CN107847630B - 光催化净化剂的反应芯系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及光催化反应器外壳，具有：允许流体流过的纵轴线；夹持光源的框架和绕着纵轴线基本上包围光源的叶片；每个叶片具有面向光源的内表面和与内表面相对的外表面；多个叶片的至少一部分表面包括具有光催化氧化特性的材料的涂层；并且叶片的内表面配置成将发射的一些光再定向到相邻叶片的衬底的另一部分上。在一个实施方式中，叶片在径向上沿着至少一部分叶片倾斜。在一个实施方式中，内表面配置成将由光源发射的一些光反射到相邻叶片的至少一部分外表面上。

Description

光催化净化剂的反应芯系统

交叉引用申请

本申请要求于2015年7月7日递交的美国临时申请62/189,600的权益，其通过整体引用合并于此，以用于各种目的。

技术领域

本发明涉及一种反应芯系统，特别是涉及一种光催化净化剂的反应芯系统。

背景技术

任何室内设置中的环境空气均能够成为维持健康生活环境的主要影响因素。霉菌孢子、细菌、病毒、过敏原、挥发性化学物质(包括被称为VOC的挥发性有机化合物)等常常存在于环境空气中，并且在室内环境中的浓度比室外空气的浓度高得多。此外，表面滋生的污染物(诸如细菌和病毒)是现代室内环境中的主要问题。这些病原体是造成现代世界许多病症和疾病的原因。

室内环境往往比室外环境污染得更严重，这是由于最近建筑趋于更紧密的建筑外墙以及室内空气的空气交换更少的能源意识。在过去几十年中，已大量研究这种现象，并将其描述为“病态建筑综合症”。

为了有助于室内空气质量，已实施了许多方法。一种方法是光催化氧化(PCO)技术。通过利用由光(通常，但不总是，落入紫外光谱)照射的金属氧化物催化剂，通常为二氧化钛或二氧化硅(可能浸渍有其他痕量元素)，并且通过使空气、水或者其他气体或液体的流体经过被照射表面，已观察到某些现象。虽然与这些现象有关的反应复杂，并且当前尚不能完全了解反应过程的确切细节，但是许多研究和测试已应用于该技术的有益应用。

在商业环境处理中，通过用紫外光照射金属氧化物来产生光催化表面的方法已变得司空见惯。PCO反应性涂层中的某些添加剂(也称为掺杂剂)引起了金属氧化物涂层的反应性波长的明显变化，从而使紫外光谱外的波长引起光催化作用。尽管各种形式的金属氧化物都能够产生光催化，但是二氧化钛(TiO₂)由于其有益的特性仍然是最受欢迎的和优选的。TiO₂是一种广泛使用且高度可控的观察到具有最有效带隙能量的物质，以实现高度稳定、可持续且可控的PCO反应。

由于TiO₂在PCO反应中起到的主要作用，很多时间花费在提高光催化剂本身效率的研究方法上。通过添加(被称为掺杂)痕量的其他元素到TiO₂衬底中，已观察到不同的特性。已经进行研究，添加银、铑、金、碳、铯、镍、铂、铜及许多其它元素据报道已对PCO工艺产生了影响。

虽然存在可用的PCO净化系统，但是现存的系统存在许多缺陷。也就是说，许多系统受到流体流经光催化表面效率较低的设计所困扰。而且，许多设计对利用和控制由其光源产生的光的效率较低。许多当前设计已寻求改进这些方面；然而，当前行业格局留有改进余地。目前格局关注的一个领域是低效率PCO反应器倾向于仅将较大分子(通常是VOC)部分分解成其他不太理想的化合物(被称为中间体)。更有效率的PCO反应器设计将大大减少由PCO单元产生的中间体化合物的数量。

相关领域的前述实例及其相关限制是用于说明性目的，而不是用于排他性目的。在阅读说明书并研究附图之后，相关领域的其他限制对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

