TWI627994B - 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法 - Google Patents

用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法 Download PDF

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光 潘
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Abstract

本發明之實施例包含一種用於分解污染物之過濾元件，該過濾元件包含基板，及包括至少一種光觸媒之光觸媒組合物。本發明之該等實施例亦包含一種用於分解污染物之系統，該系統包含基板，及包括至少一種光觸媒之光觸媒組合物；以及一種使用該系統之方法。

Description

用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法
本發明實施例大體而言係關於減少空氣中之污染物。更特定而言，本發明實施例係關於用於使用光觸媒組合物自該空氣移除微生物及惡臭氣體，使用光觸媒組合物減少空氣中之乙烯之濃度的光觸媒元件，且係關於使用該元件來淨化建築物、飛機及殼體中之空氣的方法，且係關於使用該元件來延長包含水果、蔬菜及花卉之所收穫農作物的貯存有效期的方法。
習知光觸媒係用以減少諸如乙烯之氣體之濃度以及包含惡臭氣體及微生物之空氣中之其他污染物之有效方式。此係期望的，此乃因習知乙烯氣體加劇農作物之熟化及老化。另外，期望具有較清潔且較佳氣味的空氣。在過去已採用控制乙烯之濃度及淨化空氣之各種方式，包含過濾器、氧化劑及光觸媒。
各種類型之併入有空氣過濾元件之空氣過濾器單元已用於過濾及移除各種種類之粉塵，諸如花粉、蟎蟲及灰塵、雖然具有習用過濾元件之此等過濾器單元可以既定設計效率移除粉塵，但習用過濾器單元不能夠移除以氣相存在之材料，舉例而言，包含諸如揮發性有機化 合物(VOC)之有害氣體及產生不良臭氣之惡臭成分。
本文中，已知可藉助使用活性炭來吸收及移除此等有害氣體及惡臭成分。然而，由於活性炭之吸收能力係有限的，因此需要每當吸收達到飽和時替換活性炭。若保持未替換處於飽和狀態，則活性炭將不再能夠充分吸收及移除有害氣體及惡臭成分，且此等材料將再分散遍及過濾器單元。
先前技術中之氧化劑具有類似於其係自耗性之過濾器之缺陷；該等氧化劑在其工作時用光且必須不時地替換以維持其效率。
先前技術中之光觸媒在UV光譜中大大有效，但可見光譜光觸媒係合成的。無UV之室內光之增加導致對在可見光譜中有效之光觸媒之增長需要。
當前使用之技術之所論述缺陷表明需要更高效可見光譜光觸媒。
根據本發明之目的，如本文中所體現及大體闡述，本發明之實施例包含用於分解污染物(包含但不限於揮發性有機化合物及/或氣體、無機化合物及/或氣體)之光觸媒元件，及藉由分解空氣中之污染物來淨化空氣之方法，及藉由使用該光觸媒元件來減少乙烯氣體之濃度而延長乙烯敏感農作物之貯存有效期之方法。本文中，光觸媒元件係指包括至少一種光觸媒組合物之元件。
實施例包含用於分解污染物之過濾元件，該過濾元件包括基板及包括至少一種光觸媒之光觸媒組合物，該至少一種光觸媒可用於藉由當光觸媒元件由光照射且與污染物接觸時分解及/或氧化污染物來有效地減少空氣中之污染物。與先前技術中所使用之過濾器及化合物相比，實施例可更有效於減少揮發性有機化合物及/或氣體，無機化合物及/或氣體位準，例如，乙烯。在某些實施例中，光觸媒組合物 可安置於基板上方。在某些實施例中，基板係透氣支載件。在某些實施例中，光觸媒展示可見光回應性。在某些實施例中，該光觸媒包括WO3、TiO3或Ti(O,C,N)2：Sn。在某些實施例中，光觸媒組合物進一步包括輔觸媒。在某些實施例中，該輔觸媒包括銳鈦礦TiO2、SrTiO3、KTaO3或KNbO3。在某些實施例中，該輔觸媒包括In2O5、Ta2O5、銳鈦礦TiO2、金紅石TiO2、銳鈦礦及金紅石TiO2之組合或CeO2。在某些實施例中，光觸媒含有WO3，且輔觸媒含有CeO2，在某些實施例中，光觸媒含有TiO2或SnO2，輔觸媒含有Cu2O及/或CuO，輔觸媒支載於光觸媒上。在某些實施例中，過濾元件進一步包括層壓於基板之至少一個表面上之氟樹脂多孔層，且光觸媒組合物安置於氟樹脂多孔層上。在某些實施例中，構成氟樹脂多孔層之氟樹脂含有聚四氟乙烯。在某些實施例中，光觸媒組合物透過氣溶膠沈積方法形成於氟樹脂多孔層上。
該等實施例包含用於分解污染物之系統，該系統包括基板及包括至少一光觸媒之光觸媒組合物。在某些實施例中，該基板界定體積。在某些實施例中，該系統進一步包括封圍元件，其中該基板安置於該封圍元件內。在某些實施例中，系統進一步包括與該光觸媒組合物光學連通之電磁輻射源。在某些實施例中，系統進一步包括用於形成氣流之氣流元件，該氣流元件安置於該封圍元件內。在某些實施例中，光觸媒展示可見光回應性。在某些實施例中，該光觸媒包括WO3、TiO2或Ti(O,C,N)2：Sn。在某些實施例中，光觸媒組合物進一步包括輔觸媒。在某些實施例中，該輔觸媒包括銳鈦礦TiO2、SrTiO3、KTaO3或KNbO3。在某些實施例中，該輔觸媒包括In2O5、Ta2O5、銳鈦礦TiO2、金紅石TiO2、銳鈦礦及金紅石TiO2之組合或CeO2。在某些實施例中，光觸媒含有WO3，且輔觸媒含有CeO2。在某些實施例中，光觸媒含有TiO2或SnO2，輔觸媒含有Cu2O及/或CuO，且輔觸媒支載 於光觸媒上。在某些實施例中，系統可進一步包括至少一個額外過濾元件。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括預過濾元件。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括HEPA/ULPA過濾器。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括活性炭。
實施例包含包括以下步驟之方法：放置與乙烯敏感農作物大氣連通之上文所提及系統；及藉由使乙烯與光觸媒組合物接觸同時該光觸媒組合物由包括足以活化光觸媒組合物之波長之電磁輻射照射來將乙烯之量減少至低於臨限值之濃度。在一實施例中，方法進一步包括維持乙烯之濃度低於該臨限值之步驟。
實施例包括與乙烯敏感農作物大氣連通地放置系統且用光照射光觸媒元件以使得光觸媒元件分解及/或氧化環境乙烯，減少大氣中之乙烯位準之方法。
實施例包括減少空氣中之污染物位準之方法，該方法包括引導氣流以使得大氣接觸光觸媒元件同時用足以活化光觸媒元件且分解及/或氧化空氣中之污染物之光照射光觸媒元件。
2‧‧‧透氣支載件
3‧‧‧氟樹脂多孔層
4‧‧‧光觸媒層
100‧‧‧透明光觸媒組合物
102‧‧‧光觸媒材料
104‧‧‧輔觸媒
106‧‧‧光波
108‧‧‧源
200‧‧‧系統/污染物分解系統
202‧‧‧透明光觸媒元件/經光觸媒塗佈過濾元件/經光觸媒塗佈 HEPA/ULPA過濾元件
202A‧‧‧第一經光觸媒塗佈過濾元件
202B‧‧‧第二經光觸媒塗佈過濾元件
204‧‧‧基板
206‧‧‧表面
208‧‧‧封圍元件
210‧‧‧電磁輻射源/複數個藍色發光二極體電磁輻射源
210A‧‧‧第一複數個藍色發光二極體電磁輻射源
210B‧‧‧第二複數個藍色發光二極體電磁輻射源
210C‧‧‧第三複數個藍色發光二極體電磁輻射源
210D‧‧‧第四複數個藍色光二極體電磁輻射源
212‧‧‧氣流元件/氣流產生元件
214‧‧‧氣流箭頭/氣流方向
216‧‧‧過濾元件/氣流產生元件
216A‧‧‧預過濾器
216B‧‧‧HEPA/ULPA過濾元件/經光觸媒塗佈HEPA/ULPA過濾元件
216C‧‧‧活性炭過濾元件
圖1係一光觸媒塗層之一實施例之一示意圖。
圖2係經光觸媒塗佈表面之實施例之示意性繪示。
圖3A係包括本文中所闡述之光觸媒塗層之系統之示意性表示。
圖3B係圖解說明T黏結劑效能資料之圖。
圖4係實例5至7之光觸媒組合物之乙醛分解之標繪圖。
圖5係包括各種比率之WO3及T黏結劑之光觸媒組合物之一小時之乙醛分解之標繪圖。
圖6係實例9至15之光觸媒組合物之乙醛分解之標繪圖。
圖7係在455nm下在變化光強度下WO3及WO3/T-黏結劑之乙醛分解之標繪圖。
圖8係以1：1莫耳比率之實例16至30之具有輔觸媒之WO3之5小時之後的乙醛分解之圖。
圖9係實例31至35之光觸媒組合物之乙醛分解之標繪圖。
圖10係實例37及比較實例39中之用於評估由光觸媒過濾元件進行之乙烯分解之速率之測試室之示意圖。
圖11係實例37及比較實例39之乙烯分解測試之結果之圖。
圖12係實例42及43之乙醛分解測試之結果之表。
圖13係實例44之苯、乙烯、甲苯、丙醛及乙醛分解之結果之圖。
圖14係比較實例44之苯及乙烯分解測試之結構之圖。
圖15係由包括活性炭之過濾器及實例46之光觸媒過濾器實施例進行之連續乙醛移除之圖。
圖16係如與活性炭過濾器相比之由實例47之光觸媒過濾器實施例進行之乙烯移除之圖。
圖17A係由比較實例48過濾器及實例47之光觸媒過濾器實施例進行之乙醛移除之圖。
圖17B係藉由比較實例48過濾器及實例47之光觸媒過濾器實施例之乙烯移除之圖。
圖18係實例47及比較實例48之乙醛及乙烯分解測試之結果之表。
圖19係實例49之變化過濾器厚度之結果及光強度測試結果之表。
圖20係實例51之由經塗佈玻璃載片進行之臭氧降解之圖。
圖21係光觸媒編織織物實施例之示意圖。
圖22係玻璃布基板上之實施例之示意圖。
圖23係如實例50中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之 圖。
圖24係光觸媒不織布織物實施例之示意圖。
圖25A係光觸媒蜂巢式過濾器實施例之透視圖。
圖25B係光觸媒蜂巢式過濾器實施例之平面圖。
圖26係實例52之系統實施例之乙醛降解之圖。
圖27係系統實施例之示意圖。
圖28係系統實施例之示意圖。
圖29係系統實施例之示意圖。
圖30係系統實施例之示意圖。
圖31係系統實施例之示意圖。
圖32係如實例52中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖33係如實例53中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖34係如實例54中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖35係如實例55中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖36係如實例56中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖37係如實例57中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖38係如實例58中所闡述之光觸媒聚合物實施例之乙醛降解之圖。
圖39係包含氟樹脂多孔層之過濾元件之實施例之剖面圖。
用於分解空氣中污染物之過濾元件之某些實例分解包含VOC之污染物。在某些實施例中，經分解污染物可係乙烯、乙醛、丙醛、甲苯及/或其任何組合。其中，在本發明說明書中，術語「過濾元件」具有包含(舉例而言)「過濾介質」之概念。用於分解污染物之過濾元件之某些實施例包括基板及光觸媒組合物。在某些實施例中，光觸媒組合物可包括至少一種光觸媒。在某些實施例中，光觸媒組合物可包括至少一第一光觸媒、一第二光觸媒及一輔觸媒。在某些實施例中，光觸媒組合物包括至少一種光觸媒及輔觸媒。在某些實施例中，光觸媒組合物可係抗微生物的。在某些實施例中，光觸媒組合物可分解VOC。在某些實施例中，光觸媒組合物可分解VOC且係抗微生物的。在某些實施例中，基板可係不透氣的，可係透氣的，或可具有足以允許氣體流動穿過元件之孔隙度。在某些實施例中，光觸媒組合物安置於基板及VOC攜載材料上，與基板及VOC攜載材料接觸，及/或插置於基板與VOC攜載材料之間。
在某些實施例中，包括至少一種光觸媒之元件可分解、氧化、中和及/或移除來自空氣之揮發性有機化合物、無機化合物及/或氣體及/或微生物。在某些實施例中，揮發性有機化合物、無機化合物及/或氣體及/或微生物可選自乙烯、丁酸、土味素、二甲硫醚或辛烯醇、酸(NOx、SOx、HCl、HF、H2SO4)、鹼(胺、甲胺、三乙胺、NH3、NMP)、可冷凝物(甲苯、2-丙醇、聚矽氧、二甲苯、庚烷、苯、矽氧烷、BHT)、摻雜劑(AsH3[胂]、B2H6[二硼烷]、BF3[三氟化硼]、有機磷(例如，磷酸三乙酯[TEP])、三(2-氯乙烯)磷酸酯[TCEP]、磷酸、膦酸、次膦酸及/或膦氧化物)、過氧化氫[H2O2]、丙酮、臭氧[O3]、異丙醇[IPA]、硫化氫[H2S])。在某些實施例中，無機化合物或氣體可係空氣中之過氧化氫(H2O2)、有機磷、酸、硫化物及微生物。
光觸媒包含可由於曝露於諸如紫外線或可見光之光而活化或改變化學反應之速率之任何材料。在某些實施例中，光觸媒可由於曝露於可見光而活化或改變化學反應之速率。輔觸媒包含增強光觸媒之光觸媒性質之材料。輔觸媒亦可在整個此文件中通稱為T黏結劑。另外，T黏結劑闡述於特此以全文引用方式併入本文中之於2013年1月10日提出申請之美國專利申請案13/738,243(於2013年7月18日公開之美國專利公開案US 2013/0180932)中。
在某些實施例中，闡述光觸媒元件，包括基板及光觸媒組合物。某些實施例闡述包含基板及光觸媒組合物之用於移除或分解VOC之系統。在某些實施例中，系統可用於農作物保鮮。在某些實施例中，光觸媒組合物包括至少一種光觸媒。在某一實施例中，光觸媒組合物包括至少一種光觸媒及輔觸媒。在某些實施例中，基板界定體積。在某些實施例中，系統進一步包括封圍元件，其中基板安置於封圍元件內。在某些實施例中，系統進一步包括與該光觸媒組合物光學連通之電磁輻射源。在某些實施例中，系統進一步包括用於形成氣流之氣流元件，該氣流元件與該封圍元件流體連通地安置。在某些實施例中，氣流元件可安置於該封圍元件內，或固定地附接至其。在某些實施例中，系統可進一步包括至少一種額外過濾元件。在某些實施例中，至少一個額外過濾元件可係預過濾器、HEPA/ULPA、無光觸媒組合物之基板及/或活性炭過濾器，及/或上文所闡述過濾元件之組合。
