CN110248828A - 空气过滤器及包括其的空气净化模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供包括金属泡沫基材、碳材料涂层及可见光活性光催化剂涂层的空气过滤器。

Description

空气过滤器及包括其的空气净化模块
技术领域
本发明涉及用于执行空气净化功能的空气过滤器及包括其的空气净化模块。
背景技术
车辆空调装置(HVAC System)为使驾驶员可调节车辆的室内循环功能的装置。在车辆通风不足的情况下，可因其内部有害物质的浓度增加而对人体产生不良影响，还有可能成为增加驾驶员同乘人员的疲劳感的原因。因此，近年来，为了提供车辆内部的空气质量，广泛使用用于执行空气净化选项功能的离子发生器(ionizer)。当供电时，离子发生器将电流转换为高电压，并在离子放电电极中发射带氢离子(H+)等的正电荷的离子或带氧离子(O2-)等的负电荷的离子。像这样发射的离子利用如下的原理：与空气中的水分接触并被聚合，从而与有害物质相结合，通过产生OH-来去除有害物质。然而，实际离子发生器的有害物质去除性能低，反而因在空气中产生臭氧而有可能对人体产生不利影响。因此，需要开发一种适用空气过滤器的空气净化装置，上述空气过滤器可代替离子发生器，对人体无害且可以体现广泛的有害物质去除性能。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的一实例提供空气过滤器，其对各种有害物质的去除性能优秀、耐久性高、可有效地体现除臭及抗菌功能。
本发明的一实例提供空气净化模块，其可通过适用上述空气过滤器来提高车辆内部的空气质量。
用于解决问题的方案
在本发明的一实例中，提供空气过滤器，上述空气过滤器包括金属泡沫(metalfoam)基材、碳材料涂层及可见光活性光催化剂涂层。
在本发明的一实例中，提供空气净化模块，上述空气净化模块包括：本体，包括空气流入口及空气排出口；可见光发光元件，配置于上述本体的内部；以及空气过滤器(airfilter)，配置于上述本体的内部。
发明效果
上述空气过滤器对醛、氨、乙酸等的多种有害气体的去除性能优秀、耐久性高、可有效体现除臭及抗菌功能，当适用于车辆用空气净化模块时，可大大提高车辆内部的空气质量。
附图说明
图1为利用扫描式电子显微镜(SEM)图像简要示出本发明一实例的上述空气过滤器的扩大图。
图2简要示出本发明一实例的活性碳粒子的剖面。
图3简要示出本发明一实例的空气净化模块。
具体实施方式
参照后述实施例会让本发明的优点、特征及实现这些优点和特征的方法更加明确。然而，本发明并不局限于以下所公开的实施例，可以被体现为多种形态。在本说明书中，以下所公开的内容使本发明的公开变得更加完整，并为了向本发明所属技术领域的普通技术人员完整地告知发明的范畴而提供，本发明通过发明要求保护范围来定义。
在附图中，为了明确表示多层及区域而放大示出厚度。并且在附图中，为了便于说明，以夸张的方式示出一些层及区域的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的结构要素。
并且，在本说明书中，当层、膜、区域、板等部分被称为在其他部分“之上”或“上部”时，这意味着不仅包括在“正上方”的情况，还包括其中间有其他部分的情况。相反，当某些部分位于其他部分的“正上方”时，意味着中间没有其他部分。而且，当层、膜、区域、板等部分被称为在其他部分“之下”或“下部”时，这意味着不仅包括在“正下方”的情况，还包括中间有其他部分的情况。相反，当某些部分位于其他部分的“正下方”时，意味着中间没有其他部分。
在本发明的一实例中，提供包括金属泡沫基材、碳材料涂层及可见光活性光催化剂涂层的空气过滤器。
图1简要示出本发明一实例的上述空气过滤器30及其扩大图。参照图1，上述空气过滤器30包括金属泡沫基材31、碳材料涂层32及可见光活性光催化剂涂层33。具体地，上述空气过滤器30包括上述金属泡沫基材31、涂敷在上述金属泡沫基材31的表面的碳材料涂层32以及涂敷在上述碳材料涂层的可见光活性光催化剂涂层33。