发明内容

以下实施方式及其方面结合了系统、工具和方法进行描述和说明，这些系统、工具和方法是用于示例性和说明性的目的，而不是用于限制范围。在各种实施方式中，上述问题中的一个或多个已被减少或消除，而其他实施方式涉及其他改进。

现有技术的问题能够通过一种光催化反应器外壳进行克服，该光催化反应器外壳具有：允许流体流过的外壳的纵轴线；夹持光源的框架和基本上绕着所述纵轴线包围所述光源的多个叶片；每个叶片具有面向光源的内表面和与内表面相对的外表面，沿着纵轴线延伸的长度以及绕着光源延伸的宽度；多个叶片的至少一部分表面包括具有光催化氧化特性的材料的涂层；并且所述叶片的内表面配置成将由所述光源发射的一些光再定向到相邻叶片的衬底的另一部分上。在光催化反应器外壳的一个实施方式中，所述叶片在径向上沿着所述叶片的至少一部分宽度倾斜。在光催化反应器外壳的一个实施方式中，所述内表面配置成将由所述光源发射的一些光再定向或反射到相邻叶片的至少一部分外表面上。

本申请的一个方面在于：提供一种能够更好地控制光催化活性并使其适应所需应用的反应室。这是通过使用具有高附着力的光催化涂层的稳定载体材料来实现的，并且耐久性能够在PCO反应过程中表现出比当前可用的反应室更高的效率。通过为本申请的光催化反应提供合适的反应室(由本文讨论的任何单个元件或任何元件组合组成)，能够获得改进的光催化活性。意图为或应推断出，对具有特定元件组合的给定实施方式没有限制。

本申请的另一个方面在于：由任意数量的三维空气动力学形状(或流体力学形状)或机翼(或水翼)形状组成的基础结构。通过使用产生穿过光催化涂层表面的阻力较小的形状设计，能够获得穿过发生PCO反应的区域内的湍流降低，背压降低且层流增大，穿过PCO活性表面的流体流增大，以及整体更有效率且可控的光催化反应。

本申请的另一个方面在于：可将上述形状扭转、拱起或扭曲成任何形式的圆柱体、螺旋面(helix)或三维双曲面。将结构的形状改变成螺旋面或双曲面能够改进对通过该结构和穿过光催化表面的流体的控制，从而增大光催化反应。另外，所公开的外壳能够影响穿过光催化活性表面的压力和速度，这能够影响光催化反应过程的产出。当流体离开该结构时，可能会形成螺旋或涡旋(cyclonal)流体流。这些流体流可以提高光催化反应的稳定性和效率。

本申请的另一个方面在于：基础结构可以由锥形螺旋面或三维双曲面组成。当流体移动通过该结构并穿过部分光催化表面时，改变表面在横向上的形状能够用于控制流体压力，从而增强光催化反应。该结构的某些锥形也可以用于更好地使用驱动光催化反应用光源的取向和输出。

本申请的另一个方面在于：通过将先前使用的光回收并且主动或被动地再聚焦到另一活性表面或其他所需区域上，提高单位量的发射光的反应效率。在光催化反应的驱动下，几乎所有表现出光催化反应性的金属氧化物都不能100％利用与表面接触的光(TiO₂，在用紫外光90°照射时，已观察到接近70％效率)。通过将任何在反应中未利用的光再定向并再聚焦到另一个光催化反应性表面上，可以提高光催化效率。将较大面积未利用的光再聚焦到光催化反应性表面的较小区域会实现再定向光的强度更高的区域；这可以实现光催化反应性更高的区域。

本申请的另一个方面在于：以光催化材料的一种或多种制剂涂覆基础结构的各种表面。用光催化活性金属氧化物或其掺杂变体的不同制剂涂覆该结构的不同区域会在光催化物质的表面之上或上方形成了不同的复杂反应。光催化表面和反应的这种多样性能被定制成与关注的特定目标成分(element)反应。