在某些實施例中，光觸媒組合物可以元件之任何組合安置至系統。在某些實施例中，光觸媒組合物可安置於預過濾器之表面上及/或內、在過濾器上、在封圍元件上、在氣流元件之表面上(例如，在風扇之葉片上)，及/或與電磁輻射源光學連通之系統之任何其他表面上。
在某些實施例中，用於分解污染物之系統包括具有第一端及第二端之封圍元件，該第二端與該第一端相對。介於第一端與第二端之間，在某些實施例中，系統可包括用於產生氣流之氣流元件。在某些實施例中，系統可包括至少以能夠活化用於分解污染物之元件之光觸媒組合物之波長發射電磁輻射之電磁輻射源。在某些實施例中，系統可包括用於分解污染物之元件。
光觸媒係在用特定波長之光(具有高於介於光觸媒之價帶與傳導帶之間的能帶間隙之能量之激發光)輻照時展示光觸媒活性之物質。由於光觸媒展示光觸媒活性，因此其可展現寬廣範圍效應，包含空氣再新及去臭效應，諸如揮發性有機化合物(VOC)之有害物質分解及抗微生物效應。
在某些實施例中，光觸媒材料可係吸收紫外線或可見光之無機固體，諸如固體無機半導體。針對某些材料，光觸媒作用可歸因於由於藉由對電磁輻射之該吸收產生於光觸媒之塊體中之電子-電洞對而形成於光觸媒之表面上之反應性物種(能夠執行還原及氧化)。在某些實施例中，如與正規氫電極相比，光觸媒具有帶約1eV至約0eV、約0eV至約-1eV，或約-1eV至約-2eV之能量之傳導帶。如與正規氫電極相比，某些光觸媒可具有帶約3eV至約3.5eV、約2.5eV至約3eV，或約2eV至約3.5eV，或約3.5eV至約5.0eV之能量之傳導帶。在某些實施例中，光觸媒材料包括負載銅氧化物。適合之負載銅氧化物闡述於皆以全文引用方式併入本文中之於2013年3月15日提出申請之美國專利申請案13/840,859及於2013年6月14日提出申請之美國臨時申請案61/835,399中。負載銅氧化物可展現抗菌效應。
某些光觸媒可僅藉由UV體系(亦即，小於380nm之波長)中之光來活化。此乃因大部分半導體之寬能帶間隙(>3eV)。然而，近年來，藉由適當地選擇材料或改質現有光觸媒，已合成可見光光觸媒 (Asahi等人，Science，293：269-271，2001年及Abe等人，Journal of the American Chemical Society，130(25)：7780-7781，2008年)。可見光光觸媒包含由可見光(例如，由人類肉眼可正常視覺偵測之光，諸如至少約380nm波長)活化之光觸媒。在某些實施例中，除了可見波長外，可見光光觸媒亦可由低於380nm波長之UV光活化。某些可見光光觸媒可具有對應於可見範圍中之光之能帶間隙，諸如大於約1.5eV、小於約3.5eV、約1.5eV至約3.5eV、約1.7eV至約3.3eV，或1.77eV至3.27eV之能帶間隙。某些光觸媒可具有約1.2eV至約6.2eV、約1.2eV至約1.5eV，或約3.5eV至約6.2電子eV之能帶間隙。
較佳地，光觸媒含有金屬化合物(諸如氧化物、氮氧化物、氮氧碳化物或鹵化物)，且更佳地含有鈦化合物、錫化合物或鎢化合物。
某些光觸媒包含諸如TiO2、ZnO、WO3、SnO2等及其改質形式之氧化物半導體。預期改質形式包含摻雜及/或負載。如同複合氧化物(SrTiO3、BiVO4)及某些硫化物(CdS、ZnS)、氮化物(GaN)及某些氮氧化物(例如，ZnO：GaN)之其他材料亦可表現光觸媒性質。光觸媒可由熟習此項技術者藉由各種方法(包含固態反應、燃燒、溶劑熱合成、火焰熱解、電漿合成、化學汽相沈積、物理汽相沈積、球磨及高能研磨)合成。
鈦化合物中之鈦之平均氧化數或形式電荷係較佳地+1至+6，更佳地+2至+4，進一步較佳地+1至+3。錫化合物中錫之平均氧化數或形式電荷係較佳地+2至+8，更佳地+1至+6，進一步較佳地+1至+4。鎢化合物中之鎢之平均氧化數或形式電荷係較佳地+1至+8，更佳地+1至+6，進一步較佳地+1至+4。
更具體而言，光觸媒較佳地含有選自以下各項中之至少一者：氧化鈦(IV)(TiO2)、氧化錫(IV)(SnO2)、氧化鎢(III)(W2O3)、氧化鎢(IV)(WO2)及氧化鎢(VI)(WO3)。作為氧化鈦(IV)(TiO2)，銳鈦礦型氧 化鈦(IV)(TiO2)較佳。
順便提及，在本發明說明書中，片語「光觸媒含有(或包括)氧化鎢(VI)(WO3)」不僅包含其中光觸媒係純氧化鎢(VI)(WO3)之情形而且包含其中光觸媒含有摻雜有另一元素或化合物之氧化鎢(VI)(WO3)之情形。(該情形同樣適用於除氧化鎢以外之光觸媒及輔觸媒)。
尤其較佳地，光觸媒含有氧化鎢(VI)(WO3)，此乃因其使得可能形成在可見光之情況下展示充足光活性之光觸媒層。
在某些實施例中，各別Ti或W化合物可係各別氧化物、碳氧化物、氮氧化物、鹵氧化物、鹵化物、鹽、經摻雜或負載化合物。在某些實施例中，各別Ti或W化合物可係TiO2、WO3或Ti(O,C,N)2：Sn，諸如Ti(O,C,N)2：Sn，其中Ti：Sn之莫耳比率係約90：10至約80：20，約85：15至約90：10，或約87：13。適合之Ti(O,C,N)2：Sn化合物闡述於以全文引用方式併入本文中之於2013年1月10日提出申請之美國專利申請案13/738,243(於2013年7月18日公開之美國專利公開案US2013/0180932)。在某些實施例中，各別Ti或W化合物可係奈米粉末、奈米粒子及/或包括其之層。在某些實施例中，光觸媒之實例可包含諸如氧化鎢(III)(W2O3)、氧化鎢(IV)(WO2)、氧化鎢(VI)(WO3)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、氧化錫(II)(SnO)、氧化錫(IV)(SnO2)、氧化錫(VI)(SnO3)、氧化鈰(II)(CeO)、氧化鈰(IV)(CeO2)、鈦酸鍶(SrTiO3)、鈦酸鋇(BaTiO3)、氧化銦(III)(In2O3)、釩酸鉍(BiVO4)、氧化鐵(III)(Fe2O3)、氧化鉍(III)(Bi2O3)、氧化銅(I)(Cu2O)、氧化銅(II)(CuO)、CuxO、鉭酸鉀(KTaO3)及鈮酸鉀(KNbO3)之金屬氧化物；諸如硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)及硫化銦(InS)之金屬硫化物；諸如硒酸鎘(CdSeO4)及硒化鋅(ZnSe)之金屬硒化物；及諸如氮化鎵(GaN)之金屬氮化物。CuxO闡述於特此以全文引用方式併入本文中之美國專利申請案13/840,859中。在某些實施例中，光觸媒包括 TiO2。在某些實施例中，光觸媒包括銳鈦礦及/或金紅石氧化鈦(IV)(TiO2)。在某些實施例中，光觸媒不包含TiOx。在某些實施例中，光觸媒不包含TiO2。在某些實施例中，光觸媒包括WO3。
可使用任何有用量之光觸媒。在某些實施例中，光觸媒材料係組合物之約0.01莫耳%至100莫耳%，或至少約0.01莫耳%且小於100莫耳%。在某些實施例中，光觸媒材料係組合物之約20莫耳%至約80莫耳%、約30莫耳%至約70莫耳%、約40莫耳%至約60莫耳%，或約50莫耳%。
諸如TiO2及WO3化合物之光觸媒(例如，奈米粉末)可藉由諸多不同方法(諸如熱電漿(直流且包含射頻感應耦合電漿(RF-ICP))、溶劑熱、固態反應、熱解(噴塗火焰)及燃燒)製備。如特此以全文引用方式併入本文中之美國專利8,003,563中所闡述之射頻感應耦合電漿(例如，熱)方法可係有用的，此乃因低污染(無電極)及高生產率及前驅物處於氣體、液體或固體形式之容易應用。因此，射頻感應耦合電漿程序較佳。舉例而言，當製備WO3奈米粉末時，可使用雙流噴霧器將偏鎢酸銨在水中之液體分散液(水中5wt%至20wt%固體)噴塗至電漿體積。較佳地，前軀體可存在於水中之約20wt%固體。電漿可與氬氣、氮氣及/或氧氣氣體以約25kw板極功率操作。然後可在過濾器上收集由來自電漿之冷凝蒸汽形成之粒子。在某些實施例中，粒子表面積範圍如使用BET所量測自約1m2/g至約500m2/g、約15m2/g至30m2/g或約20m2/g。在某些實施例中，所獲得WO3可加熱自約200℃至約700℃或約300℃至約500℃。
在某些實施例中，光觸媒可摻雜有至少一種天然元素(例如非惰性氣體元素)以改良光觸媒之活性。此一元素可稱作「摻雜劑」。經摻雜元素(摻雜劑)可經提供為通常在合成期間所添加之前驅物。經摻雜元素(摻雜劑)可係併入至Ti或W化合物之晶格中(舉例而言，如取代 晶格內之所定義位置內或以其他方式間隙包含於晶體內)之元素。在某些實施例中，摻雜劑可選自包含以下各項之多個元素中之一者：諸如鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)及銫(Cs)之鹼金屬；諸如鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)及鋇(Ba)之鹼土金屬；諸如金(Au)、鉑(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)及釕(Ru)之惰性金屬；諸如鐵(Fe)、銅(Cu)、鋅(Zn)、釩(V)、鈦(Ti)(舉例而言，用於基於W之化合物)、鎢(W)(舉例而言，用於基於Ti之化合物)、鎂(Mn)、Mo、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鈰(Ce)及鎳(Ni)之過渡金屬；鑭系及錒系金屬；鹵素；包含B、Al、Ga、In及Tl之第III族元素(依據其中元素根據遞增原子數目配置之Dmitri Mendeleev/Lothar Meyer類型之現代週期表)、包含Ca、Si、Ge、Sn之第IV族元素；如同N、P、As、Bi之第V族元素；及如同S及Se之第VI族元素。在某些實施例中，光觸媒可摻雜有選自以下各項之至少一種元素：C、N、S、F、Sn、Zn、Mn、Al、Se、Nb、Ni、Zr、Ce及Fe。在某些實施例中，光觸媒可自摻雜，例如，Ti3+替換TiO2基質中之Ti4+。經適當摻雜光觸媒材料之細節呈現於特此以全文引用方式併入本文中之美國臨時專利申請案第61/587,889號。在此說明書中，摻雜有摻雜劑之光觸媒可稱作「摻雜型光觸媒」。
術語「摻雜」意指在基本上不改變光觸媒基礎結晶結構之範圍內將任意挑選元素(摻雜劑)添加至主化合物晶體。光觸媒是否經摻雜可藉由舉例而言XPS(X射線光電子光譜)之峰移位來確認。用於形成摻雜型光觸媒之方法並非特別限制，且可係(舉例而言)溶膠凝膠方法、固相反應方法及離子植入方法。
當光觸媒係摻雜型光觸媒時，光觸媒中之主化合物(經受摻雜之化合物)與摻雜劑之莫耳比率並非特別限制，且較佳地99.9：0.1至80：20，更佳地99.9：0.1至85：15，進一步較佳地99.9：0.1至87：13。
較佳地，摻雜型光觸媒摻雜有選自以下各項中之至少一者：碳 (C)、氮(N)、硫(S)、氟(F)、錫(Sn)、鋅(Zn)、鎂(Mn)、鋁(Al)、硒(Se)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鋯(Zr)、鈰(Ce)及鐵(Fe)。
光觸媒可係p型或n型。p型光觸媒可(舉例而言)藉由用高價元素(諸如例如，砷(As))來摻雜光觸媒而獲得。n型光觸媒可(舉例而言)藉由用低價元素(諸如例如硼(B))來摻雜光觸媒而獲得。
在某些實施例中，光觸媒材料可包括n型UV光觸媒材料、n型可見光光觸媒材料、p型UV光觸媒材料及/或p型可見光觸媒材料中之一或多者。在某些實施例中，n型可見能帶間隙半導體可視情況係WO3、Ti(O,C,N)2：Sn或CeO2。在某些實施例中，n型UV光觸媒材料可視情況係CeO2、TiO2、SnO2、SrTiO3、ATaO3、ANbO3等；A=鹼金屬粒子，其中A可係Ca、Ba及/或Sr。在某些實施例中，p型可見能帶間隙半導體可視情況係SiC、CuMO2，M=Al、Cr。在某些實施例中，p型UV光觸媒材料可視情況係ZnIrO2、ZnRhO2、CuO、NiO、Mn2O3、Co3O4及/或Fe2O3。
在某些實施例中，光觸媒可負載有至少一個金屬。負載元素可藉由如同浸漬(Liu,M.、Qiu,X.、Miyauchi,M.及Hashimoto,K.，Cu(II)Oxide Amorphous Nanoclusters Grafted Ti 3+ Self-Doped TiO 2 ：An Efficient Visible Light Photocatalyst。Chemistry of Materials，2011年線上發佈)、光還原(Abe等人，Journal of the American Chemical Society，130(25)：7780-7781，2008年)及濺鍍的後合成方法提供。將金屬負載於光觸媒上可如以全文引用方式併入本文中之美國專利公開案第US2008/0241542號中所闡述地實施。在某些實施例中，負載元素選自惰性元素。在某些實施例中，負載元素可選自至少一種惰性元素、氧化物及/或氫氧化物。在某些實施例中，惰性元素可選自Au、Ag、Pt、Pd、Ir、Ru、Rh或其氧化物及/或氫氧化物。在某些實施例中，負載元素選自過渡金屬、其氧化物及/或氫氧化物。在某些實施 例中，負載元素選自Fe及Cu及Ni或其氧化物及氫氧化物。在某些實施例中，負載元素可選自不同群組之元素，包含至少一種過渡金屬及至少一種惰性金屬或其各別氧化物及氫氧化物。在某些實施例中，適合之負載金屬氧化物闡述於皆以全文引用方式併入本文中之於2013年3月15日提出申請之美國專利申請案13/840,859；及於2013年6月14日提出申請之美國臨時申請案61/835,399。
在某些實施例中，光觸媒在589nm之波長下較佳地具有1.0至4.0，更佳地1.0至3.0，特別較佳地1.5至2.5之折射率(R1)。在光觸媒折射率(R1)在1.0至4.0之範圍中之情況下，變得較容易減少與輔觸媒之折射率差，且因此變得較容易形成半透明光觸媒層。注意，光觸媒之折射率值係根據由JIS K 0062規定之「固體樣本量測方法」用阿貝(Abbe)折射計獲得之量測值。
光觸媒之形狀並非特別限制，且光觸媒之形狀較佳地係顆粒狀。諸多種類之光觸媒較差溶於溶劑中。以顆粒形狀，光觸媒可分散於分散介質中以產生分散液體，該分散液體可然後用於藉由塗佈及乾燥容易形成光觸媒層。