上述金属泡沫基材31可包含选自由镍、铁、铬、铝、铜、钨、不锈钢、钛、银及它们的组合组成的组中的一种。
一实例中，上述金属泡沫基材31可以是镍、铁、铬、铝或铜。
一实例中，上述金属泡沫基材31可包含镍，例如，可以仅由镍组成。与不包含镍的情况相比，在上述金属泡沫基材31包含镍的情况下，从加工成金属泡沫的形态的成形性的观点来看是有利的。
并且，上述金属泡沫基材31的厚度可以是约1.6mm至约15mm，例如，可以是约2mm至约10mm，例如，可以是约3mm至约5mm。由于上述金属泡沫基材31的厚度越厚，表面积越宽，因而存在可形成上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33的基材面积变宽的优点。然而，在上述金属泡沫基材31的厚度过厚的情况下，其内部可产生光无法照射的部分，与光催化剂涂敷量相比性能不佳。并且，在上述金属泡沫基材31的厚度过厚的情况下，无法将上述空气净化模块制备成适用于车辆空调装置的大小。因此，通过将上述金属泡沫基材31的厚度调节至上述范围，来实现与上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33的涂敷量相比优秀的空气净化性能，并且可以将上述空气净化模块容易地制备成所需的大小。
参照图1，上述金属泡沫基材31具有包括气孔的三维网络结构。在上述金属泡沫基材31的三维网络结构中，由包围各个气孔形成基本骨架的部分成为上述金属泡沫基材31的表面。上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33可依次形成在上述金属泡沫基材31的表面。
上述金属泡沫基材31的气孔的大小可以为约100μm至约1500μm，例如，可以为约500μm至约1500μm。上述气孔的大小是指气孔的最大直径，可利用扫描式电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)来确认。由于上述金属泡沫基材31的气孔具有这样的大小，因而可以适当确保空气的流速，且由于上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33可形成到内部，因而可以极好地实现空气净化功能。
如图1所示，上述金属泡沫基材31可呈平板形状，与上述平板形状的平面上的1平方英寸(inch2)相对应的单位面积的每单位体积的气孔数可以是约20个至约110个，例如，可以是约30个至约100个，例如，可以是约40个至约70个，例如，可以是约50个至约70个。与上述金属泡沫基材31的平面上的1平方英寸单位面积相对应的单位体积是指通过将划分上述单位面积的边界线从上述金属泡沫基材31的平面垂直延长而成的上述金属泡沫基材31的区域。参照图1，可以理解单位面积S与单位体积V的关系。
例如，与上述金属泡沫基材31的平面上的1平方英寸单位面积S相对应的每单位体积V的气孔数量越少，一个气孔的大小相对变大，与上述金属泡沫基材31的平面上的1平方英寸单位面积S相对应的每单位体积V的气孔数量越多，一个气孔的大小相对变小。即，与上述金属泡沫基材31的平面上的1平方英寸单位面积S相对应的每单位体积V的气孔数量越少，空气的流通性越高，但存在可形成上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33的表面积变窄的问题。相反地，与上述金属泡沫基材31的平面上的1平方英寸单位面积S相对应的每单位体积V的气孔数量越多，可形成上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33的表面积越宽，但存在空气的流通性降低的问题。因此，本发明一实例的上述空气过滤器30包括如下的金属泡沫基材31，上述金属泡沫基材31具有与平面上1平方英寸单位面积S相对应的每单位体积V的如上所述范围的气孔数量，从而可以确保所需的空气净化性能及空气净化效率。
