專利名稱：一種凈化空氣和保鮮裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種凈化空氣和保鮮裝置，特別是一種能去除空氣中的有害物質及其食品保鮮裝置。
背景技術：
TiO2作為ー種重要的半導體材料，且其只能吸收波長小于387nm的紫外光，在日光下光催化效率很低。將制得的三維石墨烯材料通過水熱法與TiO2復合后，可以快速轉移TiO2經光照產生的光生載流子。納米TiO2具有傳統材料所不具備的特殊物理、化學特性，其化學穩定性高，無毒無污染，具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高等特點，以及其特有的三大效應:表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應。三維石墨烯材料，在結構上不同于ニ維的石墨烯，ニ維石墨烯易團聚，難分散，很難獲得高比表面積的材料，它具有三維空心多孔網狀結構，網壁為石墨烯，為層狀結構的石墨以及多孔的石墨碳泡沫，具有超低密度表面積、高導熱、耐高溫、耐腐蝕、延展性、柔韌性好等優點，單層透明且質量較高。人們越來越重視空氣質量指標和食品安全，為了去除空氣中甲醛等有害有機物和延長食品保鮮期，已經有人提出用碳吸附甲醛，提高空氣質量，用包裝技術和冷藏的方法來延長食品保鮮期。因為活性炭的結構特點是孔隙多，具有很強的吸附力，很多消毒面具就是利用了活性炭的這個特點制成的。最好選擇顆粒比較小的活性炭，顆粒越小吸附效果越好。但活性炭吸附甲醛，只能吸附，不能分解，甲醛仍然存在于空氣中，不能讓它徹底消失，并且活性炭可持續使用的時間很短。此外，食品中水果保鮮的普遍做法是在包裝上下功夫，使用真空袋包裝。用真空袋包裝雖然能夠起到一定的保鮮效果，但這種保鮮基本上是與氧氣隔絕，并不能起到真正的殺菌作用，一些水果在真空袋中保鮮，不能正常呼吸，最后也會導致變味。并且使用真空袋價格昂貴，成本高。而冷凍技術的缺陷在于食品在化凍過程中容易滋生細菌，食品表面的蛋白質會被破壞，營養價值和新鮮ロ味都大打折扣。本發明所采用的技術方案，能將甲醛、苯、甲苯、ニ甲苯、氨、こ烯、TVOC等有害物質和細菌、病毒等氧化分解成無害的CO2和H2O,從而起到浄化空氣和保鮮的作用。

發明內容
本發明的目的是提供一種應用高光催化效率的材料的裝置，這種裝置能夠實現在常溫下食物進行保鮮存放和除去室內有害甲醛。本發明提供ー種凈化空氣和保鮮裝置，包括鼓風裝置、光源、光催化降解裝置和外殼，所述鼓風裝置、光源、光催化降解裝置均與所述外殼固定，所述光源的一側設置光催化降解裝置，另ー側設置鼓風裝置，所述外殼開有通孔。在所述凈化空氣和保鮮裝置中設置加濕裝置。
在所述凈化空氣和保鮮裝置中設置加熱裝置。在所述光催化降解裝置中通入直流電流，所述電流為0.5A-1A。所述的光源為紫外光，優選汞燈或LED光源中的ー種，其中，所述的LED光源的波長為375 385納米。所述的鼓風裝置為低電壓電風扇，作用為推進空氣循環。所述的外殼的材質為不透光材料。所述光催化降解裝置包括基底層鎳網或銅網、外層TiO2納米球薄膜層和位于基底層和外層之間的中間層單層三維石墨烯層。所述的基底層的孔徑為0.01-0.6mm,孔徑優選0.01-0.1 mm。所述的外層中TiO2納米球的直徑為5-100 nm。所述光催化降解裝置通過以下步驟制備:
1)在保護氣和氫氣、800 1300°C條件下，去除基底層表面氧化物層后再通入碳源氣體，2-10分鐘后關閉碳源，將樣品迅速冷卻至室溫，關閉保護氣和氫氣；
2)冰浴下，將鈦酸四丁酯緩慢攪拌滴加到こ醇中，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液中，在160-220°C下水熱反應；
3)通入保護氣，將第二步反應得到的樣品清洗、干燥后加熱到40(T600°C反應，得到基底層/三維石墨烯/ TiO2納米球薄膜。步驟I中所述的去除時間為5-20分鐘，所述的碳源氣體選自甲烷、甲醇、こ醇或こ烷中的ー種或多種；所述的保護氣選自氬氣或氖氣；所述的碳源氣體為甲烷或こ烷時碳源氣體的流速為1-10 s.c.c.m.,優選3-7 s.c.c.m.;所述的碳源氣體為甲醇或こ醇時，用1-10 s.c.c.m.，優選3-7 s.c.c.m.的保護氣鼓泡；所述的氫氣的流速為100-300s.c.c.m.,優選150-250 s.c.c.m.;所述的保護氣流速為300-600 s.c.c.m.;所述的冷卻速率為 200-300°C /min。步驟2中所述的鈦酸四丁酯占こ醇質量的15-25% ;所述的こ醇溫度控制在0_5°C，所述的反應時間為4-24h。步驟3中所述的干燥溫度為50-80°C，所述的干燥條件為真空下，所述的干燥時間為3-4h ;所述的加熱溫度優選400°C，所述的反應時間為0.5-3小吋。本發明與現有技術相比，其顯著優點是:
1)提高了光催化效率，特別是LED光源作為光照條件，因此光催化效率在エ商業界提高了 8 10倍，比傳統的用碳吸附甲醛的效率提高了 16 20倍；
2)現有的直接將紫外燈光源直接照射在食物表面進行殺菌的方法，只能殺死紫外燈等光源直接照射面的菌群，而本發明的裝置可殺死密閉空間內物體表面的菌群；
3)實現了常溫保存食物，并且節能環保，安全實用；
4)運用該材料制成的保鮮儀器能夠有效殺菌，去除甲醛等有機物，保證空氣質量，還能夠殺菌消毒，延長食品保鮮期；
5)ニ氧化鈦納米球的制備中,控制滴加速率和滴加溫度,能夠使ニ氧化鈦生成大小均勻、比表面積大的球狀結構，且均勻分布于單層三維石墨烯表面，分散性好，既避免了自身粒子的團聚，也有效防止了石墨烯片層的重堆積，納米復合材料所特有的結構使其具有很好的熱穩定性和優異的光催化活性，在環境保護、功能復合材料和光催化等領域都有潛在的應用價值。