當光觸媒之形狀係顆粒狀時，光觸媒之平均粒子大小並非特別限制，且較佳地係5nm至1,000nm、更佳地5nm至100nm、進一步更佳地5nm至30nm。當光觸媒之平均粒子大小超過1,000nm時，光觸媒之總表面積變小，且光觸媒層可無法充分展示光觸媒活性。另一方面，當光觸媒之平均粒子大小下降低於5nm時，往往發生粒子聚集，且可遭受光觸媒層之半透明性。
應注意，光觸媒之平均粒子大小係如藉由動態光散射頻率分析(FFT外差方法)所判定之分散於任意分散液體中之光觸媒粒子之基於體積之50%之累積分佈直徑(D50)。
輔觸媒係加速光觸媒之光觸媒活性之物質。視期望，除光觸媒 外，根據本發明之光觸媒層亦可進一步含有輔觸媒。輔觸媒可係自身展示或不展示光觸媒活性之輔觸媒。與光觸媒協作，輔觸媒可使光觸媒之反應速率自當單獨使用光觸媒時之反應速率增加1.2倍或更多，較佳地1.5倍或更多，進一步較佳地2.0倍或更多，特別較佳地3.0倍或更多。光觸媒之反應速率可基於(舉例而言)乙醛(揮發性有機化合物(VOC)之一種類型)之分解速率。輔觸媒亦可在整個此文件中通稱為T黏結劑。
具體而言，將光觸媒(單獨地或和與該光觸媒混合或由該光觸媒支載之輔觸媒一起)置入填充有特定量之壓縮空氣及乙醛(校準氣體)之封閉空間中，且用可見光(波長455nm，輻照強度200mW/cm2)輻照達1小時。然後比較輻照之前及之後的封閉空間中之乙醛濃度以計算光觸媒之反應速率藉以增加之因子。舉例而言，如與當單獨地填充有光觸媒之封閉空間中之乙醛濃度在輻照含有80ppm之乙醛之封閉空間之後變成60ppm(亦即，20ppm之乙醛已分解)時相比，當填充有光觸媒及輔觸媒(與該光觸媒混合或支載於該光觸媒上)之封閉空間中之乙醛濃度在輻照含有80ppm之乙醛之封閉空間之後變成20ppm(亦即，60ppm之乙醛已分解)時，乙醛分解速率可認為已增加3倍(光觸媒活性之3倍增加)。
某些輔觸媒可係能夠藉由自光觸媒之傳導帶電子轉移來還原之化合物或半導體。舉例而言，輔觸媒可具有低於光觸媒之傳導帶之能量之傳導帶，或輔觸媒可具有具有低於光觸媒之傳導帶之能量之最低未佔用分子軌域。當諸如「最低能」及「較高能」之術語用於比較半導體能帶或分子軌域與另一能帶或分子軌域時，其意指當電子轉移至較低能量之能帶或分子軌域時該電子損失能量，且當電子轉移至較高能量之能帶或分子軌域時該電子獲得能量。
輔觸媒可與光觸媒簡單地混合，或可支載於光觸媒上。在此說 明書中，支載輔觸媒之光觸媒稱作「支載型光觸媒」。如本文中所使用，術語「支載」係指其中不同於光觸媒之物質黏附至光觸媒表面之狀態。舉例而言，可藉由掃描電子顯微術來觀察此黏附狀態。用於形成支載型光觸媒之方法並非特別限制，且可舉例而言係浸漬方法、光還原方法或濺鍍。支載型光觸媒可藉由使用舉例而言美國專利申請案2008/0241542中所闡述之方法來形成。輔觸媒可摻雜有摻雜劑。摻雜有摻雜劑之輔觸媒將稱作摻雜型輔觸媒。用於摻雜輔觸媒之化合物及元素如上文所例示與光觸媒結合。
據信，係輔觸媒之某些金屬氧化物能夠還原O2。舉例而言，據信CeO2可藉由電子轉子來還原O2氣體。如此一來，據信Ce3+轉移電子至O2且因此轉換成Ce4+。在光觸媒組合物中，光觸媒可轉移電子至CeO2，因此將Ce4+轉換成Ce3+，且Ce3+可然後還原O2。Ce3+亦可由於涉及CeO2及O2以及超氧化物自由基離子(O2)之平衡程序而存在。此平衡程序中之O2及超氧化物自由基離子可吸收至固體CeO2之表面或存在於大氣中。Ce3+亦可由於與可有意添加或作為雜質存在之不同氧化狀態之鈰物種之氧化及還原反應而存在。
某些輔觸媒可能夠將大氣中之O2轉換成超氧化物自由基離子。舉例而言，CeO2能夠將大氣中氧氣轉換成超氧化物自由基離子。據信，上文所闡述之平衡及/或電子轉移程序可促進CeO2之此性質。此一轉換可在各種條件下發生，諸如大氣條件，舉例而言包含：標稱大氣氧氣濃度，諸如約10%至約30%、約15%至約25%，或約20%氧氣之莫耳濃度；周圍溫度，諸如約0℃至約1000℃、約0℃至約100℃、約10℃至約50℃，或約20℃至約30℃；及壓力，諸如約0.5atm至約2atm、約0.8atm至約1.2atm，或約1atm。此一轉換亦可在提高或減少溫度、壓力或氧氣濃度下發生。可能夠還原O2或將大氣中O2轉換成超氧化物自由基離子之其他材料包含各種其他材料，諸如CexZryO2(其 中x/y=0.99至0.01)、BaYMn2O5+δ，及經摻雜鑭之CeO2(包含CexZryLazO2、CexZryPrzO2及CexSmyO2)。
某些輔觸媒可以高於光觸媒之價帶之能量具有價帶或最高佔用分子軌域。此可允許光觸媒之價帶中之電洞轉移至輔觸媒之最高佔用分子軌域或價帶。輔觸媒之價帶或最高佔用分子軌域中之電洞可然後將H2O或OH-氧化成OH。舉例而言，若WO3經挑選作為光觸媒，此輔觸媒之實例可包含銳鈦礦TiO2、SrTiO3、KTaO3、SiC或KNbO3。
在某些實施例中，輔觸媒可係無機的。在某些實施例中，無機輔觸媒可係黏結劑。在某些實施例中，輔觸媒可係氧化物，諸如金屬二氧化物，包含CeO2、TiO2或諸如此類。適合輔觸媒闡述於以全文引用方式併入本文中之於2013年1月10日提出申請之美國專利申請案13/738,243(於2013年7月18日公開之美國專利公開案US2013/180932)。
在某些實施例中，輔觸媒之實例可包含氧化銅(I)(Cu2O)、氧化銅(II)(CuO)、氧化鉬(VI)(MoO3)、氧化錳(III)(Mn2O3)、氧化釔(III)(Y2O3)、氧化釓(III)(Gd2O3)、銳鈦礦型及/或金紅石型氧化鈦(IV)(TiO2)、鈦酸鍶(SrTiO3)、鉭酸鉀(KTaO3)、碳化矽(SiC)、鈮酸鉀(KNbO3)、氧化矽(SiO2)、氧化錫(IV)(SnO2)、氧化鋁(III)(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鐵(III)(Fe2O3)、氧化鐵(II、III)(Fe3O4)、氧化鎳(II)(NiO)、氧化鈮(V)(Nb2O5)、氧化銦(In2O5)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化鈰(II)(CeO)、氧化鈰(IV)(CeO2)、ArXtOs(其中A係稀土元素，X係除稀土元素外之元素，或除稀土元素外之元素之組合，r係1至2、t係0至3且s係2至3)、磷鉬酸銨((NH4)3[PMo12O40])、12-磷鎢酸(PW12O40)、矽化鎢(H4[SiW12O40])、磷鉬酸(12MoP3‧H3PO4)以及鈰鋯複合氧化物(CexZryO2)(y/x=0.001至0.999)。在某些實施例中，輔觸媒包括In2O5、Ta2O5、銳鈦礦TiO2、金紅石TiO2、銳鈦礦及金紅石TiO2之組 合或CeO2。在某些實施例中，輔觸媒包括TiO2。在某些實施例中，輔觸媒包括銳鈦礦TiO2。在某些實施例中，輔觸媒不包含Cr2O3、CeO2、Al2O3或SiO2。在某些實施例中，輔觸媒不包含Cr2O3。在某些實施例中，輔觸媒不包含CeO2。在某些實施例中，輔觸媒不包含Al2O3。在某些實施例中，輔觸媒不包含SiO2。
在某些實施例中，輔觸媒可係RerEtOs、RerEtO或RerEtO2，其中Re係稀土元素，E係元素或元素組合，且O係氧；且r係1至2，諸如約1至約1.5或約1.5至約2；s係2至3，諸如約2或約3；且t係0至3，諸如約0.01至約1，約1至約2，或約2至約3。在某些實施例中，輔觸媒可係RerOs，其中Re可係稀土金屬且r可大於或等於1且小於或等於2，或可介於1與2之間，且s可大於或等於2且小於或等於3，或可介於2與3之間。適合之稀土元素之實例包含鈧、釔以及鑭與錒系列元素。鑭元素包含具有原子數57至71之元素。錒元素包含具有原子數89至103之元素。在某些實施例中，輔觸媒可係CexZryO2，其中y/x比率=0.001至0.999。
輔觸媒較佳地含有選自以下各項中之至少一者：鈰化合物、銅化合物、鉀化合物、鍶化合物、鉭化合物、鈮化合物及鈦化合物。更佳地，輔觸媒含有鈰化合物或銅化合物。鈰化合物之平均氧化數或形式電荷較佳地為+2至+4。銅化合物之平均氧化數或形式電荷較佳地為+1至+2。在某些實施例中，輔觸媒可係CeOa(a2)。在某些實施例中，輔觸媒可係CeO。在某些實施例中，輔觸媒可係氧化鈰(CeO2)。
在某些實施例中，輔觸媒含有氧化鈰，更佳地氧化鈰(IV)(CeO2)。此實施例適合用於揮發性有機化合物(VOC)之分解。當輔觸媒含有氧化鈰(IV)(CeO2)時，較佳地用錫(Sn)來摻雜氧化鈰(IV)係較佳的。在經錫(Sn)摻雜之氧化鈰(IV)(CeO2：Sn)中，錫(Sn)佔總輔觸媒(CeO2：Sn)較佳地1莫耳%至50莫耳%，更佳地1.5莫耳%至10莫耳%， 進一步較佳地1.5莫耳%至10莫耳%，特別較佳地1.5莫耳%至4.5莫耳%。
在某些實施例中，光觸媒可係WO3且輔觸媒可係CeOa(a2)。
在某些實施例中，輔觸媒可係Keggin單元，例如磷鉬酸銨((NH4)3[PMo12O40])、12-磷鎢酸、矽鎢酸及磷鉬酸。Keggin單元之整個穩定性允許容易還原陰離子中之金屬。取決於溶劑、溶液之酸性及α-Keggin陰離子上之電荷，其可在一個或多個電子步驟中可逆地還原。
在某些實施例中，光觸媒層可由本文中所闡述之材料形成。
雖然不想被理論限制，但本發明認為CeO2可結合氧化物使用，此乃因此等材料之相對帶位置。此外，很明顯，CeO2之折射率與氧化鎢實質上相同，約90%至約110%。在另一實施例中，約95%至約105%。在某些實施例中，光觸媒組合物之高透明度可提供大於約50%、60%、65%及/或70%之組合物/層/元件。由於匹配折射率所致之低散射損失直接促成透明組合物。
在某些實施例中，輔觸媒含有氧化銅、更佳地，氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)。此實施例適於抗微生物應用。當輔觸媒含有氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)時，較佳地，氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)支載於光觸媒上。
輔觸媒之形狀並非特別限制，但處於針對光觸媒所闡述之相同原因，輔觸媒之形狀較佳地為顆粒狀。當輔觸媒之形狀係顆粒狀時，輔觸媒之平均粒子大小並非特別限制，且較佳地1nm至1,000nm，更佳地1nm至100nm、進一步較佳地1nm至30nm。
輔觸媒在589nm波長下具有較佳地1.0至4.0，更佳地1.0至3.0、特別較佳地1.5至2.5之折射率(R2)。在輔觸媒折射率(R2)在1.0至4.0之範圍中之情況下，變得較容易減少與光觸媒之折射率差，且形成所要 半透明光觸媒層。
上文所闡述光觸媒之實例包含僅在小於380nm波長之紫外線之情況下展示光觸媒活性之UV回應光觸媒，及亦在380nm至780nm波長之可見光之情況下展示光觸媒活性之可見光回應光觸媒。在本發明中，含於光觸媒層中之光觸媒可係UV回應光觸媒或可見光回應光觸媒，且較佳地係可見光回應光觸媒。可見光回應光觸媒甚至在無輔觸媒之情況下在可見光之情況下展示某些光活性。可見光回應光觸媒甚至在無輔觸媒之情況下在可見光之情況下展示某些光活性。當光觸媒係可見光回應光觸媒時，可見光回應光觸媒結合輔觸媒可因此在可見光之情況下展示更高光活性，舉例而言，能帶間隙係1.5eV至3.5eV、較佳地1.7eV至3.3eV、更佳地1.77eV至3.27eV。應注意，光觸媒可甚至在光觸媒係UV回應光觸媒時以特定光觸媒及輔觸媒組合展示可見光回應性。
在某些實施例中，光觸媒較佳地係展示可見光回應性之光觸媒。可見光回應光觸媒可亦在發射可見光光源(諸如螢光燈及LED)之情況下展示光觸媒活性，且實現避免使用可對人體有害之紫外線光。由於可見光回應光觸媒允許使用可見光發射光源，因此使用此一光觸媒之過濾元件可用於廣泛應用中，諸如用於空氣清潔器、建築材料及除臭劑中。
光觸媒可單獨地或作為兩者或兩者以上之混合物使用。當兩個或兩個以上光觸媒用作混合物時，光觸媒中之一者可充當其他光觸媒之輔觸媒。輔觸媒亦可單獨地或作為兩者或兩者以上之混合物使用。
除了光觸媒外，或除了光觸媒及輔觸媒外，光觸媒層亦可含有其他化合物(諸如例如，黏結劑樹脂)。如所明瞭，光觸媒層中之此等額外化合物可涉及與光觸媒或輔觸媒之大折射率差，且可無法使光觸媒層有充足半透明性。
因此較佳地，光觸媒層實質上僅由光觸媒或由光觸媒及輔觸媒組態。光觸媒層實質上僅由光觸媒或由光觸媒及輔觸媒組態意指光觸媒或光觸媒及輔觸媒佔總光觸媒層之至少80質量%，較佳地至少90質量%。
當光觸媒層含有光觸媒及輔觸媒時，可使用光觸媒對輔觸媒之任何有用比率。當光觸媒層含有光觸媒及輔觸媒時，總光觸媒及總輔觸媒之比率(莫耳比率)較佳地係99.5：0.5至16.7：83.3，更佳地99.5：0.5至20：80，進一步較佳地99.5：0.5至50：50。
當光觸媒含量小於前述範圍之下限時，輔觸媒將超過光觸媒量，且光觸媒層將無法展示充足光觸媒活性。另一方面，當光觸媒含量超過前述範圍之上限時，輔觸媒將相對於光觸媒量不足，且光觸媒層可無法展示充足光觸媒活性。
當光觸媒層含有光觸媒及輔觸媒時，在589nm波長下光觸媒折射率(R1)與輔觸媒折射率(R2)之間的差之絕對值(|R1-R2|)較佳地係0至0.35、更佳地0至0.30、進一步較佳地0至0.20、特別較佳地0至0.16。應注意，|R1-R2|=0意指光觸媒折射率(R1)與輔觸媒折射率(R2)相同。
在光觸媒及輔觸媒之折射率差在前述範圍中之情況下，與在光觸媒層中折射相比，光較容易通過該光觸媒層(光觸媒層將具有增加半透明性)。此使得其可能形成具有優越半透明性之光觸媒層。
在本發明中，當光觸媒層含有光觸媒及輔觸媒時，含於光觸媒層中之光觸媒及輔觸媒之組合並非特別限制。
在某些實施例中，光觸媒組合物可包括呈約0.5：1至2：1或約1：1之莫耳比率(氧化鎢：稀土氧化物)之氧化鎢及稀土氧化物。在某些實施例中，稀土氧化物係氧化鈰(CeO2)。在某些實施例中，光觸媒組合物可包含WO3及CeO2，具有約1：5至約5：1、約1：3至約3：1、約1：2至約2：1或 約1：1之莫耳比率(WO3：CeO2)。