本申请的另一个方面在于：基础结构可以相对于外部流体移动系统是固定的，或者能够旋转以充当独立的动态流体系统。这些元件可被设计成给反应室提供动力，以充当自容式(self-contained)反应器系统的风扇或泵。

本申请的另一个方面在于：基础结构能够可伸缩成几乎任何尺寸或光输出的发射长度。前面提到的设计元件可以以不同的尺寸和配置呈现，以最好地适应光源或光催化活性表面的所需特性。

除了上述示例性的方面和实施方式之外，通过参照形成本申请说明书一部分的附图(其中在若干视图中相同的附图标记表示相应的部分)，其他的方面和实施方式将变得显而易见。

附图说明

图1是形成反应室的外壳的一个实施方式的透视图。

图2是详细示出涂层区域的一个具体形状的剖面图。

图3是形成反应室的外壳的第二实施方式的透视图。

图4是与图3示出的单个叶片类似的单个叶片的详细视图。

图5是形成反应室的外壳的第三实施方式的透视图。

图6是与图4示出的单个叶片类似的单个叶片的详细视图。

图7是沿着图5的线7-7截取的增加了支撑托架的截面图。

图8是图5的实施方式的分解图。

图9是图5中组件的拆卸图。

图10a和图10b是具有插座的灯的局部分解图。

图11是用箭头示出可能旋转的反应室的透视图。

图12是示出光再定向的代表形状的横截面图。

图13是一组叶片中的一个叶片的横截面图。

图14a、图14b和图14c是三种叶片替代设计的横截面图。

图15是一个叶片的一个横截面的特写图。

图16是叶片和芯的特写横截面图。

图17示出了通过黄金分割推导一个可能的叶片内表面。

图18是具有多个涂层的叶片的详细示意图。

图19是根据本发明一个方面的为产生空气运动而旋转外壳的替代实施方式的透视图。

在详细解释本发明公开的实施方式之前，应理解的是，本发明的应用不限于所示的具体布置的细节，因为本发明能够具有其他实施方式。示例性实施方式在附图中进行说明。本文公开的实施方式和附图意图被理解为说明性的而非限制性的。此外，本文使用的术语是用于描述的目的，而不是用于限制的目的。

具体实施方式

本申请涉及使用特定形状的涂覆有任何类型金属氧化物的外壳来制造改进的PCO净化系统的系统及方法。在所描绘的实施方式中，基于二氧化钛的混合物被涂覆在其上。本申请的外壳更好地控制流体流和光密封(light containment)，更易于制造，并且单独涂覆各部件，从而更好地控制涂覆过程。这些元件中的每一个元件独立地产生更有效率的PCO反应室，并且提供了与现有技术相比更高的PCO反应的所需特性。这些元件能够以任意数量的方式进行组合，以为任何给定的安装方式创建所需条件。据预期，仔细考虑起始条件、流体流和所需结果会使用户在可能的不同元件中进行选择以创建专门针对广泛的空气(或水或其他流体)质量条件和安装位置所定制的PCO反应室。

所公开的结构相对于常规结构呈现出以下优点：限制湍流；提供更可控的流体流；在反应室内含有更多的发射光；将在与PCO反应性涂覆表面的第一次接触时不易于吸收的光再定向并再聚焦到PCO反应性涂层中的另一个涂覆表面上；控制流过PCO反应性表面的流体流的压力和速度；并且提供能够易于整合PCO反应性涂层的若干不同配合以为所需目标应用定制反应，或者使反应室用作其自身的风扇或泵以使流体移动穿过PCO反应性表面。

在本申请的一个公开的实施方式中，使用Degussa P25二氧化钛颗粒。DegussaP25二氧化钛颗粒由约70～80％锐钛矿型二氧化钛和约20～30％金红石型二氧化钛组成。在本发明的优选实施方式中，使用的Degussa P25二氧化钛聚集颗粒的平均粒度为约20nm。具有其他平均粒径的二氧化钛颗粒或制剂被认为是在本发明的范围内。