如上所述，上述空气过滤器30包括形成在上述金属泡沫基材31的表面的碳材料涂层32及可见光活性光催化剂涂层33，更具体地，上述金属泡沫基材31的表面上包括上述碳材料涂层32，在上述碳材料涂层32上可包括上述可见光活性光催化剂涂层33。上述碳材料涂层32与上述可见光活性光催化剂涂层33以如上所述的顺序依次配置于上述金属泡沫基材31，从而可优秀地实现基于可见光活性光催化剂的空气净化性能，可实现上述碳材料涂层32与上述可见光活性光催化剂涂层33之间的高界面粘附力。
由于上述空气过滤器30同时包括上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33，因而与只包括其中之一的情况相比，可以去除更多种类的有害物质，且可以在更短的时间内去除。
并且，上述空气过滤器30为包括上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33的单一过滤器结构，与另外具有碳材料过滤器和光催化剂过滤器的情况相比，可以减少体积，且可以再生及再利用上述碳材料。
上述碳材料涂层32可包含活性碳(active carbon)粒子及有机粘合剂。上述有机粘合剂起到使上述活性碳粒子与上述金属泡沫基材31的表面紧密接触的作用，与使用无机粘合剂的情况相比，可实现改善的粘附性能。
例如，上述有机粘合剂可包含选自由聚氨酯树脂粘合剂、丙烯酸树脂粘合剂、酚醛树脂粘合剂、环氧树脂粘合剂及它们的组合组成的组中的一种。一实例中，上述有机粘合剂可包含聚氨酯树脂粘合剂，在此情况下，可以在室温下固化及干燥，由于涂敷膜的硬度高，因此耐磨性及耐冲击性优秀。
相对于100重量份的上述有机粘合剂，上述碳材料涂层32可包含约80至约200重量份的上述活性碳粒子，具体地，可包含约80至约120重量份的上述活性碳粒子，更具体地，可包含约90至约110重量份的上述活性碳粒子，例如，可包含约100重量份的上述活性碳粒子。上述活性碳粒子以与上述有机粘合剂使用如上所述的含量比来使用，从而确保上述碳材料涂层32的适当的比表面积，同时可以确保对上述金属泡沫基材31的粘附性及上述可见光活性光催化剂涂层33的优秀的界面粘附性。并且，上述碳材料涂层32可以实现改善的对上述金属泡沫基材的表面的涂敷性及粘附性，同时可以保持上述空气过滤器30的光催化剂活性。
在相对于上述有机粘合剂，上述活性碳粒子的含量过少的情况下，上述有机粘合剂阻隔上述活性碳粒子的多孔性表面，形成上述可见光活性光催化剂涂层33的可见光活性光催化剂层粒子有可能降低借助上述活性碳粒子的孔结构吸附的性能。即，活性碳表面积因有机粘合剂而减少，从而吸附在上述活性碳粒子的可见光活性光催化剂粒子变少。并且，在相对于上述有机粘合剂，上述活性碳粒子的含量过多的情况下，对上述金属泡沫基材的表面的上述碳材料涂层32的粘附力较弱，因而可产生上述活性碳粒子脱离的问题，此时，还伴有粘合在上述活性碳粒子的上述可见光活性光催化剂粒子也一同脱离的问题。
图2简要示出上述活性碳粒子的剖面。参照图2，上述活性碳粒子可以是多孔性粒子，例如，可包含大小大于且小于的微孔A、大小为至中孔(Mesopore)B，或可包含所有这些。由于上述活性碳粒子包含如上所述大小的孔，当在上述碳材料涂层32上制备上述可见光活性光催化剂涂层33时，可表现出优秀的界面粘附性能。
更具体地，参照图2，上述活性碳粒子包含从其表面连接到内部的孔的毛细管形状的通道。此时，上述毛细管形状的宽度由上述孔的大小决定，基于上述毛细管形状的通道的可见光光催化剂涂敷组合物的吸附性能借助如上所述的大小的微孔及中孔得到提高，结果，可以大大地增加上述碳材料涂层32与上述可见光活性光催化剂涂层33的界面粘附力。
上述活性碳粒子的粒径(particle diameter)可以是约5μm至约100μm，例如，可以是约10μm至约50μm。通过使用这种大小的活性碳粒子，上述活性碳粒子可适当地分散在上述金属泡沫基材31的表面上，且能够以高粘附力涂敷。
在本说明书中，粒径是指粒子的平均直径，可通过由透射电子显微镜/扫描式电子显微镜图像分析获得的剖面上的粒子的数均粒径来测量。