在較佳實施例中，光觸媒含有氧化鎢(VI)(WO3)，且輔觸媒含有氧化鈰(IV)(CeO2)。在可見光回應性及光觸媒活性方面卓越且在分解揮發性有機化合物(VOC)能力方面特別卓越之光觸媒層可藉由使用氧化鎢(VI)(WO3)作為光觸媒及使用氧化鈰(IV)(CeO2)作為輔觸媒來形成。
在另一較佳實施例中，光觸媒含有氧化鈦(IV)(TiO2)或氧化錫(IV)(SnO2)，且輔觸媒含有氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)。在此情形中，含有氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)之輔觸媒較佳地支載於含有氧化鈦(IV)(TiO2)或氧化錫(IV)(SnO2)之光觸媒上。在可見光回應性及光觸媒活性方面卓越且在抗微生物性質方面亦特別卓越之光觸媒層可藉由使用氧化鈦(IV)(TiO2)或氧化錫(IV)(SnO2)作為光觸媒，且使用氧化銅(I)(Cu2O)及/或氧化銅(II)(CuO)作為輔觸媒來形成。在此說明書中，將輔觸媒CuxO支載於光觸媒TiO2上之支載輔觸媒型光觸媒可由CuxO-TiO2表示。類似地，將輔觸媒CuxO支載於光觸媒SnO2上之支載輔觸媒類型光觸媒可由CuxO-SnO2表示。
此處，「CuxO」意欲意指其中存在兩種類型之氧化銅CuO(X=1；氧化銅(II))及Cu2O(X=2；氧化銅(I))之狀態。
當光觸媒組合物經提供作為光觸媒層時，光觸媒層之厚度並非特別限制。如所明瞭，當光觸媒層過厚時透氣性可受損失。另一方面，光觸媒層可在其過薄時無法展示充足光觸媒活性。考量此等因素，光觸媒層之厚度較佳地0.1μm至20μm。
光觸媒層之可見光透射率較佳地係70%或更多，更佳地80%或更多，特別較佳地90%或更多。光觸媒層對具有589nm之波長之光之透射率係較佳地80%或更多，更佳地90%或更多。本文中，可見光透射率值係根據JISR 3106之量測值。
圖1係本文中所闡述之元件之某些實施例之結構之示意性表示。透明光觸媒組合物100係由光觸媒材料102及輔觸媒104形成。光波106係沿穿過透明光觸媒組合物100之方向自透明光觸媒組合物100外部之源108發射。在某些實施例中，提供光觸媒元件，該元件包括上文所提及透明光觸媒組合物100。在某些實施例中，光觸媒組合物可係層。在某些實施例中，光觸媒組合物可係安置於基板上方之塗層。
在某些實施例中，源108可包光致發光(磷光或螢光)、白熾、電致發光或化學發光或聲致發光或機械發光或熱致發光材料中之至少一者。磷光材料可包含ZnS及矽酸鋁，而螢光材料可包含如同YAG-Ce、Y2O3-Eu、各種有機染料等之磷光體。白熾材料可包含碳、鎢而電致發光材料可包含ZnS、InP、GaN等。熟習此項技術者將明白其他種類之光產生機構將足以提供能量以起始光觸媒作用，例如，太陽光、螢光等、白熾燈、基於發光二極體(LED)照射、鈉汽燈、鹵素等、汞汽燈、惰性氣體放電及火焰。
圖2係本文中所闡述之實施例之某些實施方案之系統200之示意性表示。在某些實施例中，提供包含基板204及透明光觸媒組合物100之透明光觸媒元件202，該組合物包含至少部分地接觸基板204之至少一種光觸媒材料102及輔觸媒104。在某些實施例中，透明光觸媒組合物100可施加至或安置於基板204上，透明光觸媒組合物100之至少一部分接觸基板204之表面206或其一部分。在某些實施例中，光觸媒材料102及輔觸媒104可各自具有在約0.75、約0.50、約0.20或約0.05之內之折射率。舉例而言，在一項實施例中，在至少一種光觸媒材料102可係WO3且輔觸媒104可係CeO2，各別折射率係2.20及2.36。
圖3A係本文中所闡述之元件之某些實施例之系統200之示意性表示。在某些實施例中，提供包含基板204及透明光觸媒組合物100之透明光觸媒元件202，該組合物包含至少部分地接觸基板204之至少一種 光觸媒材料102及輔觸媒104。在某些實施例中，透明光觸媒組合物100可施加至或安置於基板204上，透明光觸媒組合物100之至少一部分接觸基板204之表面206或其一部分。在某些實施例中，系統進一步包括封圍元件208，其中基板安置於封圍元件內。在某些實施例中，系統進一步包括與該光觸媒組合物100光學連通之電磁輻射源210。在某些實施例中，封圍元件208可由實質上透明材料組成，該實質上透明材料使得適當電磁輻射(例如，由如同太陽光之獨立源產生之可見光)能夠與光觸媒組合物相互作用。在某些實施例中，系統進一步包括用於形成氣流箭頭214之氣流元件212，該氣流元件安置於該封圍元件內，或牢固地附接至該封圍元件。在某些實施例中，氣流元件經定位在光觸媒組合物之前。在某些實施例中，系統可進一步包括至少一個額外過濾元件216。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可係預過濾器、HEPA/ULPA、無光觸媒組合物之基板及/或活性炭過濾器，及/或上文所闡述過濾元件之組合。
在某些實施例中，光觸媒組合物以一方式塗佈至基板使得光觸媒組合物可與光及欲分解之材料(諸如乙烯氣體、惡臭氣體或微生物)接觸。
藉由安置於基板上，光觸媒組合物可係單獨形成層，在沈積於基板上之前形成。在另一實施例中，光觸媒組合物100可例如藉由以下方法形成於基板表面上：如同化學汽相沈積(CVD)或物理汽相沈積(PVD)之汽相沈積；層壓、按壓、輥壓、浸入、熔化、膠接、溶膠凝膠沈積、旋塗；浸塗；棒式塗佈；狹縫式塗佈、刷塗、濺鍍；包含火焰噴塗、電漿噴塗(DC或RF)之熱噴塗；高速氧燃料噴塗(HVOF)原子層沈積(ALD)；冷噴塗或氣溶膠沈積。
如在圖22中所示，在另一實施例中，光觸媒組合物300可併入至基板302之表面中，例如至少部分地嵌入於表面內。在某些實施例 中，如圖22中所示，基板302可在基板之接觸表面306中界定複數個裂縫304。在某些實施例中，基板可經處理或製作以增加基板之表面積。在某些實施例中，基板材料可經加熱處於充足溫度及充足時間週期以在接觸表面中界定複數個裂縫。在某些實施例中，在基板係PTFE之情況下，光觸媒組合物30或光觸媒元件可以約350℃燒結達約5分鐘以在表面中界定複數個裂縫，增加光觸媒組合物與欲移除或分解之VOC之接觸表面積及接觸。
在某些實施例中，光觸媒組合物實質上覆蓋基板204。在某一實施例中，光觸媒組合物接觸或覆蓋基板表面206之至少約75%、至少約85%、或至少約95%。
較大表面積可轉化成較高光觸媒活性。在一項實施例中，光觸媒之布厄特(BET)比表面積介於0.1m2/g至500m2/g。在另一實施例中，光觸媒之BET比表面積介於10m2/g至50m2/g。在某些實施例中，基板之表面積增加至少10%、至少20%、至少30%、至少40%。用以判定表面積之增加之例示性方法可藉由布厄特(BET)理論。
在另一實施例中，提供包含氧化鎢至稀土氧化物之上文所提及之組合物之光觸媒層。
在另一實施例中，存在用於製作光觸媒組合物之方法，該方法包含：形成包括光觸媒、CeO2及分散介質之分散液，其中各別光觸媒及CeO2折射率各自在約0.75內，光觸媒對CeO2之莫耳比率介於1莫耳%至99莫耳%的光觸媒與99莫耳%至1莫耳%的CeO2；其中分散液具有約2wt%至50wt%固體材料；將分散液施加至基板；及以充足溫度及時間長度加熱分散液及基板以使實質上所有分散介質自分散液蒸發。在某些實施例中，施加分散液以覆蓋基板(整體地或部分地)，或施加至基板之表面以形成塗層或表面層。
在另一實施例中，存在用於製作光觸媒組合物之方法，該方法 包含：混合可見光光觸媒及CeO2之水性分散液，光觸媒對CeO2之比率介於40莫耳%至60莫耳%的光觸媒與60莫耳%至40莫耳%的CeO2之間；添加充足分散介質(例如，水)以獲得約10wt%至30wt%固體材料之分散液；將分散液施加至基板；及以充足溫度及時間長度加熱基板以使實質上所有水自分散液及基板蒸發。在某些實施例中，CeO2可係溶膠。在某些實施例中，將光觸媒材料添加至CeO2溶膠。在某些實施例中，將CeO2添加至光觸媒分散液。在某些實施例中，將光觸媒分散液及CeO2溶膠或分散液兩者分開製備然後混合一起以形成分散液。
在另一實施例中，光觸媒對CeO2之比率可係約2：3至約3：2，諸如介於40莫耳%至60莫耳%光觸媒與60莫耳%至40莫耳%的CeO2。在另一實施例中，光觸媒對CeO2之比率係約1：1[50莫耳%對50莫耳%]。在某些實施例中，CeO2係溶膠。
在另一實施例中，所添加之分散介質(例如，水)之量足以獲得約2wt%至50wt%、約10wt%至30wt%、約15wt%至25wt%固體材料之分散液。在另一實施例中，所添加之分散介質(例如，水)之量足以獲得約20wt%固體材料之分散液。
在另一實施例中，以充足溫度及/或充足時間長度加熱經混合物覆蓋基板以實質上移除分散介質。在某些實施例中，移除致使90%、至少95%、至少99%之分散介質。在另一實施例中，以介於約室溫與500℃之間的溫度加熱經分散液覆蓋基板。在另一實施例中，經分散液覆蓋基板經加熱至介於約90℃與約150℃之間的溫度。在另一實施例中，經分散液覆蓋之基板經加熱至約120℃之溫度。雖然不想被理論限制，但據信，保持溫度低於500℃可減少由於光觸媒材料相改變成較不活性相(高度活性銳鈦礦TiO2改變成較不活性金紅石)、摻雜劑擴散、摻雜劑去活化、所負載材料分解或凝結(總活性表面積之減少) 所致的光觸媒材料之熱去活化之可能性。
在另一實施例中，經分散液覆蓋之基板經加熱達介於約10秒與約2小時之間的時間。在另一實施例中，經混合物覆蓋基板經加熱達約1小時之時間。
光觸媒組合物可在溫度範圍有效。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約0℃與約200℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約10℃與約190℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約20℃與約180℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約30℃與約160℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約40℃與約150℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約50℃與約140℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約60℃與約130℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約70℃與約120℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約80℃與約110℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約90℃與約100℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。在某些實施例中，光觸媒組合物在介於約25℃與約150℃之間的溫度範圍中產生最佳結果。
可將本文中所闡述之分散液幾乎施加至任何基板。將分散液施加至基板上之其他方法可包含將分散液狹縫式塗佈/浸塗/旋塗，刷塗、輥壓、浸入、熔化、膠接或噴塗於基板上。可使用恰當推進劑來將分散液噴塗至基板上。
在某些實施例中，基板係不透氣的。在某些實施例中，基板係透氣的。在某些實施例中，基板具有足以允許氣態載體(例如，空氣) 流動穿過基板之孔隙度。術語「可滲透性」係指氣體可擴散及/或通過之基板。在某些實施例中，基板可被大氣空氣之氣態元素中之任何者(例如，氧氣、氮氣、二氧化碳等)滲透。在某些實施例中，基板可被VOC滲透。在某些實施例中，基板可被乙烯滲透。在某些實施例中，基板可被微生物滲透。在某些實施例中，基板可被空氣之構成氣態元素中之某些或全部滲透。在某些實施例中，基板係不透氣的，但包括該基板之系統係透氣的，例如，玻璃棉、多孔陶瓷等。
如圖22中所示，在某些實施例中，基板可在基板之接觸表面中界定複數個裂縫。在某些實施例中，基板可經處理或製作以增加基板之表面積。在某些實施例中，可以充足溫度及充足時間週期加熱基板材料以在接觸表面中界定複數個裂縫。
在某些實施例中，基板不需要能夠透射光。舉例而言，基板可係分散液可直接施加於其上之常見工業或家用表面。基板可包含玻璃(例如，窗、鏡)、牆壁(例如，乾壁)、地板、細木工製品、石頭(例如，花崗岩流理台、地板)、砌石(例如，磚牆)、金屬(例如，不鏽鋼金屬、金屬合金[手柄、欄桿、管接口])、天然纖維(例如，纖維素、棉花)、木材(例如，家具、柵欄、擋板)、諸如聚丙烯(PP)之樹脂材料(樹膠)、聚乙烯(例如，聚乙烯[PE]、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚二氟亞乙烯、聚醯亞胺及聚醯胺-亞醯胺、全氟烷氧基聚合物樹脂、氟化乙烯丙烯(FEP)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)(例如，用於花卉之保鮮膜、塑膠手柄、塑膠鍵盤元件)、其他聚合物表面、陶瓷(例如，瓷器[瓷器、瓷磚、水槽、淋浴間、廁所])、其他有機基板(例如，活性炭)及諸如此類。具有此等基板表面之例示性物項包含但不限於：織物、過濾器、冷凍機、空調(包含通風管)、真空清潔器、洗碟機、照射、增濕器、除濕器、行動電話、電漿顯示器、液晶顯示器、觸控面板、觸控螢幕、流體儲存容器、燃料箱、機動車輛內 部表面。此等實施例中之分散液可配製成帶、壁紙、敷巾、燈遮罩、燈罩、桌子、地板或流理台表面覆蓋及諸如此類上之油漆、液態黏合劑。
