CN106582265A - 一种光催化氧化的空气净化装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光催化氧化的空气净化装置和方法，包括静电除尘模块、高能紫外灯光催化模块和风机，所述静电除尘模块上设有高压静电除尘器；光催化剂层是以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，利用静电除尘模块和光催化模块协同作用来高效净化复合空气污染物，解决了传统空气净化功能单一、结构复杂、能耗高，降解不彻底，存在二次污染等问题，矿化率高、降解彻底、高效稳定。

Description

一种光催化氧化的空气净化装置和方法
技术领域
本发明属于空气净化设备技术领域，更具体地，涉及一种光催化氧化的空气净化装置和方法。
背景技术
我国每年由室内空气污染引起的死亡人数已达11.1万人。夏天高温条件下，空气中光化学反应增强，会产生较多的细小颗粒的二次污染物；而因为湿度大，低层风速小，空气中的污染物会和水分相结合，PM2.5非常容易积累且不易扩散，“夏季雾霾”就产生了。相比秋冬季节，夏季雾霾对肺部的伤害会更严重，因为气温高容易孳生细菌，这些细菌会黏附在空气中的小颗粒上，悄无声息地溜进人们的呼吸道，危及健康。此外监测显示，2016年的“臭氧”成首要污染物的次数在加剧，加拿大职业健康与安全中心（CCOHS）提出，臭氧会刺激和损害鼻粘膜和呼吸道，引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛，哮喘。并有可能导致肺功能减弱、肺气肿和肺组织损伤，且这些损伤往往是不可修复的。空气污染物呈现复合型特点，污染物包括颗粒物、气态分子和微生物病毒等。但目前空气净化技术功能单一、功效有限，主要集中于颗粒物去除，而对于致癌、致病的苯系物和甲醛等人体危害更严重的气态污染物以及传染性病菌缺乏有效及经济的方法消除。如吸附法仅能对部分气态污染物进行富集而非降解，吸附饱和后无法继续工作，且易滋生细菌。近年新兴的负离子技术亦仅能去除可吸入颗粒物，而等离子体技术存在能耗高和臭氧副产物等不足。单独UV或臭氧技术是常见的空气消毒方法，但其氧化能力有限，无法杀灭许多顽固细菌病毒和降解气体分子污染物。此外，UV存在无法照射到区域，而臭氧残余若不消除会产生二次污染。现有技术均存在固有缺陷，要实现对复合污染物的处理需要结合大量的处理手段，结构复杂且成本较高，难以满足当前空气污染净化的迫切要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种光催化氧化的空气净化装置。
本发明的第二个目的是提供一种光催化氧化的空气净化方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：
一种光催化氧化的空气净化装置，依次包括静电除尘模块、高能紫外灯、光催化模块和风机，所述静电除尘模块上设有高压静电除尘器；所述光催化剂模块是以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。
所述光催化剂层在室温下能够通过光催化、臭氧催化氧化、常温纳米催化氧化甲醛、臭氧分解来净化室内空气中的苯系物、甲醛等挥发性气态污染物和臭氧污染物，同时杀灭细菌、病毒，并且无紫外光和臭氧条件下，同样能够常温下催化氧化甲醛。
优选地，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的10～60%。
优选地，所述光催化剂层的制备方法包括以下步骤：
（1）可溶性锰氧化物溶于第一份无水乙醇中，加入吸附材料，充分搅拌；然后加入钛酸四丁酯、抑制剂和可溶性贵金属前驱体，充分搅拌得溶液A；
（2）取第二份无水乙醇，和水混合得溶液B，将溶液B滴入剧烈搅拌的溶液A中得凝胶；
（3）将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；
（4）悬浮液中加入液态还原剂进行还原反应，反应后将得到的悬浊液进行固液分离，将固体材料烘干后即得气态污染物的净化材料。
步骤（1）中可溶性锰氧化物溶于无水乙醇中，再加入吸附材料，该步骤能够保证后面钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，步骤（1）中抑制剂的作用主要是用于缓解钛醇盐的水解速度，溶液B滴入溶液A中，使得钛醇盐与水发生水解反应，同时也发生失水和失醇缩聚反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶；步骤（3）的陈化可以使得溶胶形成三维网络而成为凝胶，烘干可除去水分和有机溶剂，本发明主要是在后面还加入了液态的还原剂，还原后的还原态贵金属形成的催化剂能够显著提高催化性能和选择性能。
优选地，步骤（1）中第一份无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为2～16：1；所述钛酸四丁酯与抑制剂的体积比为5～150：1。
优选地，步骤（2）中第二份无水乙醇与水的体积比为1～5：1，所述第二份乙醇与步骤（1）中钛酸四丁酯的体积比为0.1～4：1。
优选地，步骤（1）所述可溶性锰氧化物选自乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种或者两种，或者两种以上。
