可以有效滤除和拦截空气中不同尺寸的颗粒污染物，保护光催化剂不受污染；

2)负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置利用高效的光催化核心单元，有效降解NO

3)负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置光催化核心单元具有节能环保且对人体、动物无害的优点。

附图说明

附图1为本发明的负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置结构示意图；

附图2为本实施例1中制得的光催化涂料对NO

具体实施方式

下面结合附图1和附图2，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

如图一所示，一种负载纳米介孔量子光催化剂的隧道空气净化箱，包括进风口(1)和出风口(7)的壳体和设置在壳体内的空气净化装置，空气净化装置包括沿进风口依次设置的且与壳体的内测壁连接的过滤单元、喷淋单元、自动化单元、鼓风单元、光催化核心单元，壳体的外侧面设置有电路外接线路口(8)(9)。

作为进一步的改进，该装置自动化单元包括控制电路板和继电器，可以分别连接喷淋单元和鼓风单元，控制这两个工作板块分时间段工作，具体时间安排为：凌晨5：00-第二天早上3：30运行鼓风单元，控制鼓风机进风；早上4：00-4： 30运行喷淋系统，控制喷淋系统冲洗过滤单元。

作为进一步的改进，所述负载碳量子点的铂卟啉光催化剂由中心金属为铂的卟啉MOFs材料改性制得，在中心金属为铂的卟啉MOFs上负载碳量子点，具体改性方法为：将制备好的Pt-TCPP(Ti)浸入葡萄糖溶液中，并在室温下搅拌30分钟。然后用乙醇/水(9:1)洗涤样品几次，以除去表面吸附的葡萄糖。随后，在氮气流下煅烧负载葡萄糖的Pt-TCPP(Ti)，以获得CDs@Pt-TCPP(Ti)。

作为进一步的改进，所述光催化涂层的制备方法为：将制得的光催化涂料与无水乙醇、Nafion按mg:μL:μL计为1:500:10制得，超声后均匀涂在有机玻璃层上，干燥后即可得。

活性炭纤维过滤网的孔径较小吸附能力较好，其作用为吸附部分污染物及小颗粒物。

将本实施例中制得的光催化涂料经过综合测试，各项技术指标结果如表1所示。

表1光催化涂料的性能测试

通过表1分析可知，本实施例中制得的光催化涂料的涂刷性能良好，且表现出较好的耐水性能和耐酸碱性能，具有良好的实用性。

以NO为目标气体对本实施例制得的光催化涂料进行光催化性能测试。具体操作为：将浓度为100mg/m

图二中，横坐标为时间，纵坐标为C/C

本实施例1发明的负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置的工作原理为：鼓风单元通过鼓风机将污染空气吸进进气口从而进入空气净化器装置，通过滤单元进行过滤，以滤除空气中灰尘、毛屑、昆虫等颗粒污染物；过滤后的空气通过鼓风单元，然后进入光催化核心装置，对空气中NO进行有效降解；光催化后得到洁净的空气从出风口排出。

本实施例1发明的负载纳米介孔量子光催化材料的隧道空气净化装置的光催化核心装置的工作原理为：将LED光源发射的光照射到有机玻璃涂层的光催化涂料上，使空气中NO与涂料层接触发生光催化氧化反应，对NO进行有效降解从而实现净化空气的目的。

通过本发明设计的空气净化器处理后的空气，经过检测分析，对人体有害的污染物明显降低，充分证明了本发明设计的空气净化器的净化作用和实用性。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书。