然后将Degussa P25二氧化钛与其他痕量元素(银、铜、铑、碳等)混合，其他痕量元素被选择用于获得所需反应组分，并且通过溶胶-凝胶、溅射、喷涂、浸渍或其他涂覆方法涂覆到该结构的表面。涂覆、粘附或贴附(机械粘合或化学粘合)任何光催化活性金属氧化物、合金或组合材料的其他方法被认为是在本发明的范围内。

下面是一张含有许多已知且研究过的掺杂剂、光催化活性物质的表格。随着研究的继续，可能会发现对PCO反应的许多其他效果，并且这个列表并不是意味着包括每一种可行的化合物，而是要阐述一些已知的对光催化反应过程有影响的化学试剂。

表1示出了掺杂剂所使用的一些已知基础材料的示例列表。

表2列出了能与本申请一起使用的已知掺杂制剂的示例。

所公开的外壳环绕能够发射能激发PCO活性表面的光(对于大多数TiO₂的制剂，波长低于400nm)的光源，这种光激发了金属氧化物涂层的表面，以使其表现出PCO反应性现象。最常见的环境空气将是经过外壳的流体，并且受到PCO反应性现象影响。也能够使用其他流体。虽然对所公开的外壳的其余讨论将就空气而言进行讨论，但应理解，可以使用任何选定的流体。意图为或应推断出非限制性。

首先参见图1和图2，空气或其他流体沿箭头140所示的纵轴线流过容纳有光源120的外壳100，穿过反应性表面101，以使PCO反应发生。外壳100具有沿着外壳的纵轴线延伸的选定数量的叶片110。从图2中看出，叶片110的横向轮廓是空气动力学形状，其中，内壁108能够是直线段或凹弧、花键(spline)或抛物面，并且外壁109能够由直线段或凸弧、曲线或抛物面组成。在所描绘的实施方式中，叶片110的横截面形状大致为拱形。在大多数实施方式中，叶片110将具有空气动力学形状，以相对于现有技术设计减少(lesson)的湍流促使流体流通过外壳。这也将流体流导向到含有PCO反应性涂层的表面上。

这些叶片110具有基础结构111，该基础结构在所示的实施方式中涂覆有可选的衬底材料112，然后涂覆有金属氧化物的制剂113。根据基础结构111的应用和所选材料，在一些实施方式中可以不需要衬底层。在图1中看出，叶片110通过安装在叶片100的端部上的第一保持器115和第二保持器114而定位。在图2中看出，光源120安装在外壳的中心轴线上。所描绘的光源120是T-5UV灯泡。广泛的可接受的光源是本领域已知的，意图为或应推断出对所描述的实施方式非限制性。

接下来参考图3，外壳300的第二实施方式被描述为：外壳300具有沿着纵轴线扭转的叶片310。除了图3所示的形状之外，叶片310能够被拱起、挤出或扭曲成任何形式的圆柱体、螺旋面或三维双曲面，以更好地符合光发射或气流动力学的特性。这些叶片固定在上保持器315和下保持器114中。

图4是图3中所示的具有螺旋扭转的叶片310的透视图。这种设计由图1和图2中概述的以每英寸27°扭转的方式拱起或挤出的叶片设计组成。在所描述的实施方式中，这种叶片设计的总高度为3”。然而，根据反应室中包含的PCO反应的所需特性，这种设计可以形成不同尺寸，并且具有(在顺时针或逆时针方向上)更紧密或更宽松的扭转。

在第四实施方式中，如图5中所示，所公开的外壳的叶片也能够在三维或者纵轴线上渐缩、扭曲或者成形，以更好地符合光发射或者流体流动力学的特性。图6是图4中所示的具有螺旋扭转和横向锥形的叶片510的图示。这种设计具有如下所述的叶片设计，该叶片设计以每英寸27°扭转的方式拱起或挤出，并且以每英寸减小20％的方式渐缩。在所描述的实施方式中，叶片设计的高度总体上为3”。然而，根据反应室中包含的PCO反应的所需特性，这种设计可以形成不同尺寸，并且具有(在顺时针或逆时针方向上)更紧密或更宽松的扭转。