优选地，步骤（1）所述可溶性贵金属前驱体为可溶性的氯盐或者氯酸盐，所述的抑制剂选自盐酸、醋酸、硝酸、三乙醇胺、乙酰丙酮中的一种或者两种，或者两种以上。
优选地，步骤（4）所述液态还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼、抗坏血酸、甲醛、甲醇和乙醇中的一种或者两种，或者两种以上。
优选地，步骤（3）中所述的陈化温度为常温，时间为10小时以上，更优选地陈化时间为12～15小时；所述的烘干温度不低于100℃，更优选地为100～120℃，时间为10小时以上，更优选地为10～12小时。
优选地，步骤（3）中所述的焙烧温度不低于300℃，更优选地为300～600℃。时间为2小时以上，更优选地为3～5小时。
优选地，所述吸附材料选自活性炭、沸石、碳纤维、二氧化硅、活性氧化铝或碳分子筛，吸附材料的形态优选为粉末、颗粒、柱状或蜂窝状。
优选地，所述高能紫外灯均为254nm的紫外灯或185nm紫外灯；当气态污染物严重时优先选择185nm紫外灯。
优选地，所述高压静电除尘器上还设有静电场高压控制调节器，所述高压静电除尘器的电压为3～20kv。
优选地，所述光催化模块可设置单独控制开关，并呈抽屉式结构，根据空气污染特征，关闭或取出相应模块。
本发明还提供利用所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法，包括以下步骤：
S1. 含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块，颗粒物经过高压静电场时在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧分解污染物；
S3. 残余污染物经过光催化模块，高能紫外灯直接裂解污染物，同时产生一定量臭氧，该臭氧同高压静电除尘模块产生的臭氧以及空气中的臭氧经过光催化剂层时，在臭氧催化氧化、臭氧强化的光催化氧化的协同作用下被彻底矿化成CO2和H2O，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除。
当空气中污染物包含颗粒物、低浓度甲醛、苯系物等挥发性有机污染物、臭氧、细菌、病毒等多种复合型污染物时，利用所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法，包括以下步骤：
S1. 当高能紫外灯处于关闭状态时，含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块，颗粒物经过高压静电场时，在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电时的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧，用于氧化污染物，所述臭氧和空气中存在的臭氧经过光催化剂模块时被催化分解成高活性氧自由基和氧气，以进一步氧化污染物质，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除，同时残余臭氧被完全利用和消除。
当空气中污染物只包含低浓度甲醛挥发性有机污染物或甲醛和臭氧两种复合型污染物时，利用所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法包括以下步骤：
S1. 当高压静电除尘器和高能紫外灯同时处于关闭状态时，仅仅开启风机，含低浓度甲醛挥发性有机污染物或含有甲醛和臭氧两种复合型污染物的污染空气进入关闭状态的静电除尘模块；
S2. 臭氧和甲醛污染物经过光催化模块，甲醛在光催化剂层作用下直接被常温纳米催化氧化和臭氧催化氧化，彻底矿化成CO2、H2O和O2，同时臭氧被完全利用和消除。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种光催化氧化的空气净化装置，依次包括静电除尘模块、高能紫外灯、光催化模块和风机，所述静电除尘模块上设有高压静电除尘器；所述光催化剂模块是以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上；即利用臭氧催化、光催化和臭氧分解、甲醛常温纳米催化氧化协同作用来高效净化复合空气污染物，解决了传统空气净化功能单一、结构复杂、能耗高，降解不彻底，存在二次污染等问题，充分利用臭氧催化氧化的高效矿化作用，避免臭氧资源的浪费，具有结构简单、高效稳定、能耗低、无二次污染、净化能力强等优点，该装置根据空气污染物种类、浓度高低，操作简单，运行能力具有可调节性，可广泛应用于用于室内空气净化领域和工业有机废气领域。
利用所述装置进行空气净化的方法，解决了高压静电除尘器臭氧副产物潜在风险等问题，同时避免大气中和高压静电除尘器中臭氧副产物资源的浪费；利用静电臭氧催化协同光催化的多重效应，高效利用真空紫外灯的光降解、光催化，自由基和臭氧氧化、甲醛常温纳米催化氧化、臭氧催化氧化和分解的协同作用，矿化率高、降解彻底、高效稳定。
附图说明
图1为实施例6所述装置结构示意图。
附图标记说明：1-静电除尘模块；2-高能紫外灯；3-光催化模块；4-风机。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤、条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。若无特别说明，实施例中所用的实验方法均为本领域技术人员所熟知的常规方法和技术，试剂或材料均为通过商业途径得到。