在某些實施例中，基板可係多孔PTFE(高效顆粒吸收[HEPA]/ULPA過濾器)、其他HEPA(例如，移除具有0.3微米或更大之大小之粒子之99.97%的彼等HEPA)或如同過濾器之HEPA、不織布(參見圖24)或編織織物(參見圖21)、摺疊式過濾器(織物、紙、諸如多孔PTFE之多孔塑膠)、玻璃/石英棉、纖維(纖維素、玻璃石英、樹膠、樹脂)、蜂巢式結構(參見圖25A及圖25B)纖維素、聚合物、金屬或陶瓷、活性炭或多孔碳、沸石(微孔矽酸鋁)或任何現有過濾器材料。順便提及，在如圖25A及圖25B中所繪示，蜂巢式結構纖維素擁有中空部分，且光觸媒組合物100之粒子黏附(負載)於蜂巢結構纖維素之內壁之表面上。在某些實施例中，基板可具有最小效率報告值1至4(美國加熱冷凍及空調工程師協會[ASHREAC])。在某些實施例中，基板及光觸媒組合物(例如，光觸媒及輔觸媒)可處於真空清潔器中。舉例而言，基板可係真空清潔器過濾器，且可具有塗佈於過濾器上光觸媒及輔觸媒。真空清潔器可進一步包括可用於使光觸媒組合物曝露於光之光源(諸如UV光源)。
在某些實施例中，基板包括陶瓷。陶瓷基板可包括Al2O3、ZrO2、SiO2、富鋁紅柱石(3Al2O3‧2SiO3)、堇青石((Mg,Fe)2Al4Si5O18)或其他習知陶瓷材料。在某些實施例中，陶瓷元件包括Al2O3。在某些實施例中，陶瓷元件包括ZrO2。在某些實施例中，陶瓷元件包括SiO2。在某些實施例中，陶瓷元件包括富鋁紅柱石(3Al2O3‧2SiO3)。在某些實施例中，陶瓷元件包括堇青石。在某些實施例中，陶瓷包括此項技術中習知之其他陶瓷材料。
在某些實施例中，基板包括多孔陶瓷。在某些實施例中，多孔 陶瓷可具有互連孔洞。此可確保光觸媒組合物可覆蓋多孔陶瓷之整個表面且空氣可流動穿過經光觸媒塗佈之陶瓷。另外，多孔陶瓷之形式並不限於多孔模板所製備之彼等形式。諸如蜂巢式等之任何其他多孔陶瓷亦可用作基板。
在某些實施例中，陶瓷基板可具有在約1孔洞/英寸(ppi)至約100ppi之範圍中的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約1ppi至約100ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約5ppi至約95ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約10ppi至約90ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約15ppi至約85ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約20ppi至約80ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約25ppi至約75ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約30ppi至約70ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約35ppi至約65ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約40ppi至約60ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約45ppi至約55ppi的孔隙度。在某些實施例中，元件具有約50ppi之孔隙度。在某些實施例中，元件具有包括上文所提及之範圍之任何組合。
在某些實施例中，陶瓷基板之厚度可介於約1mm至約50)mm之範圍中。在某些實施例中，元件係約1mm厚至約5mm厚。在某些實施例中，元件係約5mm厚至約10mm厚。在某些實施例中，元件係約10mm厚至約15mm厚。在某些實施例中，元件係約15mm厚至約20mm厚。在某些實施例中，元件係約20mm厚至約25mm厚。在某些實施例中，元件係約25mm厚至約30mm厚。在某些實施例中，元件係約30mm厚至約35mm厚。在某些實施例中，元件係約35mm厚至約40mm厚。在某些實施例中，元件係約40mm厚至約45mm厚。在某些實施例中，元件係約45mm厚至約50mm厚。
在某些實施例中，市售多孔陶瓷可用作基板。在某些實施例 中，藉由浸塗將光觸媒組合物負載至多孔陶瓷基板上。
在某些實施例中，光觸媒組合物可形成用於負載至陶瓷基板上之懸浮液。在某些實施例中，懸浮液可包括黏結劑、有機溶劑及光觸媒材料。在某些實施例中，黏結劑可係矽聚合物。用於執行上述情況之適合之塗層及方法闡述於以全文引用方式併入本文中之於2014年11月4日提出申請之美國臨時申請案61/899,423中。在某些實施例中，三氧化鎢粉末可與膠態CeO2混合且用超純水稀釋成用於藉由浸漬負載於多孔陶瓷上之恰當黏度。可使用具有低於1微米之中位粒子大小之市售三氧化鎢粉末。膠態CeO2可自含有約20wt%之固態CeO2之商業產品購得。用於稀釋之超純水具有18.2MΩ‧cm之電阻率，諸如MilliQ水。光觸媒組合物懸浮液之配製可經調整以使得WO3對CeO2之莫耳比率係約1：1(50莫耳%對50莫耳%)，且懸浮液中之總固體含量係20wt%。同質負載懸浮液可藉由以聲波浴之方式將成份分散於小玻璃瓶中且然後用聲波喇叭探針混合來獲得。將光觸媒組合物負載於多孔陶瓷上可藉由用光觸媒組合物懸浮液浸漬多孔陶瓷載體來實施。薄光觸媒組合物層可藉由不同方式形成於陶瓷中之孔洞之表面上，舉例而言，藉由浸塗或旋塗經懸浮液浸漬之多孔陶瓷以避免形成被懸浮液阻塞之孔洞。經塗佈之多孔陶瓷可在120℃下乾燥達1小時且然後在周圍大氣壓中以400℃退火達1小時以增加光觸媒組合物至基板之黏附性。
在某些實施例中，光觸媒組合物懸浮液之負載可藉由用移液管將懸浮液施加至多孔陶瓷上且然後在旋塗器中旋塗經負載陶瓷以移除過量懸浮液且達成光觸媒組合物之均勻塗佈厚度來進行。
在某些實施例中，基板包括薄膜，如同用於包覆插花之彼等膜。該膜可係但未必透氣(乙烯)。另外，膜可係但未必透明。該膜可係由低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚對酞酸乙二酯(PET)、乙二醇改質之聚對酞酸乙二酯 (PETG)、耐綸6、離子聚合物、丁腈橡膠改質之丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物或乙酸纖維素。在某些實施例中，光觸媒組合物可例如藉由以下方法安置於薄膜基板上：如同物理汽相沈積(PVD)之汽相沈積；層壓、按壓、輥壓、浸入、膠接、溶膠凝膠沈積、旋塗；浸塗；棒式塗佈；狹縫式塗佈、刷塗、濺鍍；原子層沈積(ALD)；冷噴塗或氣溶膠沈積。在某些實施例中，光觸媒組合物可併入至基板之表面中，例如至少部分地嵌入於表面內。
在某些實施例中，薄膜具有介於約10微米與250微米之間或更厚之厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約10微米與約30微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約30微米與約50微米之間的厚度在某些實施例中，該膜具有介於約50微米與約70微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約70微米與約90微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約90微米與約110微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約110微米與約130微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約130微米與約150微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約150微米與約170微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約170微米與約190微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約190微米與約210微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約210微米與約230微米之間的厚度。在某些實施例中，該膜具有介於約230微米與約250微米之間的厚度。
在某些實施例中，基板包括玻璃。基板可係矽酸鹽或聚碳酸酯玻璃，或通常用於玻璃纖維、窗及/或顯示器之其他玻璃，舉例而言，用於零售花卉陳列之冷藏櫃(reach-in case)的側及門。在某些實施例中，玻璃基板包括用於儲存或陳列花卉之花瓶。在某些實施例中，玻璃基板包括複數個玻璃纖維。在某些實施例中，玻璃基板保留複數個不織布玻璃纖維。在某些實施例中，玻璃基板包括玻璃氈材料，例 如「E級」玻璃氈(美國俄亥俄州布魯克維爾的Fibre Glast Developments公司)。玻璃基板可包括此項技術中習知之其他玻璃。光觸媒組合物可例如藉由以下方法形成於玻璃基板上：如同化學汽相沈積(CVD)或物理汽相沈積(PVD)之汽相沈積；層壓、按壓、輥壓、浸入、熔化、膠接、溶膠凝膠沈積、旋塗；浸塗；棒式塗佈；狹縫式塗佈、刷塗、濺鍍；包含火焰噴塗、電漿噴塗(DC或RF)之熱噴塗；高速氧燃料噴塗(HVOF)原子層沈積(ALD)；冷噴塗或氣溶膠沈積。在另一實施例中，光觸媒組合物可併入至基板之表面中，例如至少部分地嵌入於表面內。
在某些實施例中，系統可進一步包括至少一個額外過濾元件，額外過濾元件無光觸媒化合物。在某些實施例中，系統可進一步包括至少一個額外過濾元件。在某些實施例中，額外過濾元件係排除大小元件。在某些實施例中，額外過濾元件可排除介於20nm與5mm之間、介於50nm與10微米之間材料，直徑小於2.5微米之粒子。在某些實施例中，額外過濾元件可係離子元件，其中過濾可排除或減少從中通過之離子充電材料之量。
在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括預過濾元件。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括HEPA/ULPA過濾器。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括活性炭。在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可包括預過濾元件、HEPA/ULPA過濾器活性炭過濾器中之任何者或全部及/或任何其他過濾材料或基板之組合。在某些實施例中，額外過濾器可依照預過濾器、高效率粒子空氣過濾器、活性炭過濾器及然後光觸媒過濾器。
在某些實施例中，該至少一個額外過濾器可包括預過濾元件。在某些實施例中，與過濾器過濾元件提供初始大小排除過濾功能。舉例而言，大小排除可係介於20nm與5mm之間、介於50nm與10微米 之間，直徑小於2.5微米之粒子。在某些實施例中，預過濾元件可包括紙、不織布材料(金屬條、玻璃纖維、纖維素纖維、聚合過濾器/發泡體材料)。在某些實施例中，預過濾元件定位於光觸媒過濾元件之前，以在光觸媒過濾元件之前接收來自環境之氣流。在某些實施例中，該一個額外過濾元件可係光觸媒組合物安置於其上方之基板。
在某些實施例中，該至少一個額外過濾元件可係HEPA過濾器。在某些實施例中，HEPA過濾器提供額外大小排除過濾功能。大小排除可係如先前所闡述為彼等移除具有0.3微米或更大之大小之粒子之99.97%。在某些實施例中，HEPA過濾器可包括PTFE。
在某些實施例中，該至少一個額外過濾器可包括活性炭。活性炭(R1)以顆粒形式製作成具有介於0.15mm與0.25mm之間的平均直徑的大小小於1.0mm之粉末或細粒。在某些實施例中，活性炭可在小擴散距離之情況下提供大表面對體積比。在某些實施例中，粉末狀活性炭可係壓碎或研磨碳粒子，95%至100%之粉末狀活性炭將通過指定網篩。活性炭可係R1活性炭。在某些實施例中，活性炭粒子可經定大小以存留於50號網篩(0.297mm)及/或更小的網篩上。在某些實施例中，活性炭粒子可存留於80號網篩(0.177mm)及更小的網篩上。
在某些實施例中，活性炭過濾器包括粒狀活性炭。在某些實施例中，活性炭可係擠製活性炭。在某些實施例中，粒狀活性炭可經定大小選自8×20、20×40或8×30。在某些實施例中，粒狀活性炭可至少經定大小4×6、4×8及/或4×10。20×40碳由將通過美國標準網孔大小第20號篩(0.84mm)(通常規定為85%通過)但存留於美國標準網孔大小第40號篩(0.42mm)(通常規定為95%存留)之粒子製成。AWWA(1992)B604使用50號網篩(0.297mm)作為最小GAC大小。
在某些實施例中，為有效減少空氣中之乙烯之濃度，光觸媒組合物必須接觸乙烯氣體同時被照射。孔隙度及厚度之適當組合可經挑 選以使氣流及光曝露最佳化以便達成並維持所要乙烯濃度。在某些實施例中，提供氣流元件以產生空氣運動。
在某些實施例中，氣流元件可產生介於0.01公升/分鐘至1100公升/分鐘之間的氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生最高達約0.01公升/分鐘、約0.02公升/分鐘、約0.03公升/分鐘、約0.04公升/分鐘、約0.05公升/分鐘、約0.06公升/分鐘、約0.07公升/分鐘、約0.08公升/分鐘、約0.09公升/分鐘之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生最高達約0.1公升/分鐘、約0.2公升/分鐘、約0.3公升/分鐘、約0.4公升/分鐘、約0.5公升/分鐘、約0.6公升/分鐘、約0.7公升/分鐘、約0.8公升/分鐘、約0.9公升/分鐘之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生最高達約1.0公升/分鐘、約2.0公升/分鐘、約3.0公升/分鐘、約4.0公升/分鐘、約5.0公升/分鐘、約6.0公升/分鐘、約7.0公升/分鐘、約8.0公升/分鐘、約9.0公升/分鐘之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生最高達約10公升/分鐘、約20公升/分鐘、約30公升/分鐘、約40公升/分鐘、約50公升/分鐘、約60公升/分鐘、約70公升/分鐘、約80公升/分鐘、約90公升/分鐘、約100公升/分鐘之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生最高達約200公升/分鐘、約300公升/分鐘、約400公升/分鐘、約500公升/分鐘、約600公升/分鐘、約700公升/分鐘、約800公升/分鐘、約900公升/分鐘、約1000公升/分鐘之氣流。在某些實施例中，氣流元件可以上文所提及速率之任一組合產生氣流，最高達約1100公升/分鐘。在某些實施例中，氣流元件可以約1.0公升/分鐘產生氣流。在某些實施例中，氣流元件可以約378公升/分鐘產生氣流。在某些實施例中，氣流元件可以約915公升/分鐘產生氣流。在某些實施例中，氣流元件可以約1072公升/分鐘產生氣流。在某些實施例中，氣流元件可以約1000公升/分鐘產生氣流。熟習此項技術者將認識到可使用產生壓力差之各種氣流元件(包含但不限於風扇)、系統。在某 些實施例中，氣流元件可以約1立方英尺/分鐘至約300立方英尺/分鐘(CFM)產生氣流。熟習此項技術者將認識到1公升/分鐘係約0.03531466立方英尺/分鐘。