图7示出了适用于消费者使用的反应室设计的结构的第四实施方式的一个方向的剖面图，包括：下叶片和灯支撑件514、上叶片和灯支撑件515，以及灯对齐支撑件516。图10a和图10b中突出了对齐支撑件的细节。该实施方式示出了叶片510在横向和纵向上均扭曲，以更好地控制由T-5UV灯120发射的光和沿着纵轴线流过反应室的流体流(从下部流出，经过反应室，并且沿着叶片之间的PCO表面从腔室中排出)。图8中的细节是叶片510和下保持器514的分解图，突出了叶片如何插入保持器中。这些保持器中的配合(fit)能够以与叶片相同的角度渐缩，或者叶片可以在端部上是“直的”(无扭转或渐缩)以插入到横向保持器中。

图8是图5中所示的优选实施方式的分解图。上保持器515用于支撑T-5UV灯100的上部以及叶片510的上边缘。上保持器可以具有允许流体通过的孔或通道，或者可以是封闭的，以将流体完全再定向通过叶片之间的表面。下保持器514用于支撑叶片的下端，并且将它们夹持在相对于光源恒定的位置。两个保持器可被硬固定(胶合、超声焊接或其他一些粘合方法)到灯100或定位销116，或者它们可以自由旋转。这在图18中进行详细讨论。两个保持器可能会或者可能不会涂覆有与叶片相同或不同的PCO涂层。

在图7、图8、图10a和图10b中看出的插头118和插头外壳117的T-5(或其他设计)仅仅是可附加这个优选实施方式的一种方法，并且仅示出以供参考。这也示出了定位销119如何能够引导、导向并可帮助支撑灯100的销140进入插头118中的插座141的关系。

所公开的外壳的一个方面是能够用PCO反应性涂层的不同制剂涂覆各个叶片，以基于最终应用的需要将最终反应室特别定制成能够针对特定的PCO特性。图9示出了拆卸的图5和图6中实施方式的完整组件。每个叶片510可以涂覆有PCO涂层的特定制剂(在此示出为510a、510b、510c等)，将灯插入上叶片和灯支撑件515中，通过下叶片和灯支撑件514定位，并且通过灯对齐支撑件116定位。通过先进的涂层技术，可以在单个衬底上使用多种涂层制剂。例如，叶片的一侧可以涂覆有一种制剂，而另一侧涂覆有第二种制剂。制剂的各种组合可以用于解决当前制剂的已知缺陷，或者用于为特定位置的特定需求设计外壳。例如，能够具体选择第二种制剂，以分解第一种制剂的部分反应的已知中间体。根据所需这可以由许多不同制剂来完成。

图10a～图10b示出了定位销116的设计，定位销设计成将灯120的销对齐电源插头118的插座。对齐导向件119比灯的销更大，在截面上通常是抛物线形(但不要求具有该特定形状)，并且用于将灯的销140导向到电源插头141中。这使最终用户更容易地将反应室安装到其特定的应用中。由于对齐导向件119大于灯的销，它们具有更大的公差，从而能够正确地安装反应室，并且使灯座牢固且精确地进入插座。

这种设计也有可能作为自己的流体流的动力源。图11示出了：通过旋转上叶片保持器514和下叶片保持器515以及叶片510，叶片的形状将拉动流体穿过PCO反应性表面。灯100、插头118和插头外壳117可以是固定的，或者可以与反应室一起移动。这允许所公开的外壳用于风扇、泵或其他流体运动方法的不理想和/或无效的系统中。外壳的这种旋转使得流体在没有外部流体移动系统的情况下移动通过反应室。外壳的旋转由箭头116所示。