实施例1 0.1%Pt-0.1%MnO-40%TiO2-AC（T400）
一种气态污染物的空气净化材料，以活性炭为载体，其他组分占吸附材料按质量分数含有：二氧化钛40%；氧化锰0.1%；铂0.1%。
具体制备步骤如下：将0.0134g乙酸锰溶于15mL无水乙醇中，然后加入3g活性炭，充分搅拌；加入2.5mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL，0.01M 氯铂酸溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和0.7mL纯水混合制成B溶液；将B溶逐渐滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化12h，然后在120℃烘干11h。将烘干的材料放入马弗炉，在400℃焙烧3小时。然后将材料制成悬浊液，加入硼氢化钠还原，固液分离后，在100℃中烘干6小时，得到0.1%铂-0.1%氧化锰-40%二氧化钛-活性炭复合催化剂（催化剂1，记为T400）。
实施例2 0.1%Pt-1%MnO-60%TiO2-AC（T600）
一种除气态污染物的空气净化材料，以活性炭为载体，其他组分占吸附材料按质量分数含有：二氧化钛 60%；氧化锰1%；铂 0.1%。
具体制备步骤如下：将0.1338g乙酸锰溶于19mL无水乙醇中，然后加入3g粉末活性炭，充分搅拌；加入7.2mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩尔浓度为0.01mol/L氯铂酸溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和1mL纯水混合制成B溶液；将B溶逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化14h，然后在120℃烘干12h。将烘干的材料放入马弗炉，在600℃焙烧3小时。然后将材料制成悬浊液，加入硼氢化钾还原，固液分离后，在100℃中烘干8小时，得到0.1%铂-1%氧化锰-60%二氧化钛-活性炭复合催化剂（催化剂2，记为T600）。
实施例3 0.5%Pd-0.1%MnO-20%TiO2-沸石（T500）
一种除气态污染物的空气净化材料，以沸石为载体，其他组分占吸附材料按质量分数含有：二氧化钛 20%；氧化锰0.1%；钯 0.5%。
具体制备步骤如下：将0.0134g乙酸锰溶于15mL无水乙醇中，然后加入3g沸石，充分搅拌；加入2.6mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，6.3mL，0.0242M氯化钯水溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和0.7mL纯水混合制成B溶液；将B溶液逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化12h，然后在120℃烘干10h。将烘干的材料放入马弗炉，在500℃焙烧4小时，然后将材料制成悬浊液，加入水合肼还原，固液分离后，在110℃中烘干6小时，得到0.5%钯-0.1%氧化锰-20%二氧化钛-沸石复合催化剂（催化剂3，记为T500）。
实施例4 1%Au-2%MnO-30%TiO2-碳分子筛（T300）
一种除气态污染物的空气净化材料，以碳分子筛为载体，其他组分占吸附材料按质量分数含有：二氧化钛 30%；氧化锰 2%；金1%。
具体制备步骤如下：将0.2677g乙酸锰溶于15mL无水乙醇中，然后加入3g碳分子筛，充分搅拌；加入3.85mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，15.15mL，0.01M氯金酸水溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和1mL纯水混合制成B溶液；将B溶逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化13h，然后在120℃烘干11h。将烘干的材料放入马弗炉，在300℃焙烧4小时，然后将材料制成悬浊液，加入甲醛水溶液还原，固液分离后，在120℃中烘干10小时，得到1%金-2%氧化锰-30%二氧化钛-碳分子筛复合催化剂（催化剂4，记为T300）。
实施例 5 UV+光催化剂
将实施例1到实施例4制备得到的催化剂与185nm紫外灯配合使用，构成光催化体系，提高降解气态污染物的效率。
对比例1
一种除气态污染物的空气净化材料，以沸石为载体，其他组分占吸附材料按质量分数含有：氧化锰 0.1%。
具体制备步骤如下：用去离子水溶解0.0134g乙酸锰前驱体，在搅拌状态下，往前驱体溶液中倒入3g 沸石，使其呈浆液状态，并在搅拌条件下浸渍12 h；在烘箱100 ℃的条件，进行干燥，保持12h，将其中的水分充分蒸发；将干燥的催化剂置于马弗炉，在550℃下焙烧3h。
