专利名称：光触媒滤材的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种光触媒滤材的制造方法，尤其涉及一种利用光沉积法将金 属改质沉积在光触媒滤材上的制造方法。
背景技术：
一般空气净化应用方面，大部分是使用活性碳以及沸石等吸附性材料进行 吸附，但是传统的化学活性碳滤材及沸石的生命周期短，对于分子量较低以及 浓度较低的污染气体吸附能力较差，且吸附饱和后容易失活且容易脱落，因此 需要经常性的更换滤网，导致成本提高，而该类吸附有污染物的滤网同时也是 有害废弃物，必须特别处理，否则会造成环境污染。
为解决传统采用活性碳及沸石材料净化所存在的缺失，因此有光触媒滤材
的产生，例如美国发明专利早期公开20030050196号[PHOTOCATALYST COMPOSITIONS AND METHODS FOR MAKING THE SAME],该案在多孔性材料上先 担载光触媒材料，再将金属含浸改质，此光触媒滤材二氧化钛容易脱落，且不 容易再生。
再如日本发明专利特开2000-107270号[ANTIMICROBIAL AND DEODORANT FILTER],该案利用不同结构的滤材进行担载光触媒粉体，再以含浸法使金属
银离子附着在光触媒粉体表面以提高性能，但是也有光触媒滤材二氧化钛容易 脱落，且不容易再生的缺点。
又如日本发明专利特开2000-070673号[ANTIBACTERIAL DEODORIZING PHOTOCATALYST TYPE FILTER AND ITS PRODUCTION]，该案是将光触媒粉体使 用银及铜金属以含浸法进行改质后，再制成滤材，经过金属改质后的光触媒粉 体能利用银离子大幅提高抗菌效能，但同样具有光触媒粉体容易脱落，且不容 易再生的缺点。
另如日本发明专利特开平11-276910号[AIR PURIFYING FILTER AND ITS PRODUCTION]，该案是将光触媒材料担载在压克力(Acrylic)或耐龙(Nylon)等不同材料滤网上，并且用过度金属进行改质以提高活性，惟，该案仅提出可以 金属改质的构想，并未提出如何进行金属改质的具体方法，此外，其同样具有 光触媒滤材二氧化钛容易脱落，且不容易再生的缺点。
据此可知，以金属对光触媒滤材进行改质的概念虽属现有技术，然就上述 现有技术的专利而言，其金属改质大多采用含浸法，普遍存在光触媒粉体容易 脱落，且滤材不容易再生的缺点；必须强调的是，于现有技术专利中，尚未见 利用光沉积法将金属沉积改质在光触媒滤材上的制造方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种光触媒滤材的制造方法，该光 触媒滤材具有良好的光触媒固定效果，具有高效能，能够有效地去除各种挥发 性有机气体(Volatile Organic Compounds, VOCs)、无机性气体及各种污染性 气体，其生命周期长、不容易失活，且可水洗再生使用。
为实现上述目的，本发明提出一种光触媒滤材的制造方法，其首先备置 一具有二氧化钛、氧化锌、二氧化锡其中之一或其混合物等光触媒材料的滤材， 而后再以银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)等金属以光沉积法将金属改质沉积在该光触 媒滤材上。
本发明提供的一种光触媒滤材的制造方法，其包含 制备一光触媒滤材；
利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上。
详细的来说，制备该光触媒滤材的方法，首先提供一滤材，该滤材可采用 不织布或是陶瓷等材料；该滤材涂布或含浸光触媒材料制成；
在本发明中，该滤材为可以任一比例的氧化铝与碳化硅掺混制成的多孔陶 瓷滤材，其孔隙度范围约介于5 50ppi之间；该滤材以含浸光触媒溶胶制成， 至于含浸的光触媒溶胶材料可采用二氧化钛、氧化锌、二氧化锡其中之一或其 混合物，其光触媒粒径约介于5nm lum之间，光触媒含量约介于0. 01wt% 50wt9d之间。
利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上，首先需配置金属盐类水 溶液；可采用银(Ag)、金(An)、铂(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、 铁(Fe)、钌(Ru)、铌(Nb)、铱(Ir)、钒(V)等金属材料；再将光触媒滤材含浸
5于金属盐类水溶液进行光沉积反应；浸于金属盐类水溶液的光触媒滤材所含的 光触媒经由紫外光照射后会产生活性电子；该活性电子会使该金属盐类水溶液 中所含的金属离子产生还原反应，并沉积于该光触媒滤材表面，其后再将光触 媒滤材重复水洗及离心，最后干燥以得到改质后的光触媒滤材。