图12和图13示出了叶片设计的优选实施方式之一的一个方面，其中，形状108的凹形部分和叶片的倾斜∠401在与PCO反应性表面首次接触时将未被吸收的至少一些光再定向并再聚焦(反射)到相邻叶片的外表面上，从而提高了腔室的效率。通过半径200(绘制成穿过每个叶片的中心点)可以看出，叶片110也在径向上彼此重叠。这方面回收了先前已允许扩散到环境中的一些或全部光，并且降低了PCO反应效率。通过获得来自灯120的中心的辐射，测量光与叶片110的内表面切线108接触的角度，并且反映沿着叶片表面的切线入射的角度，以二维方式计算这种再定向和再聚焦。这也能够从灯的外表面获得(因为光辐射发生在整个灯上，而不是简单地发生在灯的整个中心上延伸的几何线上)，但是这个简化图示出了优选实施方式的这个元件的意图。将光再定向或再聚焦到涂覆有PCO反应性涂层的另一个表面上的任何实施方式会被认为在本发明的精神内。对于该实施方式，所示实施方式包含的叶片110绕着质心旋转(-3°)至(+9°)的旋转角仍然会将影响叶片108内表面的光导向到下一个叶片(109)的另一个PCO涂覆表面上，以适应制造公差。将从光源中的点相对于包括反应器结构的几何图形的切线发出的矢量再定向到另一个所需点上的任何二维截面会被认为在该实施方式的范围内。

图13示出了横截面中叶片120的关系。角度400示出了每个叶片能够吸收的发射光的弧。由角401表示的每个叶片的间距(pitch)能被调整成将再聚焦的光再定向到其前面的叶片的不同部分上，以及同时调整通过反应室的流体的流量(flow)。由线402表示的叶片之间的距离使流体以可控的速度和压力离开反应室。由线403表示的腔室的最大点的半径控制了反应室的总体直径。特别是在包括叶片在腔室的横向长度上任何类型扭转的腔室设计中，强力推荐由∠404表示的叶片重叠。重叠叶片将使光再聚焦并再定向到反应室上的另一个PCO反应性表面上，或者根据所需将光定位在反应室外面。叶片的重叠会容许制造过程中产生公差；对于减少和/或防止光泄漏，2～5°的重叠已经是略微有益的，6～8°的重叠已经是最佳的，但是9+°的任何重叠相对于8°的重叠没有显示出多少改进。对于当前实施方式的这个实例，示出了7°的叶片重叠为最佳。

当前所示实施方式的尺寸是：

∠400——52.5°

∠401——119.95°

402——0.2”

403——1.1”

∠404——7°

图13是图5中所示的锥形实施方式的最底部的剖面图。

在图14a～图14c中看出，反应室的各种实施方式能够至少部分地根据叶片的扭转和期望而需要或多或少的重叠，以再定向选定量的光，使得叶片设计对于各种情况具有最高效率。所公开的实施方式能够按任何给定情况的需要根据每个叶片的设计来控制重叠。所公开的外壳的所有公开的要件(包括叶片形状、叶片重叠、叶片间距、涂层和腔室尺寸)能够变化以适应给定的环境，从而产生选定的结果。例如，为了更好地适应设计成与经过的水(而不是空气)一起使用的反应室的力，可能期望更少、更大的厚叶片，从而可能期望将它们设计成仍然将光再聚焦在涂覆有PCO反应性涂层的另一个表面上。另一个实例是在制造过程中具有宽松的公差，在不与PCO反应性表面接触的情况下较大的重叠角将减少逸出反应室的光量。