将实施例1到实施例5和对比例1制备得到的催化剂以及活性炭进行活性评价。催化剂的性能测试在连续流动的玻璃管反应器（管径8mm）上进行，光催化测试在反应器外面放置两支4W紫外灯。选取20～40目1g的催化剂颗粒进行性能评价。进气流量为1L/min，室内臭氧浓度为90～200ppb，混合气体中甲醛浓度为10ppm，苯浓度20ppm，甲苯浓度20ppm。反应器出口甲醛浓度用甲醛分析仪（PPM-400，英国PPM公司），苯和甲苯浓度用气相色谱（GC-9790 plus，中国福立），臭氧浓度检测用臭氧分析仪（model49i，ppb美国热电公司）。测试的结果如表1所示。从表1可看出，在常温无紫外条件下，甲醛的转化率>85%（催化氧化为CO2和水），苯去除和甲苯去除以吸附去除为主，并且是不断在衰减。配合紫外灯使用后，甲醛去除率维持在 88%以上，苯的去除率长时间稳定维持在80%以上，甲苯的去除率可达85%以上。因此，本发明所制得的催化剂对气态污染物具有良好的净化效果。
对比例2
本对比例的催化剂的具体制备步骤如下：将0.2677g乙酸锰溶于15mL无水乙醇中，然后加入3g碳分子筛，充分搅拌；加入3.85mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，15.15mL，0.01M氯金酸水溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和1mL纯水混合制成B溶液；将B溶逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化13h，然后在120℃烘干11h。将烘干的材料放入马弗炉，在300℃焙烧4小时即得。
利用本对比例获得的催化剂进行活性评价，评价方法同上，其结果表明：氧化态的复合催化剂对苯、甲苯的降解性能基本和实施例4持平，但是甲醛的去除率急剧下降，低至41%。
对比例3
本对比例的催化剂的具体制备步骤如下：将0.1338g乙酸锰溶于19mL无水乙醇中，充分搅拌；加入7.2mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩尔浓度为0.01mol/L氯铂酸溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇和1mL纯水混合制成B溶液；将B溶逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；然后将3g活性炭加入溶胶。将上述所得的材料在常温下陈化14h，然后在120℃烘干12h。将烘干的材料放入马弗炉，在600℃焙烧3小时。然后将材料制成悬浊液，加入硼氢化钾还原，固液分离后，在100℃中烘干8小时，得到复合催化剂，结果发现：形成溶胶后再加入吸附材料，导致吸附材料和其他组分负载不均匀，很容易脱落，活性炭表面基团没发生明显变化，其吸附性能和负载型二氧化钛催化氧化不能形成协同作用，因此其降解性能大大下降。
对比例4
本对比例的催化剂的具体制备步骤如下：将0.1338g乙酸锰溶于19mL无水乙醇中，然后加入3g粉末活性炭，充分搅拌；加入7.2mL钛酸四丁酯，0.1mL浓盐酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩尔浓度为0.01mol/L氯铂酸溶液，充分搅拌，记为A溶液；取1mL无水乙醇、1mL纯水和硼氢化钾水溶液混合制成B溶液；将B溶逐渐液滴入剧烈搅拌的A溶液，搅拌至凝胶状态；将上述所得的材料在常温下陈化14h，然后在120℃烘干12h。将烘干的材料放入马弗炉，在600℃焙烧3小时得到复合催化剂，结果发现：所制得催化剂团聚现象明显，颗粒变大，比表面积变小，导致催化剂吸附性能大大下降，在复合催化剂表面的催化氧化能力也下降。
实施例6 光催化氧化的空气净化装置
如图1所示，该装置从左边至右边依次包括静电除尘模块1、高能紫外灯2、光催化模块3和风机4，所述静电除尘模块1上设有高压静电除尘器；本实施例所述高能紫外灯2为254nm的紫外灯或185nm紫外灯，当气态污染物严重时优先选择185nm紫外灯。
本实施例所述光催化剂层为实施例1～4所制备得到的催化剂。
实施例7 利用实施例6所述装置进行空气净化的方法
当空气中污染物包含颗粒物、较高浓度甲醛、苯系物等挥发性有机污染物、臭氧、细菌、病毒等多种复合型污染物时，采用图1所述装置进行光催化氧化的空气净化方法，包括如下步骤：
S1. 含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块1，颗粒物经过高压静电场时在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧分解污染物；
S3. 残余污染物经过光催化模块3，高能紫外灯2直接裂解污染物，同时产生一定量臭氧，该臭氧同高压静电除尘模块产生的臭氧以及空气中的臭氧经过光催化剂层时，在臭氧催化氧化、臭氧强化的光催化氧化的协同作用下被彻底矿化成CO2和H2O，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除。
实施例8 利用实施例6所述装置进行空气净化的方法
当空气中污染物包含颗粒物、低浓度甲醛、苯系物等挥发性有机污染物、臭氧、细菌、病毒等多种复合型污染物时，采用图1所述装置进行静电臭氧催化协同光催化氧化的空气净化方法，包括如下步骤：