在某些實施例中，氣流元件可產生穿過光觸媒材料安置於其中之材料、在該材料上或上方產生約0.1m/秒至約10m/秒之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生穿過光觸媒材料安置於其中之材料、在該材料上或上方產生約1m/秒至約7m/秒之氣流。在某些實施例中，氣流元件可產生穿過光觸媒材料安置於其中之材料、在該材料上或上方產生約3m/秒至約5m/秒(例如，約4m/秒)之氣流。
在某些實施例中，氣流元件可包括光觸媒組合物安置於其上、上方或其中之基板。
本文中所闡述之光觸媒組材料、組合物及分散液可用作消毒劑、除臭劑、除污劑、自淨劑、抗微生物劑及諸如此類。材料、組合物及分散液可用於與空氣、液體、微生物及/或固體物質相互作用。在一項實施例中，該等材料、組合物及分散液可用於清潔諸如有限環境中(諸如在飛機機身中)或在諸如汽車修理廠之更污染環境中之空氣。在其他實施例中，該等材料、組合物及分散液可用於抗微生物性質，諸如以圖表需要消毒之表面，諸如餐飲行業或生產設施或醫院或診所。在其他實施例中，該等材料、組合物及分散液可用於延長包含但不限於水果、蔬菜及花卉之經剪摘農作物之貯存有效期。
光觸媒組合物可能夠光觸媒分解以下各項：諸如醛之有機化合物，包含乙醛、甲醛、丙醛等；諸如烷之烴烴，包含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等；諸如苯，萘、蒽等之芳烴；原油或其餾分；諸如花青素、亞甲藍、鹼性藍41之染料；諸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、苯、乙烯、甲苯、丙酮、乙醚、甲醇、乙醇、異丙醇、甲醛、乙酸乙酯、二甲苯等之揮發性有機化合物；諸如NO、NO2、N2O、HONO之 NOx；諸如SO2，SO3等之SOx；CO，O3等；諸如咖啡鹼、雙氯氛酸、伊布洛芬、土味素、氟滅菌等之小有機分子；諸如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、不動桿菌、綠膿桿菌等之細；諸如MS2、流感、諾羅病毒等之病毒；諸如難養芽胞梭菌之細菌孢子；諸如梨形鞭毛蟲等之原生動物；及諸如念珠菌等之真菌。可以固相、液相或氣相發生光觸媒分解。
在某些實施例中，利用其中經污染空氣曝露於光及如本文中所闡述之光觸媒材料、組合物或分散液，藉此將污染物自空氣移除之方法。
在某些實施例中，光及光觸媒材料、組合物或分散液可將50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%、約99%或更多之污染物(包含乙烯氣體)自空氣移除。
在其他實施例中，利用其中將生物污染物曝露於光及如本文中所闡述之光觸媒材料、組合物或分散液藉此消毒生物材料之方法。在某些實施例中，生物材料可包含食品產品。
在某些實施例中，方法用於藉由以下步驟來將污染物自毗鄰農作物移除污染物：以與乙烯敏感農作物大氣連通之方式放置如本文中所闡述系統；及藉由使乙烯與光觸媒組合物重新接觸同時藉由包括足以活化光觸媒組合物之波長之電磁輻射來照射該光觸媒組合物來將乙烯量減少至低於臨限值之濃度。在某些實施例中，方法進一步包括：移除靠近農作物之大氣環境且與大氣環境大氣連通地靠近放置包括至少一種光觸媒及至少一種輔觸媒之元件。在某些實施例中，方法進一步包括：靠近農作物替換經清潔或減少污染物濃度大氣。
在某些實施例中，光及光觸媒材料、組合物或分散液可將約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%或更多之污染物自生物材料自空氣移除。
在某些實施例中，基板界定體積。在某些實施例中，所界定體積可係錐體體積，例如，由圍繞花卉包覆之薄膜界定之體積。在某些實施例中，體積可係矩形稜柱，例如，箱。在某些實施例中，體積可係圓柱體體積，例如，管。在某些實施例中，體積可係由基板界定之任何其他體積。熟習此項技術者將認識到，基板可界定其他腔，包含但不限於：球體、稜錐體、四面體等。另外，熟習此項技術者將認識到，體積可由不完全封圍體積之表面(例如，圍繞花卉包覆之薄膜)界定。
在某些實施例中，污染物分解系統包括封圍元件。在某些實施例中，封圍元件可係箱，例如，風扇箱。在某些實施例中，封圍元件可係圓柱體，例如，管。熟習此項技術者將認識到封圍元件可包括其他形狀。另外，熟習此項技術者將認識到，封圍元件可由諸多不同材料(包含但不限於塑膠、木材、玻璃等)製成。在某些實施例中，封圍元件可包括光觸媒組合物安置於其上、上方或其中之基板。在某些實施例中，封圍元件可包括用於可攜式空氣清潔器、可攜式空氣淨化器、管、HVAC、真空、冷凍機、汽車(包含駕駛艙空氣、引擎空氣、真空系統)、火車、電梯、醫院、博物館、溫室、劇院、藝廊等之殼體。
在某些實施例中，污染物分解系統包括至少一種電磁輻射源。在某些實施例中，電磁輻射源發射包括可見光譜中之波長之電磁輻射，其中可見光譜介於約350nm與約800nm之間。在某些實施例中，電磁輻射源包括至少一種LED。在某些實施例中，LED係藍色LED。在某些實施例中，藍色LED發射具有約440nm之波長之電磁輻射。在某些實施例中，電磁輻射包括足以活化光觸媒組合物之至少一種波長。熟習此項技術者將認識到，為活化光觸媒組合物，電磁輻射將包括類似於光觸媒組合物之價帶與傳導帶之間的能量差之能量。在某些 實施例中，電磁輻射源係與光觸媒組合物光學連通。此意指來自電磁輻射源之輻射照射光觸媒組合物。
圖27繪示污染物分解系統200，污染物分解系統200包括封圍元件(未展示)，且沿氣流方向依序包括：預過濾器216A、HEPA/ULPA過濾元件216B、活性炭過濾元件216C、經光觸媒塗佈過濾元件202、與經光觸媒塗佈過濾元件202光學連通之複數個藍色LED電磁輻射源210，及氣流產生元件212(例如，風扇)。
圖28繪示污染物分解系統200，污染物分解系統200包括封圍元件(未展示)，且沿氣流方向依序包括：預過濾器216A、經光觸媒塗佈過濾元件202、與經光觸媒塗佈過濾元件202光學連通之複數個藍色LED電磁輻射源210，及氣流產生元件212(例如，風扇)。
圖29繪示污染物分解系統200，污染物分解系統200包括封圍元件(未展示)，且沿氣流方向依序包括：預過濾器216A、HEPA/ULPA過濾元件216B、活性炭過濾元件216C、與經光觸媒塗佈過濾元件202光學連通之第一複數個藍色LED電磁輻射源210A、經光觸媒塗佈過濾元件202、與經光觸媒塗佈過濾元件202光學連通之第二複數個藍色LED電磁輻射源210B，及氣流產生元件212(例如，風扇)。
圖30繪示污染物分解系統，該污染物分解系統包括封圍元件(未展示)，且沿氣流方向依序包括：預過濾器216A、HEPA/ULPA過濾元件216B、與第一經光觸媒塗佈過濾元件202A光學連通之第一複數個藍色LED電磁輻射源210A、第一經光觸媒塗佈過濾元件202A、與第一經光觸媒塗佈過濾元件202A光學連通之第二複數個藍色LED電磁輻射源210B、與第二經光觸媒塗佈過濾元件202B光學連通之第三複數個藍色LED電磁輻射源210C、第二經光觸媒塗佈過濾元件202B、與第二經光觸媒塗佈過濾元件202B光學連通之第四複數個藍色LED電磁輻射源210D、與第三經光觸媒塗佈過濾元件202C(未展示)光學連通 之第五複數個藍色LED電磁輻射源210E(未展示)、第三經光觸媒塗佈過濾元件202C、及氣流產生元件216(例如，風扇)。
圖31繪示污染物分解系統，該污染物分解系統包括封圍元件(未展示)。且沿氣流方向214依序包括：預過濾器216A(未展示)、經光觸媒塗佈HEPA/ULPA過濾元件216B、與經光觸媒塗佈HEPA/ULPA過濾元件202光學連通之複數個藍色LED電磁輻射源210，及氣流產生元件212(例如風扇)。
在某些實施例中，光觸媒組合物用於藉由將包括至少一種光觸媒及至少一種輔觸媒之元件靠近農作物放置來減少乙烯氣體之濃度。農作物可包含但不限於所收穫農作物。農作物可係對乙烯氣體敏感之農作物，或農作物可係產生乙烯氣體之農作物，或農作物可係既對乙烯敏感且又產生乙烯氣體。農作物可包含但不限於經剪摘花卉、經收穫水果及所收穫蔬菜。
術語靠近可係指距離範圍。在某些實施例中，靠近意指光觸媒元件離農作物不超過約小於1米至約100米。在某些實施例中，靠近意指光觸媒元件離農作物不超過約0.1米、約0.2米、約0.3米、約0.4米、約0.5米、約0.6米、約0.7米、約0.8米、約0.9米，或約1.0米。在某些實施例中，靠近意指光觸媒元件放置在約1米至約2米、約2米至約3米、約3米至約4米、約4米至約5米內。在某些實施例中，靠近意指光觸媒元件放置在約5米至約10米內、在約10米至約15米內、在約15米至約20米內、在約20米至約25米內、在約25米至約30米內、在約30米至約35米內、在約35米至約40米內、在約40米至約45米內、在約45米至約40米內、在約40米至約45米內、在約45米至約50米內、在約50米至約60米內、在約60米至約70米內、在約70米至約80米內、在約80米至約90米內、在約90米至約100米內。在某些實施例中，靠近意指光觸媒元件位於包括上文所提及範圍之任何組合之距離內，最高達 100米。
乙烯敏感之農作物係在曝露於乙烯氣體時遭受不利效應之農作物。此不利效應可包含凋萎、包含葉子黃化之褪色、包含水果之糖含量及/或軟化之改變之催熟之徵象、花芽開放或盛放、老化。
在某些實施例中，光觸媒元件經定位靠近花卉(包含例如，康乃馨、喇叭花、蘭花、玫瑰等)。花卉可陳列著用於裝飾或銷售，或可位於儲存區域中，或包覆於薄膜中用於運輸、陳列或在購買後。在某些實施例中，花卉係產生乙烯之花卉。在某些實施例中，花卉係乙烯敏感花卉。在某些實施例中，花卉係既乙烯敏感且產生乙烯。實施例用於藉由氧化周圍乙烯來減少圍繞花卉之乙烯氣體之濃度。實施例可用於在花卉周圍之最接近環境中使乙烯減少低於臨限值以使得花卉不表現盛放、褪色、老花或乙烯曝露之其他非所要效應之系統中，且實施例維持乙烯低於彼臨限濃度以保存花卉。在某些實施例中，臨限值係約50ppm。在某些實施例中，臨限值係約45ppm。在某些實施例中，臨限值係約40ppm。在某些實施例中，臨限值係約35ppm。在某些實施例中，臨限值係約30ppm。在某些實施例中，臨限值係約25ppm。在某些實施例中，臨限值係約20ppm。在某些實施例中，臨限值係約15ppm。在某些實施例中，臨限值係約10ppm。在某些實施例中，臨限值係約5ppm。在某些實施例中，臨限值係約1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.01ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.001ppm。
在某些實施例中，光觸媒元件經定位靠近更性水果。在某些實施例中，水果係產生乙烯之水果。在某些實施例中，水果係乙烯敏感水果。在某些實施例中，水果係既乙烯敏感且又產生乙烯。在某些實施例中，更性水果可包含但不限於蘋果、杏、香蕉、無花果、甜瓜、油桃、桃子及番茄。在另一實施例中，乙烯分解元件經定位靠近所收 穫水果。水果可陳列著用於裝飾或銷售，或可位於儲存區域中，或包覆於薄膜中用於運輸、陳列或在購買後。實施例用於藉由氧化周圍乙烯來減少圍繞水果之乙烯氣體之濃度。實施例可用於使乙烯減少低於臨限值以使得水果不表現催熟、褪色、老花或乙烯曝露之其他非所要效應之系統中，且實施例維持乙烯低於彼臨限濃度以保存水果。在某些實施例中，臨限值係約50ppm。在某些實施例中，臨限值係約45ppm。在某些實施例中，臨限值係約40ppm。在某些實施例中，臨限值係約35ppm。在某些實施例中，臨限值係約30ppm。在某些實施例中，臨限值係約25ppm。在某些實施例中，臨限值係約20ppm。在某些實施例中，臨限值係約15ppm。在某些實施例中，臨限值係約10ppm。在某些實施例中，臨限值係約5ppm。在某些實施例中，臨限值係約1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.01ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.001ppm。
在某些實施例中，光觸媒元件經定位靠近蔬菜。在某些實施例中，蔬菜係產生乙烯之蔬菜。在某些實施例中，蔬菜係乙烯敏感蔬菜。在某些實施例中，蔬菜係既乙烯敏感且又產生乙烯。蔬菜可陳列著用於裝飾或銷售，或可位於儲存區域中，或包覆於薄膜中用於運輸、陳列或在購買後。實施例用於藉由氧化周圍乙烯來減少圍繞蔬菜之乙烯氣體之濃度。實施例可用於使乙烯減少低於臨限值以使得水果不表現催熟、褪色、老花或乙烯曝露之其他非所要效應之系統中，且實施例維持乙烯低於彼臨限濃度以保存蔬菜。在某些實施例中，臨限值係約50ppm。在某些實施例中，臨限值係約45ppm。在某些實施例中，臨限值係約40ppm。在某些實施例中，臨限值係約35ppm。在某些實施例中，臨限值係約30ppm。在某些實施例中，臨限值係約25ppm。在某些實施例中，臨限值係約20ppm。在某些實施例中，臨限值係約15ppm。在某些實施例中，臨限值係約10ppm。在某些實施例 中，臨限值係約5ppm。在某些實施例中，臨限值係約1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.1ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.01ppm。在某些實施例中，臨限值係約0.001ppm。