圖1是本發明所述裝置的結構示意圖。圖2是本發明所述光催化降解裝置3的結構示意圖。圖3是本發明的實施例1和對比例光催化降解甲醛效果圖。圖4是本發明的實施例1不同條件下的光催化降解甲醛效果圖(a改變光源，b改變溫度，c加入電流，d加入濕度)。
具體實施例方式以下結合附圖，詳細說明本發明的實施方式。本發明的原理是:納米TiO2光催化降解機理共分為8個步驟來完成光催化的過程:
當ー個具有hv能量大小的光子或者具有大于半導體禁帶寬度Eg的光子射入半導體時，一個電子由價帶(VB)激發到導帶(CB)，因而在導帶上產生ー個高活性電子(e_ )，在價帶上留下了ー個空穴(h +)，形成氧化還原體系。溶解氧及水和電子及空穴相互作用，最終產生高活性的羥基。OH —、0廠、OOH-自由基具有強氧化性，能把大多數吸附在TiO2表面的有機污染物降解為C02、H2O,把無機污染物氧化或還原為無害物。
權利要求
1.一種凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于包括鼓風裝置(I)、光源(2)、光催化降解裝置(3)和外殼，所述鼓風裝置(I)、光源(2)、光催化降解裝置(3)均與所述外殼固定，所述光源(2)的一側設置光催化降解裝置(3)，另ー側設置鼓風裝置(I)，所述外殼開有通孔。
2.根據權利要求1所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于所述光催化降解裝置(3)包括基底層(7)鎳網或銅網、外層(5)TiO2納米球薄膜層和位于基底層(7)和外層(5)之間的中間層(6)單層三維石墨烯層。
3.根據權利要求1所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于在所述凈化空氣和保鮮裝置中設置加濕裝置(4)。
4.根據權利要求1所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于在所述凈化空氣和保鮮裝置中設置加熱裝置。
5.根據權利要求1所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于在所述光催化降解裝置(3)中通入直流電流，所述電流為0.5A-1A。
6.根據權利要求1所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于所述的光源(2)為紫外光。
7.根據權利要求1或6所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于所述的光源優選汞燈或LED光源中的ー種，其中，所述的LED光源的波長為375 385納米。
8.根據權利要求1或2所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于所述的光催化降解裝置(3)中基底層(7)的孔徑為0.01-0.6mm ;外層(5)中TiO2納米球的直徑為5-100 nm。
9.根據權利要求1或2所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于所述的光催化降解裝置(3)通過以下步驟制備: 1)在保護氣和氫氣、800 1300°C條件下，去除基底層表面氧化物層后再通入碳源氣體，2-10分鐘后關閉碳源，將樣品迅速冷卻至室溫，關閉保護氣和氫氣； 2)冰浴下，將鈦酸四丁酯緩慢攪拌滴加到こ醇中，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液中，在160-220°C下水熱反應； 3)通入保護氣，將第二步反應得到的樣品清洗、干燥后加熱到40(T600°C反應，得到基底層/三維石墨烯/ TiO2納米球薄膜。
10.根據權利要求7所述的凈化空氣和保鮮裝置，其特征在于步驟I中所述的去除時間為5-20分鐘，所述的碳源氣體選自甲烷、甲醇、こ醇或こ烷中的ー種或多種；所述的保護氣選自氬氣或氖氣；所述的碳源氣體為甲烷或こ烷時碳源氣體的流速為1-10 s.c.c.m.；所述的碳源氣體為甲醇或こ醇時，用1-10 s.c.c.m.的保護氣鼓泡；所述的氫氣的流速為100-300 s.c.c.m.;所述的保護氣流速為300-600 s.c.c.m.;所述的冷卻速率為200-3000C /min ;步驟2中所述的鈦酸四丁酯占こ醇質量的15_25%，所述的こ醇溫度控制在0-5°C，所述的反應時間為4-24h ;步驟3中所述的干燥溫度為50-80°C，所述的干燥條件為真空下，所述的干燥時間為3-4h，所述的加熱溫度優選500°C，所述的反應時間為0.5-3小時。
全文摘要
本發明公開了一種凈化空氣和保鮮裝置，包括鼓風裝置、光源、光催化降解裝置和外殼，所述鼓風裝置、光源、光催化降解裝置均與所述外殼固定，所述光源的一側設置光催化降解裝置，另一側設置鼓風裝置，所述外殼開有通孔。該裝置提高了光催化效率，特別是LED光源作為光照條件，因此光催化效率在工商業界提高了8~10倍，比傳統的用碳吸附甲醛的效率提高了16~20倍；該裝置可殺死密閉空間內物體表面的菌群，實現了常溫保存食物，并且節能環保，安全實用。
文檔編號A23L1/015GK103084062SQ20131003248
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者許志, 魯兵安, 仇志銅, 徐濟安, 趙杰 申請人:江蘇蘇美侖智能科技有限公司