S1. 当高能紫外灯处于关闭状态时，含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块1，颗粒物经过高压静电场时，在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电时的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧，用于氧化污染物，所述臭氧和空气中存在的臭氧经过光催化剂模块3时被催化分解成高活性氧自由基和氧气，以进一步氧化污染物质，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除，同时残余臭氧被完全利用和消除。
实施例9 利用实施例6所述装置进行空气净化的方法
当空气中污染物只包含低浓度甲醛挥发性有机污染物或甲醛和臭氧两种复合型污染物时，采用图1所述装置进行光催化氧化的空气净化方法，包括如下步骤：
S1. 当高压静电除尘器和高能紫外灯2同时处于关闭状态时，仅仅开启风机4，含低浓度甲醛挥发性有机污染物或含有甲醛和臭氧两种复合型污染物的污染空气进入关闭状态的静电除尘模块1；
S2. 臭氧和甲醛污染物经过光催化模块3，甲醛在光催化剂层作用下直接被常温纳米催化氧化和臭氧催化氧化，彻底矿化成CO2、H2O和O2，同时臭氧被完全利用和消除。

Claims (9)

1.一种光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，依次包括静电除尘模块（1）、高能紫外灯（2）、光催化模块（3）和风机（4），所述静电除尘模块（1）上设有高压静电除尘器；所述光催化模块（3）是以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。
2.根据权利要求1所述的光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，所述光催化剂层的制备方法包括以下步骤：
（1）可溶性锰氧化物溶于第一份无水乙醇中，加入吸附材料，充分搅拌；然后加入钛酸四丁酯、抑制剂和可溶性贵金属前驱体，充分搅拌得溶液A；
（2）取第二份无水乙醇，和水混合得溶液B，将溶液B滴入剧烈搅拌的溶液A中得凝胶；
（3）将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；
（4）悬浮液中加入液态还原剂进行还原反应，反应后将得到的悬浊液进行固液分离，将固体材料烘干后即得气态污染物的净化材料。
3.根据权利要求2所述的光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，步骤（1）中第一份无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为2～16：1；所述钛酸四丁酯与抑制剂的体积比为5～150：1。
4.根据权利要求2所述光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，步骤（2）中第二份无水乙醇与水的体积比为1～5：1，所述第二份乙醇与步骤（1）中钛酸四丁酯的体积比为0.1～4：1。
5.根据权利要求1所述的光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，所述高能紫外灯（2）均为254nm的紫外灯或185nm紫外灯。
6.根据权利要求1所述的光催化氧化的空气净化装置，其特征在于，所述高压静电除尘器的电压为3～20kv。
7.利用权利要求1至6任一项所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块（1），颗粒物经过高压静电场时在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧分解污染物；
S3. 残余污染物经过光催化模块（3），高能紫外灯（2）直接裂解污染物，同时产生一定量臭氧，该臭氧同高压静电除尘模块产生的臭氧以及空气中的臭氧经过光催化剂层时，在臭氧催化氧化、臭氧强化的光催化氧化的协同作用下被彻底矿化成CO2和H2O，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除。
8.利用权利要求1至6任一项所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 当高能紫外灯处于关闭状态时，含颗粒物、微生物、臭氧、挥发性有机气体的污染空气进入静电除尘模块（1），颗粒物经过高压静电场时，在电晕放电过程中被荷电，趋向收尘极的表面而放电沉积；
S2. 空气中的水分、氧气在电晕放电时的强电场作用下，高能电子与水分子的碰撞反应，以及激发态氧与水分子的电荷转移反应产生羟基自由基和臭氧，用于氧化污染物，所述臭氧和空气中存在的臭氧经过光催化剂模块（3）时被催化分解成高活性氧自由基和氧气，以进一步氧化污染物质，甲醛还可以通过常温纳米催化氧化路径得以去除，同时残余臭氧被完全利用和消除。
9.利用权利要求1至6任一项所述光催化氧化的空气净化装置进行空气净化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 当高压静电除尘器和高能紫外灯（2）同时处于关闭状态时，仅仅开启风机（4），含低浓度甲醛挥发性有机污染物或含有甲醛和臭氧两种复合型污染物的污染空气进入关闭状态的静电除尘模块（1）；
S2. 臭氧和甲醛污染物经过光催化模块（3），甲醛在光催化剂层作用下直接被常温纳米催化氧化和臭氧催化氧化，彻底矿化成CO2、H2O和O2，同时臭氧被完全利用和消除。
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