上述可见光活性光催化剂涂层33包含可见光活性光催化剂粒子，更具体地，可仅有上述可见光活性光催化剂粒子组成。这是指，上述可见光活性光催化剂涂层不包含有机粘合剂或无机粘合剂等的另外的粘合剂成分。
具体地，上述可见光活性光催化剂涂层33来源于上述可见光活性光催化剂粒子的水类分散液。即，上述可见光活性光催化剂涂层33可由上述可见光活性光催化剂粒子分散在水或蒸馏水的溶液制备，由此，上述可见光活性光催化剂涂层33可仅由上述可见光活性光催化剂粒子组成，而不包含有机粘合剂或无机粘合剂，结果，可大大提高光催化剂效率。
包含在上述可见光活性光催化剂涂层33的上述可见光活性光催化剂粒子以粘附在上述碳材料涂层32中的碳材料，例如，以粘附在活性碳粒子的状态形成。因此，上述可见光活性光催化剂涂层33在上述碳材料涂层32上以不连续层或包含岛状的层形成。
上述可见光活性光催化剂粒子从通过吸收波长为约400nm至约800nm的可见光线区域的光来获得的能量生成电子和正电穴，所生成的电子和正电穴生成过氧化物阴离子或羟基。接下来，过氧化物阴离子或羟基可分解及去除醛、氨、乙酸等的有害物质。
上述可见光活性光催化剂粒子可包含三氧化钨(WO3)及金属粒子。具体地，上述可见光活性光催化剂粒子具有在上述三氧化钨的表面的表面光沉积(photo-deposition)有上述金属粒子的结构。
上述三氧化钨为离子形态，其价格低廉，且具有在可见光线下具有优秀的光反应性的优点。
上述金属粒子起到通过光沉积在上述三氧化钨粒子的表面，进一步提高对于可见光活性光催化剂粒子的可见光线的光反应性的作用，例如，可包含过渡金属或贵金属。
具体地，上述金属粒子可包含选自由钨、铬、钒、钼、铜、铁、钴、锰、镍、铂、金、银、铈、镉、锌、镁、钙、锶、钡及它们的组合组成的组中的一种。例如，上述金属粒子可包含铂，在此情况下，光催化剂性能可以最大化。
上述三氧化钨及金属粒子分别为球形粒子，“球形粒子”并不是指具有数学上完整的球形状的粒子，而是指投射的影像呈与圆或椭圆相同或类似形状的粒子。即，上述可见光活性光催化剂粒子呈球形金属粒子沉积在球形三氧化钨粒子的表面的形状。
在此情况下，上述金属粒子的粒径为几纳米(nm)，例如，可以是约2nm至约5nm。与上述三氧化钨粒子的粒径相比，上述金属粒子的粒径非常小，由于上述金属粒子具有上述范围的粒径，以适当的含量光沉积在上述三氧化钨粒子的表面，从而可表现出优秀的光催化剂活性。
上述三氧化钨粒子的粒径(particle diameter)可以是约20nm至约100nm，具体地，可以是约30nm至约60nm。由于上述三氧化钨粒子的粒径满足上述范围，可提高对于上述可见光活性光催化剂粒子的金属泡沫基材骨架的涂敷性，使上述可见光活性光催化剂粒子具有适当的分散度并粘附(binding)在上述碳材料涂层。
相对于100重量份的上述三氧化钨(WO3)，上述可见光活性光催化剂粒子可包含约0.1重量份至约5重量份的上述金属粒子，例如，可包含约0.1重量份至约2重量份，例如，可包含约0.1重量份至约0.5重量份。由于上述可见光活性光催化剂粒子以上述范围的含量包含金属粒子，可稳定地光沉积在三氧化钨(WO3)的表面，可实现优秀的性价比。
在本发明的一实例中，提供空气净化模块，上述空气净化模块包括：本体，包括空气流入口及空气排出口；可见光发光元件，配置于上述本体的内部；以及空气过滤器(airfilter)，配置于上述本体的内部。
图3简要示出上述空气净化模块。参照图3，上述空气净化模块100包括：本体10，包括空气流入口11及空气排出口12；以及可见光发光元件20，配置于上述本体10的内部，且包括空气过滤器30，配置于上述本体10的内部。
上述空气净化模块100的本体10可包括空气流入口11及空气排出口12。
对上述空气过滤器30的详细说明如上所述。
可在上述空气排出口12配置有上述空气过滤器30。由于上述空气过滤器30配置于上述空气排出口12，经过基于上述空气过滤器30的除臭、抗菌及净化作用的空气可以直接排出到外部，而不经过其他污染路径，由此，可向设置上述空气净化模块的车辆的室内供给高纯度净化的空气。