以下闡述包括層壓於基板之至少一個表面上之氟樹脂多孔層之過濾元件之某些實施例，其中光觸媒組合物安置於氟樹脂多孔層上。注意，圖式中所繪示之包含厚度及長度之層尺寸及諸如層壓狀態之其他條件未必反映實際層。
圖39係包含氟樹脂多孔層之過濾元件之實施例之剖面圖。
如圖39中所示，過濾元件1之實施例包含層壓於透氣支載件2上之氟樹脂多孔層3，及含有至少一種光觸媒且形成於氟樹脂多孔層3上之光觸媒層4。本文中，以下實施例僅係非限制性實施例，且構成過濾元件之基板、光觸媒組合物及諸如此類了係上文所提及彼等中之任一者。另外，以下可應用於過濾元件及系統之其他實施例。
此實施例之過濾元件包含介於透氣支載件與光觸媒層之間的氟樹脂多孔層。氟樹脂多孔層對含於光觸媒層中光觸媒之光觸媒作用(光氧化效應)高度耐久，且有效地防止由過濾元件之透氣支載件中之光氧化效應所致之腐蝕、褪色或劣化。此實施例之過濾元件可因此具有高度耐久性同時維持光觸媒之光觸媒活性。此實施例之過濾元件亦滿足捕捉效應、壓力損失及過濾元件通常期望之其他此等性質。
透氣支載件2並非特別限制，且可根據過濾元件之不同應用中所期望之性質使用任何習知支載。在某些實施例中，透氣支載件係透空氣支載件。
較佳地，透氣支載件2係具有優於氟樹脂多孔膜3(稍後闡述)之透氣性且可用作強化材料之支載件。透氣支載件2之基重及厚度並非特別限制，且可根據所要過濾元件效能選擇。舉例而言，基重係5g/m2至400g/m2，較佳地5g/m2至80g/m2。考量強度，透氣支載件2之厚度 舉例而言係較佳地0.05mm至1mm、更佳地0.05mm至0.8mm。
透氣支載件2並不限於顆粒形狀，且可使用各種多孔材料，諸如例如織物、不織布織物、金屬或塑膠網狀物(網狀片材)、金屬或塑膠網、塑膠發泡體及氈。舉例而言，考量諸如強度、容易捕獲、撓性及容易處置之性質，較佳地將不織布織物或網狀物用於透氣支載件2。透氣支載件2之材料之實例包含諸如聚乙烯及聚丙烯之聚烯；諸如聚醯胺及聚對酞酸乙二酯之聚酯；及諸如芳香族聚醯胺、丙烯酸、聚醯亞胺、聚碸、聚醯胺亞胺、聚苯硫、聚二氟亞乙烯、纖維素聚合物及黏液之聚合物。當透氣支載件2由纖維材料形成時，所使用纖維可係合成纖維，諸如上文所例示之聚合物，或此等合成纖維之複合材料。亦可能使用玻璃纖維。其他有用材料之實例包含鞘中芯結構之紡黏不織布織物，諸如例如PE(聚乙烯)/PET(聚對酞酸乙二酯)紡黏不織布織物，及聚酯/聚乙烯紡黏不織布織物。
在此實施例中，氟樹脂多孔層(氟樹脂多孔膜)3層壓於透氣支載件2上。光觸媒層4(稍後所闡述)提供於氟樹脂多孔層3上。亦即，在此實施例中，氟樹脂多孔層3存在於透氣支載件2與光觸媒層4之間。氟樹脂多孔層3具有對含於光觸媒層4中之光觸媒之光觸媒作用(光氧化效應)之卓越耐久性。因此，在此實施例中，層壓於氟樹脂多孔層3之與光觸媒層4相對之側上之透氣支載件2可有效地防止由光觸媒之光觸媒作用所致之腐蝕、褪色或劣化。
用於在此實施例中構成氟樹脂多孔層3之氟樹脂之實例包含聚二氟亞乙烯、聚四氟乙烯(在下文中，亦稱作「PTFE」)、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及四氟乙烯-全氟化烷乙烯醚共聚物。氟樹脂可單獨地或兩個或兩個以上之組合地使用。較佳地，用於構成氟樹脂多孔層3之氟樹脂含有PTFE，此乃因此氟樹脂在諸如變通性、粒子捕獲及耐久性之性質方面特別卓越。
較佳供用作氟樹脂多孔層3係具有0.1μm至10μm，更佳地0.1μm至2μm之平均孔洞大小之材料。當氟樹脂多孔層3之平均孔洞大小超過10μm時捕獲效率可受損失。另一方面，當氟樹脂多孔層3之平均孔洞大小小於0.1μm時壓力損失可增加。
氟樹脂多孔層3之厚度較佳地1μm至50μm，更更佳地，1μm至20μm。當氟樹脂多孔層3之厚度超過50μm時壓力損失可增加。另一方面，當氟樹脂多孔層3之厚度小於1μm時強度可受損失。
氟樹脂多孔層3可作為市售產品獲得，或可根據習知方法產生。作為一實例，使用PTFE作為氟樹脂之PTFE多孔膜可藉由伸展由對原料PTFE細粉末之漿狀擠壓所獲得之PTFE片材而產生。經伸展PTFE片材之面積伸展速率(沿一個軸方向之甚至速率與垂直於此方向之方向之伸展速率之總和)可係約100至500倍。
在此實施例中，光觸媒組合物係以光觸媒層4位於層壓於透氣支載件2上之氟樹脂多孔層3上之形式提供。在圖39中，光觸媒層4完全覆蓋氟樹脂多孔層3之與接觸透氣支載件2之表面相對之表面。然而，本發明並不限於此實施例，且光觸媒層4可經形成以便僅覆蓋氟樹脂多孔層3之與接觸透氣支載件2之表面相對之表面之部分。
在此實施例中，光觸媒層4含有至少一種光觸媒。在某些實施例中，除了光觸媒外，光觸媒層4亦可視期望含有輔觸媒。含於輔觸媒層4中之光觸媒及視期望含於光觸媒層4中之輔觸媒可係上文所闡述之彼等。
下文闡述過濾元件之此實施例之產生程序。
首先闡述層壓透氣支載件及氟樹脂多孔層之方法。用於層壓透氣支載件及氟樹脂多孔層之方法並非特別限制，且舉例而言此等可簡單地層壓在一起，或可彼此黏結。黏結方法並非特別限制，且可舉例而言係包含用置於其之間的熱熔合網或網狀物層壓該等層之方法，包 含在將黏合劑以細點或線之形式施加至該等層中之至少一者之後黏結該等層之方法。或包含用熱熔黏合劑黏結該等層之方法。舉例而言，黏合劑可係二部黏合劑或熱自交聯黏合劑。二部黏合劑之較佳實例包含環氧樹脂。熱自交聯黏合劑之較佳實例包含乙酸乙烯-乙烯共聚物及乙烯-氯乙烯共聚物。
另外，透氣支載件在由諸如不織布織物之材料製成時可部分熔化，且在熱下層壓至氟樹脂多孔層上。舉例而言，當透氣支載件完全或部分地由諸如聚乙烯熱塑性樹脂製成(舉例而言，由不織布織物製成之透氣支載件)時，透氣支載件中之纖維中之某些纖維在適當條件下(舉例而言，在熱及壓力下)在將透氣支載件層壓於氟樹脂多孔層上時熔化且黏結至氟樹脂多孔層。當使用(舉例而言)不織布織物時，黏結僅發生於不織布織物之纖維上，且在不存在纖維之區中確保透空氣性。
下文闡述將光觸媒層形成於氟樹脂多孔層上之方法。
用於形成光觸媒層之方法並非特別限制，且光觸媒層可藉由使用(舉例而言)以下方法來形成：諸如氣溶膠沈積方法(亦稱作AD方法或氣體沈積方法)之乾式沈積方法、高速氧燃料(HVOF)噴塗、冷噴塗、原子層沈積(ALD)、化學汽相沈積(CVD)及物理汽相沈積(PVD)以及諸如旋塗及浸塗之濕式沈積方法。氣溶膠沈積方法因其為光觸媒層提供卓越光觸媒活性且對氟樹脂多孔層提供卓越黏附性之能力而係特別較佳的。
此實施例中之過濾元件可藉由如上文層壓透氣支載件及氟樹脂多孔層且在氟樹脂多孔層上形成光觸媒層來產生。在產生本實施例之過濾元件中，光觸媒層可在層壓透氣支載件及氟樹脂多孔層之後形成於氟樹脂多孔層。另一選擇係，過濾元件可藉由首先在氟樹脂多孔層上形成光觸媒層且然後層壓透氣支載件及支載光觸媒層之氟樹脂多孔 層來產生。在於氟樹脂多孔層上形成光觸媒層時，光觸媒以較佳地約0.1g/m2至5g/m2之量支載於氟樹脂多孔層。
此實施例之過濾元件中之一或多個層可經受諸如除臭處理、抗微生物處理及如可根據過濾元件之不同應用中所期望之形狀確定之色彩處理之各種處理。關於對透氣支載件之除臭處理，舉例而言，除臭化合物可經由聚合物附著或可浸漬透氣支載件之表面，或除臭化合物可與透氣支載件之原料混合，且此混合可用於產生透氣支載件。透氣支載件可在此等程序之後存留除臭化合物。透氣支載件亦可在藉由使用相同技術執行之抗微生物處理之後存留抗微生物劑。透氣支載件亦可經受既定用以(舉例而言)使由捕獲粒子所致之過濾元件之任何褪色不顯著之色彩處理。亦可藉由使用相同技術對除透氣支載件外之層(舉例而言，氟樹脂多孔層)執行此等及其他處理。
在此實施例之過濾元件中，除透氣支載件、氟樹脂多孔層外之層與光觸媒層亦可視需要層壓，只要此等額外層不干擾本發明之既定目的(此等額外層亦將稱作「其他層」)。舉例而言，透氣支載件及氟樹脂多孔層可直接地或經由其他層層壓。類似地，氟樹脂多孔層及光觸媒層可直接地或經由其他層層壓。
在根據圖1中表示之此實施例之過濾元件1中，氟樹脂多孔層3僅層壓於透氣支載件2之一個表面上，且光觸媒層4形成於氟樹脂多孔層3上。然而，此實施例並非限制性實施例，且舉例而言，在某些實施例中，氟樹脂多孔層可層壓於透氣支載件之兩個表面上，且光觸媒層可形成於彼等氟樹脂多孔層中之一者或兩者上。
某些實施例之過濾元件可包含複數個透氣支載件、複數個氟樹脂多孔層及/或複數個光觸媒層，只要其不干擾本發明之既定目的。在此等實施例中，過濾元件之最外部層中之至少一者較佳地係光觸媒層，以使得光觸媒層可在光下更有效地展現光觸媒活性。在彼等實施 例中，透氣支載件及光觸媒層可不彼此接觸，以便有效地防止由藉由光觸媒所催化之光氧化反應所致之透氣支載件之任何腐蝕、褪色或劣化。
某些實施例之過濾元件可視需要經受打摺處理。褶襉形狀並非特別限制。打摺處理可係藉以過濾元件在其以平板之形狀發貨時連續經處理之連續程序，或可係將經切割成適當尺寸之過濾元件(單位板)打摺之程序。習知打摺機器(舉例而言，諸如旋轉打摺機、往復打摺機及起褶打摺機)可用於打摺板形狀過濾元件。自在打摺程序期間抑制對過濾元件之損壞之觀點而言，較佳地使用往復打摺機。
某些實施例之過濾元件之總厚度並非特別限制，且舉例而言係0.05mm至1mm。較佳地，尤其當如上文執行打摺程序時，總厚度之範圍在(舉例而言)自0.05mm至0.8mm。
以5.3cm/秒之流動速率，某些實施例之過濾元件針對具有0.1μm至0.3μm之粒子大小之粒子具有較佳地99.97%或更多、更佳地99.99%或更多之捕獲效率。5.3cm/秒之流動速率下之壓力損失較佳地245Pa或較少、更佳地100Pa或較少，且下限並非特別限制。捕獲效率及壓力損失可藉由使用下文之方法量測。
舉例而言，可如下量測壓力損失。具體而言，樣本經設定於具有100cm2之有效面積之圓形固持器，且壓力差形成於入口側及出口側之間同時自入口側供應大氣塵粒。大氣塵粒係以用流速計調整之5.3cm/秒之空氣滲透流動速率傳遞，且用壓力計(氣壓計)量測壓力損失(單位Pa)。較佳地，每樣本以多個點(舉例而言，5個點)執行量測，且所量測值之平均值經判定為樣本之壓力損失。應注意，大氣塵粒係穿過大氣下降之灰塵。
舉例而言，可如下文量測捕獲效率。具體而言，藉由使用用於壓力損失量測之相同裝置，將具有0.1μm至0.15μm之粒子大小之多 分散酞酸二辛酯(DOP)粒子以5.3cm/秒之經調整空氣滲透流動速率供應至樣本之上游側。此處，供應粒子以提供107個粒子/升。然後可用粒子計數器(KC-80；Rion有限公司)來量測上游側之粒子濃度及在通過樣本之後的下游粒子濃度以根據以下方程式判定捕獲效率(%)。
捕獲效率(%)=[1-(下游濃度/上游濃度)]×100(下游粒子濃度之單位：粒子/升)(上游粒子濃度之單位：粒子/升)
某些實施例之過濾器單元包含某些實施例之過濾元件。過濾器單元之其他組態及結構並非特別限制，只要過濾器單元包含某些實施例之過濾元件。某些實施例之過濾元件可用作習知過濾器單元之過濾元件之代替者。
舉例而言，某些實施例之過濾元件可能用作諸如無塵室之空氣過濾器單元及用於家用電氣設備之過濾器之應用中之過濾元件。，某些實施例之過濾元件特別較佳地用作空氣過濾元件。
樣本製備
除非另有指示，否則所有材料在無需進一步淨化之情況下使用。除非另有指示，所有材料自Sigma Aldrich(美國密蘇裡州聖路易)購買。
實例1：
將如根據本發明中較早闡述之方法所製備之WO3光觸媒(200mg)添加至水。然後將所得分散液添加至740mg CeO2溶膠(美國德克薩斯州休斯頓的Nissan Chemical America，NanoUse CE-20B)。CeO2與WO3之莫耳比率經挑選為係1：1(50莫耳%對50莫耳%)。然後將充足量之RO(經逆滲透處理)水(800mg)添加至所得分散液以便製成水中含約20wt%固體材料之塗佈溶液。使用超音波均質機將所得分散液均質。藉由使用旋塗機(1200rpm/40秒)用所製備所得物來塗佈玻璃基板(50mm×75mm)。以約120℃加熱經塗佈基板達約2分鐘。所得經塗佈基 板係透明的(在約555nm下約86%)。在藍色發光二極體(LED)(450nm，200mW/cm2)輻照1小時之後藉由監視乙醛降解率來判定光觸媒活性為約81%。
實例2：
以類似於實例1之方式製成經塗佈基板2，惟除添加SiO2溶膠(Nissan Chemical SNOWTEX O，258mg)替代CeO2溶膠。所得經塗佈基板係透明的(在約555nm下90%)。在於類似於實例1之條件下輻照之後如藉由乙醛降解率所判定之光觸媒活性係約50%。
實例3：
以類似於實例1之方式製成經塗佈基板3，惟除添加SiO2溶膠(Nissan Chemical SNOWTEX 20L，258mg)替代CeO2溶膠。所得經塗佈基板係透明的(在約555nm下91%)。在於類似於實例1之條件下輻照之後，如藉由乙醛降解率所判定之光觸媒活性係約67%。
實例A：
以類似於實例1之方式製成實例A，惟除使用聚矽氧樹脂(Shin-Etsu Chemical，SCR-1012)替代CeO2溶膠。WO3在聚矽氧樹脂中之比率係約20wt%。藉由刮刀用所製備溶液塗佈玻璃基板(50mm×75mm)。在120℃加熱用於固化之後，所獲得基板係半透明的。所獲得基板在555nm下展現約75%之透明度。在於類似於實例1之條件下輻照之後，如藉由乙醛降解率所判定之光觸媒活性係約1%。
實例B：
以類似於實例1之方式製備實例B，惟除將聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)分散於丙酮中。WO3在PMMA中之比率係約20wt%且不添加水。藉由刮刀用所製備溶液塗佈玻璃基板(50mm×75mm)。在120℃加熱用於固化之後，所獲得基板係半透明的。所獲得基板在555nm下展現約78%之透明度。在於類似於實例1之條件下輻照之後，乙醛降 解率係0.5%。
實例4：