图15是叶片110的详细视图，该叶片能够形成有由直线段或凹弧、花键或抛物面组成的内(通常为凹形)表面108和由直线段或凹弧、花键或抛物面组成的外(通常为凸形)表面109，内表面通过直线或圆形连接件107连接到外表面。这些表面107、108、109不需要是对称的，并且可以由一系列更复杂的形状组成，以实现关于流体流、光控制和可制造性的所需特性。内部108和外部109表面之间的差距是叶片的厚度451，叶片的厚度能够随着叶片的宽度和纵向范围而变化。改变这个厚度不但改变腔室的结构特性，而且也影响穿过叶片表面的流体的流量。通过利用与机翼和水翼相似的特性(包括伯努利原理和文丘里效应)，穿过内表面108的流体的流量能够不同于穿过外表面109的流量。这能够是更好地控制流体流以改进PCO反应的特性和效率的所需现象。

图16是图5中所示的叶片的实施方式的设计的数学表示。这些测量是在叶片设计的基础上，虽然在几何上类似于整个单元的剖面图，但是对于在其最大点(基部)处的叶片来说尺寸是给定的。

在所示的实施方式中，内表面108由两个弧(108a和108b)组成，而外表面109由单个弧109组成。中心对于每个弧(c108a，c108b，c109)来说是给定的，并且坐标对于灯的中心(c100)的每个表面来说是给定的。对于每个弧来说弧长也是给定的。

c108a-c100+1.27@∠56.80°80°

c108b-c100+1.82@∠37.06°

c109-c100+1.68@∠28.83°

108a＝1.899

108b＝0.6232

109＝2.853

将从光源中的点相对于包括反应器结构的几何图形的切线发出的矢量再定向和/或反射到另一个所需点上的任何二维截面会被认为在该实施方式的范围内。在所描绘的实施方式中，连接表面107是半径为0.03的圆角；这个圆弧的中心是未给定的(因为它作为圆角(fillet)很简单)，并且小半径可能会由于公差和舍入误差而导致不准确。配合图13所给出的信息，能够外推二维叶片设计的完整示意图。这个叶片设计能够伸缩成不同的尺寸、扭曲或拉伸，或修改其基础设计。也可以使用在本申请范围内的任何数量的其他测量，意图为或应推断出对测量没有限制。

图17是推导内表面108的一个示意图，将光再定向到叶片110的紧挨着它的外表面109上。它是通过通常被称为黄金分割的近似分析来完成的。虽然这不是实现这个目的的必需特征，但是这个最初设计是在这个近似上建立的。

图18示出了所公开的设计的另一个实施方式变型。能够在每个单个叶片的不同部分上用PCO反应性涂层的不同制剂涂覆任何所公开的叶片的不同表面，以获得不同的反应特性。一组可能的涂覆区域被描述为主要反应性表面区域(425)、次级反应性表面区域(426)，和一个或多个三级反应性表面区域(427)。意图为：光将以最大强度照射主要表面区域(425)，被吸收到反应中作为光催化剂，或被再定向到次级表面区域(426)，次级表面区域可以具有不同的PCO反应性涂层，不同的PCO反应性涂层被专门定制成在经与主要反应性表面区域上的涂层相比更低强度的光照射时更有效。三级反应性表面区域可以涂覆有PCO反应性涂料的其他制剂，其他制剂专门设计用于与“中间体”物质(较大的组分通过PCO反应尚未完全分解)反应，分解特定分子；或需要少量光而具有光催化活性的其他反应性组分。可以采用任何数量的不同表面涂层的可能变型。意图为或应推断出对所描绘的实施方式没有限制。

图19示出了外壳的替代实施方式。空气或其他流体沿箭头940所示的纵轴线流过含有光源120的外壳900，穿过反应性表面901，以使PCO反应发生。外壳900具有沿着外壳的纵轴线延伸的选定数量的叶片910。叶片910的横向轮廓是平坦的。

如上所述，这些叶片910用金属氧化物或其他涂层的制剂涂覆。在图19中看出，叶片910通过安装在叶片910的端部上的第一保持器915和第二保持器914而定位。在图2中看出，光源120安装在外壳的中心轴线上。所描绘的光源120是T-5UV灯泡。广泛可接受的光源是本领域已知的，意图为或应推断出对所描述的实施方式没有限制。在该实施方式中，外壳900在箭头916的方向上旋转，以产生由箭头914所示的通过外壳的气流。所示实施方式中的叶片的平坦轮廓将减少未利用的UV光的反射量，但是叶片的倾斜仍会出现这种情况。在这个实施方式中，叶片在径向上的重叠也不是必需的。