要强调的是，本发明提供的一种光触媒滤材的制造方法，可为任一现有技 术或市售担载有光触媒的滤材，利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材 上
综上所述，本发明所提出的光触媒滤材的制造方法，该光触媒滤材具有良 好的光触媒固定效果，具有高效能，能够有效地去除各种挥发性有机气体 (Volatile Organic Compounds, V0Cs)、无机性气体及各种污染性气体，其生 命周期长、不容易失活，且可水洗再生使用，确实可改善传统光触媒滤材所存 在的光触媒吸附量少、容易脱落，且不易再生等缺失。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1为本发明的制造流程图2为本发明置备光触媒滤材的制造流程图3为本发明利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上的制造流 程图4为未经金属沉积改质的光触媒滤材对硫化氢浓度去除效果的测试曲 线图。
图5为利用本发明经金属沉积改质的光触媒滤材对硫化氢浓度去除效果 的测试曲线图6为未经金属沉积改质的光触媒滤材，与不同金属改质的光触媒滤材的 光催化活性；
图7为显示本发明新品以及经由水洗再生后对于氮氧化物(NOx)去除效果
的比较图。
其中，附图标记
100-光触媒滤材的制造方法1 io-制备光触媒滤材的制造步骤及流程
111、 112、 113、 114-制备光触媒滤材的制造步骤 120-利用光沉积法将金属改质沉积在光触媒滤材上的制造步骤及流程 121、 122、 123、 124-利用光沉积法将金属改质沉积在光触媒滤材上的制 造步骤
具体实施例方式
以下将参照随附的附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功 效，而以下附图所列举的实施例仅为辅助说明，以利贵审查委员了解，但本案 的技术手段并不限于所列举附图。
请参阅图l所示，本发明提供的一种光触媒滤材的制造方法100，其包含
两主要步骤
步骤110:制备一光触媒滤材；
步骤120:利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上。 关于步骤110制备该光触媒滤材的方法，首先提供一滤材，该滤材可采用 不织布或是陶瓷等材料；该滤材系涂布或含浸光触媒材料制成光触媒滤材；在 此仅针对含浸光触媒溶胶的工艺说明该光触媒滤材的备置程序，请参阅图2 所示，其包含
步骤lll:提供一滤材，该滤材可采用不织布或是陶瓷等材料；在本实施 例中，该滤材系为一多孔陶瓷材料，该多孔陶瓷滤材为任一比例的氧化铝与碳 化硅掺混制成，其孔隙度范围约介于5 50ppi之间；
步骤112:将滤材含浸于光触媒溶胶中；该滤材可为氧化铝与碳化硅掺混 制成的多孔陶瓷滤材，其孔隙度范围约介于5 50ppi之间；至于含浸的光触 媒溶胶材料可采用二氧化钛、氧化锌、二氧化锡其中之一或其混合物，其光触 媒粒径约介于5nm lum之间，光触媒含量约介于0. 01wt。/c) 50wt。/()之间；该滤
材尺寸、光触媒溶胶量及含浸时间依实际所需而设计，在本实施例中，所使用 的光触媒溶胶为本发明人提出的中国台湾专利证号1230690与1280893中所述
的方法制备而得，例如，可采用尺寸约为30*30*2 cm3的陶瓷滤材含浸于约二
十千克的该光触媒溶胶中约五分钟；使该光触媒溶胶均匀填充该陶瓷滤材孔步骤113:将含浸有该光触媒溶胶的该滤材向上拉伸，使其脱离液面后静 置；至于该滤材向上拉伸的速度及静置时间依实际所需而设计，在本实施例中， 上述尺寸约为30*30*2 ，3的陶瓷滤材含浸于约二十千克的光触媒溶胶中约五 分钟后，可该将含浸有光触媒溶胶的陶瓷滤材以每分钟约1 20厘米的速度向 上拉伸，使其脱离液面后静置约五分钟；使光触媒溶胶均匀布满该陶瓷滤材表 面，且可使该陶瓷滤材表面多余的光触媒溶胶滴落；
步骤114:将含浸有光触媒溶胶的滤材以压縮空气吹干后，再加热烘干； 该加热温度与加热时间依实际所需而设计，以上述尺寸约为30*30*2 cm3的陶 瓷滤材而言，经以压縮空气吹干后，放入烘箱中以摄氏约i50 600度加热约 4 24小时，可使光触媒固定于陶瓷滤材表面；如此即完成光触媒滤材的备置 程序。
要说明的是，虽然在本实施例中，光触媒滤材是以含浸法制备而成，然而， 任何制法制成的光触媒滤材，都可使用步骤120进行光沉积法将金属改质沉积 在该光触媒滤材上。
关于图1该步骤120，利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上， 请参阅图3所示，其包含