上述可见光发光元件20作为发射可见光线区域的光的元件，起到使上述空气过滤器活性化的作用，以便通过向上述空气过滤器照射光来使上述空气过滤器执行除臭、抗菌及净化作用。
配置于上述空气排出口12的上述空气过滤器30可呈平板形状，上述可见光发光元件20可具有在平面上发光的发光表面。上述平板的平坦表面与上述可见光发光元件20的发光表面以彼此向垂直方向隔开的方式平行配置，以便相向。
上述可见光发光元件20可具有在平面上发光的发光表面，上述可见光发光元件20的发光表面与上述空气过滤器30的平板形状的平面可以平行。
在从上述可见光发光元件20发射的光量中，向上述可见光发光元件20的发光表面的垂直方向发射的光量最多。因此，配置于上述空气排出口12的平板形状的空气过滤器30与上述可见光发光元件20的发光表面以彼此向垂直方向隔开的方式相向，由于上述空气过滤器30的平坦表面与上述可见光发光元件20的发光表面平行配置，可提高上述空气过滤器30内可见光活性光催化剂的光效率。通过提高上述空气过滤器30内可见光活性光催化剂的光效率，上述空气净化模块100的净化作用得以提高。
并且，从上述本体10的空气流入口11流入上述本体10内部的空气的流入方向X是横穿上述空气过滤器30与上述可见光发光元件20之间的方向。由于上述空气流入口11形成在上述本体10，以满足这种条件，具有使通过上述空气净化模块100的空气顺畅地流入的优点，且可以确保将上述空气净化模块100容易地适用于车辆空调装置等的结构。
为了使通过上述本体10的空气流入口11的空气更顺畅地流入，可以在上述本体10的空气流入口11配置有风扇(fan)。
上述风扇用于适当调节空气的流速，风速可以是约0.1m/sec至约3.0m/sec。当上述风扇的风速过低时，有害物质不能有效地与上述空气过滤器接触，当风速过高时，有害物质过快的通过空气过滤器，从而难以确保足够的用于分解反应的时间。因此，可通过利用以上述范围的风速流入空气的风扇，来进一步提高有害物质的去除效率。
上述空气净化模块100包括上述空气过滤器30，上述空气过滤器30执行直接去除有害成分的净化功能。
参照图3，上述空气净化模块100包括上述光催化剂过滤器30，还包括本体10及配置于上述本体10内部的可见光发光元件20。
上述本体10用作上述空气净化模块100的壳体(housing)，例如，可选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、铁氟龙树脂及它们的组合组成的组中的一种塑料材料或由铝、不锈钢(SUS，Steel Use Stainless)等的金属材料组成。
在一实例中，上述本体10可由包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的塑料材料制备，在此情况下，加工性及成型性优秀，由于确保了轻量性，因此可更有利于流通。
如上所述，上述空气净化模块100利用对可见光线具有光活性的光催化剂净化空气，利用可见光发光元件20用作诱导光催化剂的光活性的光源。
上述可见光发光元件20作为发射相当于约400nm至约800nm的可见光线的光的元件，例如，可利用蓝色发光二极管(LED)，但不限于此。例如，在发射大于约200nm且小于约400nm的紫外线的紫外线发射元件的情况下，由于发射具有高能量的光，虽然有利于诱导光活性，但紫外线对人体有害，在紫外线发射元件的情况下，相比可见光发光元件，存在寿命短、价格高的问题。因此，上述空气净化模块100可以通过将可见光发光元件20用作光源来防止这些问题，如上所述，作为上述可见光发光元件20的发射对象，可使用空气过滤器30来最大化空气净化效率。
在本发明的一实例中，提供空气过滤器的制备方法，上述空气过滤器的制备方法包括：步骤(a)，在金属泡沫基材的表面涂敷碳材料涂敷组合物，以形成碳材料涂层；步骤(b)，在上述碳材料涂层上涂敷可见光活性光催化剂涂敷组合物，以形成可见光活性光催化剂涂层；以及步骤(c)，干燥形成有上述碳材料涂层的上述可见光活性光催化剂涂层的金属泡沫基材，以制备空气过滤器。