虽然上面已讨论了多个示例性方面和实施方式，但是本领域技术人员将认识到某些修改、置换、添加和子组合。因此，意图将下文引入的所附权利要求书解释为包括在其真实精神和范围内的所有这样的修改、置换、添加和子组合。本文描述的每个装置实施方式具有许多等同物。

已采用的术语和表达用作描述性术语而不是限制性术语，并且在使用这些术语和表达时并不意图排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是认识到在本发明所要求保护的范围内的各种修改是可能的。因此，应理解，尽管本发明已通过优选实施方案和任选特征进行具体公开，但是本文公开的概念的修改和变化可以由本领域技术人员采用，并且这样的修改和变化被认为是在本发明由所附权利要求书限定的范围内。每当在说明书中给出范围时，所有中间范围和子范围以及包括在给定范围内的所有单个值意图被包括在本申请中。

一般而言，本文使用的术语和短语具有本领域认可的含义，并且本领域技术人员可以通过参考已知的标准文本、期刊参考文献和上下文来找到这些术语和短语。上述定义提供用于阐明这些定义在本发明的上下文中的具体用法。

Claims (12)

1.一种光催化反应器外壳，包括：

允许流体流过的所述外壳的纵轴线；

夹持光源的框架和绕着所述纵轴线包围所述光源的多个叶片，其中所述光源沿所述纵轴线延伸，并且所述叶片与所述光源间隔开，使得流体能够在所述叶片与所述光源之间流动，并且所述叶片被固定成使得所述叶片不能相对于所述光源旋转；

每个叶片具有面向光源的内表面和与所述内表面相对的、背对所述光源的外表面，沿所述纵轴线延伸的长度以及在垂直于所述纵轴线的横向平面中绕着所述光源延伸的宽度；

多个叶片的至少一部分表面包括具有光催化氧化特性的第一材料的涂层；并且

每个叶片的内表面配置成将由所述光源发射的一些光再定向并再聚焦到相邻叶片的外表面上，所述内表面和所述外表面是无孔固体表面；

其中，风扇或泵沿所述纵轴线输送流体流流过所述外壳。

2.根据权利要求1所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片在径向上沿着所述叶片的至少一部分宽度倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片的至少一部分的内表面具有由第一弧和第二弧组成的凹形。

4.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片沿着所述纵轴线扭转。

5.根据权利要求3所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片具有用于至少一部分所述纵轴线的拱形横截面。

6.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片的宽度沿着至少一部分所述纵轴线逐渐缩小。

7.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，其中，包括所述叶片的所述外壳的外径沿着至少一部分所述纵轴线逐渐减小。

8.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，其中，所述叶片的至少一部分在所述纵轴线的径向上重叠。

9.根据权利要求1或2所述的光催化反应器外壳，进一步包括至少一个叶片的至少一部分表面，所述至少一个叶片的至少一部分表面包括具有光催化氧化特性的第二材料的涂层，所述第一材料和所述第二材料具有不同的光催化特性。

10.根据权利要求9所述的光催化反应器外壳，其中，所述第一材料位于所述叶片的内表面上，并且所述第二材料位于所述叶片的外表面上。

11.根据权利要求9所述的光催化反应器外壳，其中，所述第一材料位于每隔一个的叶片上，并且所述第二材料位于其余叶片上。

12.根据权利要求9所述的光催化反应器外壳，进一步包括至少一个叶片的至少一部分表面，所述至少一个叶片的至少一部分表面包括具有光催化氧化特性的第三材料的涂层，所述第一材料、所述第二材料和所述第三材料具有不同的光催化特性。

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