步骤121:配置金属盐类水溶液；可采用银(Ag)、金(AU)、铂(Pt)、钯(Pd)、 铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、钌(Rn)、铌(Nb)、铱(Ir)、钒(V)等金属 材料；以银(Ag)为例，可秤取硝酸银金属盐类的重量，调配金属离子浓度比 约介于0. 005 1N间、酸碱值约介于PH6 12间的金属盐类水溶液，在本实施 例中，酸碱值以PH7 9为较佳；
步骤122:将光触媒滤材含浸于金属盐类水溶液进行光沉积反应；将图1 步骤110所备置的光触媒滤材含浸于步骤121所配置的金属盐类水溶液中，再 利用含紫外光的高压汞灯、黑灯管、发光二极管与杀菌灯管等光源系统照射以 进行光沉积反应，该紫外光波长低于390nm，且照射于该光触媒滤材表面的紫 外光强度高于0. 2mW/cm2;该紫外光照射时间是实际所需而定，约介于0. 5 12小时之间；浸于金属盐类水溶液的光触媒滤材所含的光触媒经由紫外光照 射后会产生活性电子；该活性电子会使该金属盐类水溶液中所含的金属离子产 生还原反应，并沉积于该光触媒滤材表面；
步骤123:将光触媒滤材重复水洗及离心；依实际所需而设计，例如，可
8重复水洗及离心约2 5次；至此，即可完成金属改质该光触媒滤材的步骤； 步骤124:最后，再将改质的光触媒滤材进行干燥以得到成品；其干燥温
度与时间依实际所需而设计，例如，可设置于摄氏60 100度下干燥4 24小时。
请参阅图4及图5所示，可明显对照出本发明所提供的经金属沉积改质的 光触媒滤材对硫化氢气体浓度去除效果。
首先请参阅图4，其通过一光触媒空气净化活性系统测试含有硫化氢气体 的空气，该类空气净化系统通常由测试气体供应系统、光触媒反应器、氮氧化 物分析仪所构成，将测试气体输入设置有光触媒滤材的光触媒反应器中，同时 以紫外光照射后输出，再以氮氧化物分析仪分析输出气体的成分，有关该类空 气净化系统为本领域技术人员所熟知，在此不予贅述其结构及作用原理；如图 4所示，其中，a线表示紫外光开启的状态，b线表示紫外光关闭的状态，该 系统使用现有技术中的传统光触媒滤材进行测试，针对具有硫化氢的气体，其 硫化氢浓度约为l.Oppm左右，于紫外光开启后，硫化氢浓度呈现下降，由 1.0ppm下降至大约0.6ppm，于经过一小时将紫外光关闭的过程中，该硫化氢 浓度约保持于O. 6ppm左右。
采用与上述相同的测试系统，使用本发明所提供的经金属沉积改质的光触 媒滤材，如图5所示，其中，c线表示紫外光开启的状态，d线表示紫外光关 闭的状态，当紫外光开启后，硫化氢浓度急速下降，由大约l.Oppm下降至 0. 05ppm左右，约经过一小时将紫外光关闭后，硫化氢浓度仍可呈现持续下降， 使硫化氢浓度小于0.05ppm;与图4相对照，本发明所提出的经金属沉积改质 的光触媒滤材，对硫化氢气体有良好的吸附性与光催化去除效果，可有效降低 硫化氢浓度，达到空气净化效果。
如前所述，本发明用以改质沉积于光触媒滤材的金属可采用银(Ag)、金 (Au)、销(Pt)、钯(Pd)、铜(Cu)等许多种类，请参阅图6，其显示未经由金属 改质的光触媒滤材以及不同金属改质的光触媒滤材对于甲苯气体的光催化活 性，该光触媒滤材采用二氧化钛为光触媒；其中，未经由金属改质的二氧化钛 滤材，其光催化活性约为2.0umol/5h;经银(Ag)改质的二氧化钛滤材可提高 光催化活性至3. 2 !x mol/5h左右；经铂(Pt)改质的二氧化钛滤材可提高光催化 活性至3. 7 ii mol/5h左右；经钯(Pd)改质的二氧化钛滤材可提高光催化活性至4.0ixmol/5h左右；不同改质金属所呈现的效果不同，可依实际所需净化的污 染气体种类不同而设计。
由于本发明的改质金属沉积于光触媒滤材表面，因此与光触媒滤材具有良 好的结合性，请参阅图7，其显示具有氮氧化物(N(X)污染物的光触媒滤材，经 由水洗后即可再生恢复活性，再生次数0代表全新的金属改质光触媒滤材对于 氮氧化物的去除量约为17umol/50cm75h;而经由水洗再生次数无论一次或两 次，均可将回性恢复至初始状态，其对于氮氧化物的去除效果可维持与新品一 样，显示所制备的光触媒滤材有良好的光催化活性与固定化效果。
综上所述，本发明所提出的光触媒滤材的制造方法，该光触媒滤材具有良 好的光触媒固定效果，能够有效地去除各种挥发性有机气体(Volatile Organic Compounds, V0Cs)、无机性气体及各种污染性气体，其生命周期长、 不容易失活，且可水洗再生使用，确实可改善传统光触媒滤材所存在的光触媒 吸附量少、容易脱落，且不易再生等缺失。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1. 一种光触媒滤材的制造方法，其特征在于，包含提供一光触媒滤材；利用光沉积法将金属改质沉积在该光触媒滤材上；其步骤包含配置金属盐类水溶液；将该光触媒滤材含浸于金属盐类水溶液进行光沉积反应；将该已沉积完成的光触媒滤材重复水洗及离心；干燥。2. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该金属盐类水溶液的金属离子浓度比约介于0.005～1N之间。
2. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该金属盐 类水溶液的金属离子浓度比约介于O. 005 1N之间。
3. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该金属盐 类水溶液的酸碱值约介于PH6 12之间。
4. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该沉积反 应是将含浸于金属盐类水溶液中的光触媒滤材设置于光源系统下照射以进行 光沉积反应，该光源系统可采用提供紫外光的高压汞灯、黑灯管、发光二极管 与杀菌灯管。
5. 根据权利要求4所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该紫外光 波长低于390nm。
6. 根据权利要求4所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，照射于该 光触媒滤材表面的紫外光强度高于0. 2mW/cm2。
7. 根据权利要求4所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该紫外光 照射时间介于0. 5 12小时之间。
8. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，其是将光 触媒滤材重复水洗及离心2 5次。
9. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，其是将改 质的光触媒滤材设置于摄氏60 100度下干燥4 24小时得到成品。
10. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该改 质光触媒滤材的金属可采用银、金、铂、钯、铜、镍、钴、铁、钌、铌、铱、 钒等其中之一。
11. 根据权利要求1所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，提供 该光触媒滤材系以含浸法制成，其步骤包含提供一滤材，该滤材可采用不织布或是陶瓷等材料； 将该滤材含浸于一光触媒溶胶中； 将含浸有该光触媒溶胶的该滤材脱离液面后静置； 将含浸有该光触媒溶胶的该滤材以压縮空气吹干后，并加热烘干。
12. 根据权利要求11所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该滤 材可为氧化铝与碳化硅掺混制成的多孔陶瓷滤材，该多孔陶瓷滤材的孔隙度范 围约介于5 50ppi之间。
13. 根据权利要求11所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，该光 触媒溶胶的材料可采用二氧化钛、氧化锌、二氧化锡其中之一或其混合物，该 光触媒溶胶中的光触媒含量约介于0. 01wa 50W/。之间；该光触媒溶胶中的 光触媒粒径约介于5nm lum之间。
14. 根据权利要求ll所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，其是 将尺寸约为30*30*2 cm3的陶瓷滤材含浸于约二十千克的光触媒溶胶中约五分 钟。
15. 根据权利要求14所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，其是 将含浸有光触媒溶胶的陶瓷滤材以每分钟约1 20厘米的速度向上拉伸，其脱 离液面后静置约五分钟。
16. 根据权利要求15所述的光触媒滤材的制造方法，其特征在于，其是 将含浸有光触媒溶胶的陶瓷滤材以压縮空气吹干后，以摄氏约150 600度加 热约4 24小时，使光触媒固定于陶瓷滤材表面。
全文摘要
本发明公开了一种光触媒滤材的制造方法，其首先制备一具有二氧化钛、氧化锌、二氧化锡其中之一或其混合物等光触媒材料的滤材，而后再以银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)等金属以光沉积法改质该光触媒滤材；借此使得该光触媒滤材具有良好的光触媒催化活性，能够有效地去除各种挥发性有机气体、无机性气体及各种污染性气体，其生命周期长、不容易失活，且可水洗再生使用。
文档编号B01J37/00GK101480624SQ20081000233
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者刘淑铃, 曾尧宣, 郭建生, 黄嘉宏, 黄珧玲 申请人:财团法人工业技术研究院