可通过上述空气过滤器的制备方法来制备如上所述的空气过滤器。即，在使用上述空气过滤器的制备方法的情况下，如图1所示，可制备依次包括金属泡沫(metal foam)基材31、碳材料涂层32及可见光活性光催化剂涂层33的空气过滤器30。
参照图3，上述空气净化模块100的本体10可包括空气流入口11及空气排出口12，在上述空气排出口12可配置有上述空气过滤器30，上述空气过滤器30呈包括平坦表面的平板形状，上述可见光发光元件20具有发光表面。上述空气过滤器30的平坦表面与上述可见光发光元件20的发光表面以彼此向垂直方向隔开的方式平行配置，以便相向。并且，可以配置有空气流入口11，以便从上述本体10的空气流入口11流入上述本体10内部的空气的流入方向X是横穿上述空气过滤器30与上述可见光发光元件20之间的方向。
虽然在图3中未示出，但为了使通过上述本体10的空气流入口11的空气更顺畅地流入，可以在上述本体10的空气流入口11配置有风扇。
上述本体10、可见光发光元件20、空气过滤器30及风扇的相关事项如上所述。
上述空气过滤器的制备方法包括在金属泡沫基材的表面涂敷碳材料涂敷组合物，以形成碳材料涂层的步骤(a)。
上述碳材料涂敷组合物包含有机粘合剂及活性碳粒子。与上述有机粘合剂及上述活性碳粒子有关的事项也如上所述。此时，相对于100重量份的上述有机粘合剂，上述碳材料涂敷组合物可包含约80重量份至约120重量份的上述活性碳粒子，例如，可包含约90重量份至约110重量份的上述活性碳粒子，例如，可包含约100重量份的上述活性碳粒子。上述活性碳粒子以与上述有机粘合剂使用如上所述的含量比来使用，从而可以实现上述碳材料涂敷组合物对上述金属泡沫基材的表面的涂敷性及粘附性。
例如，在相对于上述有机粘合剂，上述活性碳粒子的含量过少的情况下，上述有机粘合剂阻隔上述活性碳粒子的多孔性表面，从而可降低在后续的上述步骤(b)中，上述可见光活性光催化剂涂敷组合物借助上述活性碳粒子的孔结构吸附的性能。并且，在相对于上述有机粘合剂，上述活性碳粒子的含量过多的情况下，对上述金属泡沫基材的表面的上述活性碳粒子的粘附力较弱，因而可产生上述活性碳粒子脱离的问题。
接下来，上述空气过滤器的制备方法包括在上述碳材料涂层上涂敷可见光活性光催化剂涂敷组合物，以形成可见光活性光催化剂涂层的步骤(b)。
在此情况下，上述可见光活性光催化剂涂敷组合物可以是分散有可见光活性光催化剂粒子的水类分散液。即，上述可见光活性光催化剂涂敷组合物使用水或蒸馏水等的水类溶剂，而不包含有机粘合剂成分或无机粘合剂成分。上述水或蒸馏水等的水类溶剂通过具有上述活性碳粒子的毛细管形状的孔结构很好地被吸附，由此，可大大提高对上述可见光活性光催化剂涂层的上述碳材料涂层的粘附性。
并且，由于最终制备的上述可见光活性光催化剂涂层内不残留有机或无机成分，因此可大大提高可见光活性光催化剂粒子的光催化剂效率。
具体地，相对于100重量份的水类溶剂，上述可见光活性光催化剂涂敷组合物可包含约5重量份至约10重量份的上述可见光活性光催化剂粒子，例如，可包含约5重量份至7重量份。在此情况下，基于上述活性碳粒子的上述可见光活性光催化剂涂敷组合物的吸附力优秀，有利于上述可见光活性光催化剂涂敷组合物渗透到上述金属泡沫基材的内部，上述可见光活性光催化剂涂层可形成在更大面积的金属泡沫基材的表面。
在上述步骤(a)及步骤(b)中，涂敷上述碳材料涂敷组合物及上述可见光活性光催化剂涂敷组合物的方法可分别通过浸(dip)涂法。在此情况下，与其他涂敷方法相比，有利于上述碳材料涂敷组合物及上述可见光活性光催化剂涂敷组合物渗透到上述金属泡沫基材的气孔结构内部，结果，上述碳材料涂层及上述可见光活性光催化剂涂层在上述金属泡沫基材的表面占有更宽的面积，以实现优秀的有害物质去除性能。
上述空气过滤器的制备方法包括干燥形成有上述碳材料涂层的上述可见光活性光催化剂涂层的金属泡沫基材，以制备空气过滤器的步骤(c)。
在上述步骤(c)中，上述金属泡沫基材的干燥可在约80℃至约100℃的温度下进行约30分钟至约90分钟。由此，上述可见光活性光催化剂涂敷组合物的水类溶剂可以基本上完全蒸发，而不会损坏上述金属泡沫基材及上述活性碳粒子的物理性质。
通常，为确保优秀的性能，光催化剂涂敷伴随着约300℃以上的高温热处理。然而，这种高温热处理工艺有可能降低效率，有可能损坏光催化剂以外的周围成分。在根据本发明一实例的制备方法中，可通过在涂敷上述可见光活性光催化剂涂敷组合物之后，在相对低温(80℃～100℃)下，只进行干燥来制备涂敷层，并不需要约300℃以上的高温热处理。并且，尽管如此，也显示出优秀的光催化剂性能，并且可以确保工艺效率上的优点。
由上述步骤(a)至步骤(c)制备的空气过滤器如图2所示。即，参照图2，上述空气过滤器30包括金属泡沫基材31、碳材料涂层32及可见光活性光催化剂涂层33，具体地，可包括上述金属泡沫基材31、涂敷在上述金属泡沫基材31的表面的碳材料涂层32以及涂敷在上述碳材料涂层的可见光活性光催化剂涂层33。
与上述金属泡沫基材31、上述碳材料涂层32及上述可见光活性光催化剂涂层33有关的事项如上所述。
通过上述空气过滤器的制备方法制备的空气过滤器可适用于上述空气净化模块。具体地，通过在本体内部配置上述空气过滤器及可见光发光元件来制备上述空气净化模块。
参照图3，上述空气净化模块100的本体10可包括空气流入口11及空气排出口12，在上述空气排出口12可配置有上述空气过滤器30，上述空气过滤器30呈包括平坦表面的平板形状，上述可见光发光元件20具有发光表面。上述空气过滤器30的平坦表面与上述可见光发光元件20的发光表面以彼此向垂直方向隔开的方式平行配置，以便相向。并且，可以配置空气流入口11，以便从上述本体10的空气流入口11流入上述本体10内部的空气的流入方向X是横穿上述空气过滤器30与上述可见光发光元件20之间的方向。
进而，在上述空气流入口11还可以配置风扇。上述风扇用于使空气更顺畅地流入，与其相关的事项也如上所述。
以下，将说明本发明的具体实施例。然而，以下记载的实施例仅用于具体例示或说明本发明，本发明不应限于此。
实施例及比较例
实施例1
准备厚度为4mm的镍含量为100％的金属泡沫基材。与上述金属泡沫基材的平面上的1平方英寸(inch2)面积相对应的单位体积气孔数为60个，孔的大小为0.8mm。相对于100重量份的聚氨酯树脂粘合剂，将上述金属泡沫基材在包含平均粒径为30μm的100重量份的活性碳粒子中浸泡1分钟后取出，进行浸涂，以在上述金属泡沫基材的表面形成碳材料涂层。接下来，将在包含5重量份的Pt/WO3可见光活性光催化剂粒子的可见光活性光催化剂涂敷组合物形成有上述碳材料涂层的金属泡沫基材在100重量份的蒸馏水中浸泡2分钟后取出，进行浸涂，以在上述碳材料涂层上形成可见光活性光催化剂涂层。接下来，在80℃的烤箱(oven)中干燥1小时，以制备空气过滤器。
准备包括设置有小型风扇的空气流入口和空气排出口的本体，在上述空气排出口配置所制备的上述光催化剂过滤器。接下来，在上述光催化剂过滤器的垂直方向的本体内部配置发射450nm波长的光的蓝色发光二极管，使通过上述小型风扇从空气流入口流入的空气的流入方向横穿上述空气过滤器30与上述可见光发光元件20之间，由此，制备了空气净化模块。
实施例2
以与实施例1相同的方法制备了空气净化模块，但变更了用于制备空气过滤器的碳材料涂层的碳材料涂敷组合物中的聚氨酯树脂粘合剂和活性碳粒子的含量。具体地，相对于100重量份的聚氨酯树脂粘合剂，将上述金属泡沫基材在包含平均粒径为30μm的50重量份的活性碳粒子的碳材料涂敷组合物中浸泡1分钟后取出，进行浸涂，以在上述金属泡沫基材的表面形成碳材料涂层。
实施例3
以与实施例1相同的方法制备了空气净化模块，但变更了用于制备空气过滤器的碳材料涂层的碳材料涂敷组合物中的聚氨酯树脂粘合剂和活性碳粒子的含量。具体地，相对于100重量份的聚氨酯树脂粘合剂，将上述金属泡沫基材在包含平均粒径为30μm的200重量份的活性碳粒子的碳材料涂敷组合物中浸泡1分钟后取出，进行浸涂，以在上述金属泡沫基材的表面形成碳材料涂层。
实施例4
以与实施例1相同的方法制备了空气净化模块，但变更了空气过滤器的金属泡沫基材。
具体地，上述金属泡沫准备了厚度为4mm的铜(Cu)含量为100％的金属泡沫基材。
比较例1
在实施例1中，制备了在上述金属泡沫基材的表面直接涂敷的可见光活性光催化剂涂层，而没有上述碳材料涂层，此时，代替上述可见光活性光催化剂涂敷组合物，使用了混合作为5重量百分比的Pt/WO3可见光活性光催化剂粒子与四乙氧基硅烷(TEOS，Si(OCH2CH3)4)的脱水聚合物的1.25重量百分比的二氧化硅粘合剂及93.75重量百分比的异丙醇(IPA)溶剂，除此之外，以与实施例1相同的方法制备了空气净化模块。
比较例2
将市售的离子发生器(ionizer)(Halla公司，Cliogen)用作空气净化模块。
评估
实验例1：有害气体取出性能的评估
在3L的气袋(gas bag)注入以下浓度的各分解对象气体，操作上述实施例1及上述比较例1至比较例2的各空气净化模块，确认1小时后的气体浓度。在下表1中以百分比示出注入气体浓度与通过各空气净化模块去除的气体浓度的比率。
表1
参照上述表1的结果，可以得知，与上述比较例1至比较例2的空气净化模块相比，上述实施例1的空气净化模块可同时优秀地实现对各种有害气体的去除性能。
具体地，在上述实施例1中，对于醛类有害气体(甲醛、乙醛)，表现出90％以上的去除性能，且对于氨及乙酸，表现出100％的去除性能。并且，对于芳香族有害气体(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯)，也表现出97％以上的高去除性能。
具体地，可以确认，上述比较例1的空气净化模块对乙酸表现出类似于上述实施例1的去除性能，但对醛类有害气体、氨、芳香族有害气体的去除性能显著低于上述实施例1。
在上述比较例2的情况下，对于所有有害气体，其去除性能显著低于上述实施例1。
附图标记的说明：
100：空气净化模块
10：本体
11：空气流入口
12：空气排出口
20：可见光发光元件
30：空气过滤器
31：金属泡沫基材
32：碳材料涂层

Claims (10)

1.一种空气过滤器，其特征在于，包括：金属泡沫基材、碳材料涂层以及可见光活性光催化剂涂层。
2.根据权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于，上述金属泡沫基材包含选自由镍、铁、铬、铝、铜、钨、不锈钢、钛、银及它们的组合组成的组中的一种。
3.根据权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于，上述碳材料涂层包含100重量份的有机粘合剂及80重量份至200重量份的活性碳粒子。
4.根据权利要求3所述的空气过滤器，其特征在于，上述活性碳粒子包括大小大于且小于的微孔；或大小为至的中孔。
5.根据权利要求1所述的空气过滤器，其特征在于，上述可见光活性光催化剂涂层仅由可见光活性光催化剂粒子组成。
6.根据权利要求5所述的空气过滤器，其特征在于，上述可见光活性光催化剂粒子包含100重量份的三氧化钨及0.1重量份至5重量份的金属粒子。
7.根据权利要求6所述的空气过滤器，其特征在于，上述金属粒子包含选自由钨、铬、钒、钼、铜、铁、钴、锰、镍、铂、金、银、铈、镉、锌、镁、钙、锶、钡及它们的组合组成的组中的至少一种。
8.一种空气净化模块，其特征在于，包括：
本体，包括空气流入口及空气排出口；
可见光发光元件，配置于上述本体的内部；以及
权利要求1至8中任一项所述的空气过滤器，配置于上述本体的内部。
9.根据权利要求8所述的空气净化模块，其特征在于，
在上述空气排出口配置有上述空气过滤器，
上述空气过滤器呈包括平坦表面的平板形状，
上述可见光发光元件具有发光表面，
上述空气过滤器的平坦表面与上述可见光发光元件的发光表面以彼此向垂直方向隔开的方式平行配置，以便相向，
从上述空气流入口流入上述本体的内部的空气的流入方向是横穿上述空气过滤器与上述可见光发光元件之间的方向。
10.根据权利要求8所述的空气净化模块，其特征在于，还包括配置于上述空气流入口的风扇。
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