將30mL之5mM鎢酸(WO3．H2O)及30mL之HF2%溶液(例如，WO3前驅物)添加至40ml之硼酸(H3BO3)。將兩個75mm×25mm矽晶圓浸漬於所得溶液中且在約30℃下攪拌達約6小時。將分層基板自溶液移除且在約400℃下退火達約1小時，產生經塗佈玻璃載片(實例4)。塗佈溶液用充足CeO2溶膠(Nissan Chemical NanoUse CE-20B)製備以獲得約1：1(50莫耳%對50莫耳%)之CeO2與WO3之莫耳比率。然後，如上文所論述，藉由以類似於實例1中所闡述之方式用CeO2塗佈溶液旋塗實例4之基板來製成實例4a。
在藉由Xe燈(約300W之燈功率輸出)之全光譜輻照下在熱板上以約120℃加熱根據上文實例4及4a所製備之旋塗玻璃載片達約1小時。然後將每一載片在真空下密封於單獨5L泰德拉(Tedlar)採樣袋中，後繼接著注入約3L周圍空氣及約80mL之3500ppm乙醛。每一袋用手輕輕按摩達約2分鐘然後放置於黑暗中達約15分鐘。乙醛濃度藉由氣相層析-火焰離子偵測器偵測器(GC-FID)(GC-2010 Plus氣相層析，美國加利福尼亞州卡爾斯巴德的Shimadzu Scientific Instruments股份有限公司)及Restek Rt-Q Bond(熔融矽石BOND色譜柱)(美國賓夕法尼亞州貝爾豐特的Restek公司)估計為處於80±2ppm。含有樣本之每一Tedlar袋放置回黑暗中達約1小時。載片/Tedlar袋曝露於具有光強度50mW/cm2之455nm之陣列藍色LED。藉由GC-FID之自動注入口每30分鐘收集一樣本且剩餘乙醛之量在隨後30分鐘間隔估計。圖3B係圖解說明T黏結劑效能資料之圖。該圖展示通常當T黏結劑與WO3結合時，效能在與裸WO3相比時得以改良。
實例5至實例7：
將5g之WO3(美國賓夕法尼亞州托旺達的Global Tungsten & Powder，[GTP])添加至含有約50g之約3mm直徑的ZrO2球之高純度礬土球磨罐且藉由球磨(SFM-1型號桌上型行星式球磨機(MTI公司所在地)在25mL甲醇中研磨達約4小時以獲得具有較小粒子大小之經研磨之WO3(GTP)。以類似於特此以全文引用方式併入本文中之美國專利8,003,563中所闡述之方式之方式製成WO3。
額外玻璃載片以類似於實例4中所闡述之方式之方式製成且放置於Tedlar袋中，惟除將各自200mg之WO3(GTP)(實例5 w/、實例5a w/out)、經研磨WO3(GTP)(實例6 w/、實例6a w/out)及電漿WO3(實例7 w/、實例7a w/out)(每一者具有及不具有CeO2)旋塗於玻璃基板上替代LPD-WO3。當使用CeO2時，每一類型之WO3對CeO2之係莫耳比率1：1。
經旋塗載片WO3、經研磨WO3、細電漿WO3(每一者具有及不具有CeO2)經製備且如實例4中所闡述測試乙醛降解。結果展示於圖4中。
實例8A至實例8J：
在另一實例(實例8)中，以類似於實例1之方式之方式製成額外載片，惟除所添加之CeO2溶膠之量變化以獲得WO3：CeO2之不同莫耳比率(例如，0%、0.1%、5%、10%、30%、50%、75%、90%、95%、100%)((100-x)WO3+(x)T黏結劑)。圖5展示在曝露於270mW/cm2藍色LED陣列光1小時之後所估計之乙醛降解。
實例9至實例15
在另一實例(實例9)中，以以下方式製成額外載片：首先將電漿WO3粉末(130mg)及CeO2粉末(96.5mg)(約1：1莫耳比率)分散於RO水(20wt%之固體)中且音波浴(VWR B3500A-MT)達約10分鐘，且然後探針音波(音波破碎機模型100，持續模式)達約5分鐘。然後，將混合物/組合物/混合品旋塗於75mm×50mm玻璃載片上且如實例4中所闡述 退火。
額外載片以類似方式製成，惟除使用各種其他材料替代CeO2，如表1中所闡明：
每一玻璃載片以類似於實例4中所闡述之方式之方式測試乙醛降解，惟除所施加光強度係約270mW/cm2。結果展示於圖6中。
在另一實例中，上文所製成之每一玻璃載片以類似於緊在上文所闡述之方式之方式測試，惟除每一載片曝露於變化光強度(自約50mW/cm2至約350mW/cm2)。結果展示於圖7中。
實例16至實例30
另外，在另一實施例中，約130mg之來自各種化合物(參見表2)之粉末狀樣本各自單獨地溶解於極小量之RO水中且均質達約5分鐘。化合物然後根據實例1中所闡述之程序以1：1莫耳比率與WO3組合。
乾淨培養皿用乙醇擦拭且器皿之內表面用電暈裝置離子化達約1至2分鐘。將每一化合物之均質樣本倒灌至經處理培養皿中且然後以約120℃加熱同時打旋以在其乾燥時達成樣本之均勻分佈。在樣本已乾燥之後，將培養皿放置於UV燈(300W)下達約1小時。然後將培養皿插入至Tedlar袋中且以類似於針對實例4所闡述之方式之方式測試。結果展示於圖8中。
實例31至實例35：
在另一實例中，將3.78g之錫(II)2-乙基己酸[亦稱作辛酸錫(II)及/或辛酸錫](美國加利福尼亞州加迪納的Spectrum Chemicals)、5g之Ce(NO3)3‧6H2O(美國密蘇裡州聖路易的Sigma Aldrich)及3.0g之硝酸銨(NH4NO3)(美國密蘇裡州聖路易的Sigma Aldrich)溶解於約25mL之RO經處理水中。然後正在混合物經加熱至約150℃之前加入1.129g順丁烯二醯肼且攪拌達約20分鐘。
然後在預加熱馬弗爐中在周圍大氣及壓力條件下以約450℃加熱所得前驅物混合物達約40分鐘。所得粉末在約500℃下退火達約20分鐘。將所得粉末與WO3以類似於實例1中所闡述之方式之方式以所使用之1：1莫耳比率混合以製成經塗佈玻璃載片且然後測試其依循實例4中所闡述之程序降解乙醛之能力。
其他粉末以類似方式製成，惟除使用如表3中所闡明之材料之量及/或其他參數：
燃燒合成粉末以類似方式併入如實例3中所闡述之玻璃載片上且如實例4中所闡述測試。結果展示於圖9中。如圖9中所見，如與組合有未經摻雜CeO2之WO3相比，與經Sn摻雜之CeO2組合之WO3展示增強之乙醛降解。
實例36：用於乙醛降解之燃燒Ti(O,C,N)2：Sn及電漿CeO2之組合：
在另一實例中，Ti(O,C,N)2：Sn以類似於實例1中所闡述之方式之方式與電漿CeO2粉末(1：1莫耳比率)組合，惟除使用Ti(O,C,N)2：Sn粉末替代WO3粉末，且如實例1中所闡述旋塗於玻璃微載片上。Ti(O,C,N)2：Sn如特此以全文引用方式併入本文中之於2012年3月8日提出申請之同在申請中之美國專利臨時申請案第61/608,754號中所闡述藉由水溶液燃燒方法合成，該水溶液燃燒方法在300℃下除雙乳酸銨二氫氧化鈦(IV)(7mL之50wt%水性溶液)、辛酸錫(0.883g)及硝酸銨(3.5g)外亦採用甘胺酸(1.4g)作為完全可分解燃料，後續接著在箱式爐中以400℃退火達30分鐘。以類似於先前實例之方式之方式製成之玻璃載片亦如實例4中較早所闡述地(以270mW/cm2光強度)測試乙醛降解。在Tedlar袋中之Ti(O,C,N)2：Sn光觸媒塗佈玻璃載片之5小時曝露 之後觀察到7%乙醛降解。當具有Ti(O,C,N)2：Sn及CeO2(1：1莫耳比率)兩者之玻璃載片在Tedlar袋中以類似方式測試時，在5小時曝露之後乙醛降解增加至22%。
實例37：分解元件
將具有平均粒子大小120nm之1500mg之三氧化鎢粉末(美國德克薩斯州休斯頓的Nanostructured and Amorphous Materials股份有限公司[奈米非晶材料])連同5565mg膠態CeO2(Ce20B，美國德克薩斯州休斯頓的Nissan Chemicals America)及約800mg之超純水(通過50μm孔洞過濾器[美國麻薩諸塞州比爾裡卡Millipore公司])一起添加至20ml小玻璃瓶中。膠態CeO2之固體含量係約20wt%。首先藉由放置於音波浴中達5分鐘來分散混合物。藉由用音波探針混合懸浮液達10分鐘來獲得光觸媒組合物懸浮液之均勻塗佈。藉由將多孔陶瓷浸泡至含有懸浮液之培養皿中且使其浸沒達5分鐘以允許懸浮液滲透多孔陶瓷來將光觸媒組合物懸浮液負載至多孔Al2O3陶瓷上。在某些情形中，進行除氣以藉由將孔洞中之捕獲空氣移除來促進懸浮液之滲透。將浸漬有光觸媒組合物懸浮液之100mm×50mm×5mm多孔Al2O3陶瓷自培養皿拉出，且藉由重力排掉過量懸浮液。經光觸媒組合物負載多孔Al2O3首先在乾燥機中以120℃在周圍大氣下乾燥達1小時以移除塗層中之適宜且然後在箱式爐中以約400℃在周圍大氣中退火達1小時。
實例38：乙烯分解系統
將實例37之所製備100mm×50mm×5mm陶瓷放置於扁平反應室中，且以類似於行業標準評估JIS R1701/ISO22197-1之方式評估，惟除例如如本文中所闡述，對乙烯進行測試替代乙醛。參見圖10。測試室之入口供應連續1公升/分鐘流之含有5ppm乙烯淨化空氣混合物。混合物具有約50%之相對濕度。用以活化可見光觸媒之光源係藍色LED陣列(445nm)，其中功率強度經設定以在樣本過濾器之表面處 提供約20mW/cm2。藉由氣體層析-火焰離子偵測器偵測器(GC-FID)在出口處量測氣體中之乙烯之濃度。入口與出口之間的乙烯濃度之差展示光觸媒活性。上文所闡述之WO3/T黏結劑組合過濾器以約2.1微莫耳/小時移除乙烯。參見圖11。
比較實例39：使用市售替代品之乙烯減少
在另一實例中，類似於實例38之設置，惟除將市售Raymac R-15過濾器(日本東京Takemura Seisakusho)放置於扁平反應室中替代實例37之所製備陶瓷。過濾元件經切割成100mm×50mm×13mm，且藉由實例38中所闡述之相同方法評估。Raymac R15過濾器以約0.4微莫耳/小時移除乙烯。參見圖11。
實例40：使用乙烯減少系統之花卉保鮮
如實例37中所製造之分解元件併入於乙烯減少系統中。乙烯減少系統之封圍元件係由3.5mm厚聚碳酸酯片材構造，且係約155mm寬、155mm高及在第一端與第二端之間85mm。在實驗乙烯減少系統中，電腦式風扇(美國加利福尼亞州費利蒙的Corsair Components股份有限公司，SP 120高靜壓殼風扇，型號CO-9050005-WW)用作用於形成氣流之氣流元件。在風扇之後，乙烯減少系統包含電磁輻射源，該電磁輻射源包括四藍色LED(特別而言，四個Philips Lumileds LXML-PR01-0425 LED)陣列，位於風扇之後約10mm及乙烯減少元件之前約15mm。在此配置中，乙烯減少元件之表面上之光強度係約20mW/cm2。在藍色LED陣列之後且在封圍元件之第二端之前，實驗實施例包含乙烯減少元件，該乙烯減少元件由三個Al2O3陶瓷構成，每一陶瓷係約100mm寬、50mm高及5mm厚，具有約10ppi之孔隙度。所得乙烯減少元件有效地係100mm×50mm×15mm。
在實驗中，風扇產生穿過100mm×50mm×15mm乙烯減少元件之約14 CFM之氣流，該乙烯減少元件由具有約445nm之波長之可 見光且約20mW/cm2照射。此實施例連同9朵osiana玫瑰放置於經密封之40cm×40cm×101.6cm之殼體中。選擇osiana玫瑰此乃因其係習知為係乙烯敏感但不產生乙烯氣體。所使用玫瑰係有機生長且不具有任何乙烯相關預處理。另外，實驗設置中之花卉及控制來自相同來源，於同一天剪摘且同時運送。在實驗週期期間，控制加入至玫瑰之水量。
允許乙烯減少系統運行實驗期間，且量取週期性乙烯濃度量測值。殼體中之初始乙烯濃度係約2.36ppm。在約三小時之後，殼體中之乙烯濃度已減少至約2.0ppm。在約16小時之後量取之第二次讀數表明殼體具有約1.2ppm之乙烯濃度。在約24小時之後量取之最終讀數表明殼體中之濃度約0.8ppm。
在四天之後，控制箱(下文之實驗室裡41)中之玫瑰表現劣化徵象，包含複數個花瓣已自花卉掉落且osian玫瑰之葉子中之葉脈實質上黃化。實驗箱中之花卉尚未損失任何花瓣且其葉子表現無顯著黃化。
比較實例41：
將一組9朵osiana玫瑰置於經密封之40cm×40cm×101.6cm殼體中，如在實例40中，惟除無乙烯減少系統。玫瑰源自同一栽培者、且同時剪摘及運送，且亦未用任何乙烯相關預處理來處理。設置之製備係與實例40中相同。比較實例具有初始乙烯濃度2.36ppm。在24小時候，比較實例具有乙烯濃度1.7ppm。
在四天之後，比較實例中之osiana玫瑰表面乙烯曝露徵象，包含複數個花瓣已自花卉掉落且osian玫瑰之葉子中之葉脈實質上黃化。
實例42至43：
為使乙烯減少元件最佳化，在具有10ppi之孔隙度的100mm×50mm×15mm乙烯減少元件與具有30ppi之孔隙度的100mm×50mm× 15mm乙烯減少元件之間執行比較。較小孔洞大小賦予30ppi乙烯減少元件較高表面積及較高氣流阻力。10ppi及30ppi乙烯減少元件各自塗佈有WO3及CeO2，如在實例37中。然後使用JIS測試來測試每一乙烯減少元件，如在實例38中。圖12展示每一實施例之將乙醛自空氣移除之效率之結果。
實例44：
如所闡述在實例37中構造且在實例38中評估之分解元件亦用於以如本文中所闡述之類似方式評估苯、乙烯、甲苯、丙醛及乙醛分解，惟除分別針對乙烯、丙醛及乙醛之初始氣體濃度係約5ppm；或針對人工空氣中之苯及甲苯為2.5ppm。圖13展示實施例之將苯、乙烯、甲苯、丙醛及乙醛每一者自空氣移除之效率之結果。作為比較實例，以類似於如實例37中所闡述之方式替代使用WO3及CeO2組合物將商業光觸媒材料(基於RENECAT WO3材料[水中10%分散]，日本東京Toshiba Materials有限公司)塗佈於相同陶瓷過濾器上。陶瓷過濾器上之RENECAT之總塗佈固體材料係約2610mg。圖14展示比較實例之將苯及乙烯中之每一者移除之效率之結果。
比較實例45：
商業活性炭過濾器(TTI Floor Care North America[Hoover]，美國俄亥俄州格蘭委羅(Hoover)，AH60015)經切割成50mm×100mm(t=10mm)。
實例46：
亦以類似於上文實例44中所闡述之方式之方式針對乙醛移除持續時間效能來評估實例38及比較實例45中所闡述及構造之分解元件，惟除執行以15分鐘間隔連續取樣達約50小時(3000分鐘)。圖15展示圖解說明連續移除乙醛之本發明之實施例同時包括活化碳之比較過濾器之移除效率隨時間減少之結果。
實例47：
亦以類似於上文實例39中所闡述之方式之方式針對乙醛移除持續時間效能來評估實例37及比較實例45中所闡述及構造之分解元件，惟除執行以15分鐘間隔連續取樣達約3小時(180分鐘)。圖16展示圖解說明連續移除乙醛之本發明之實施例同時包括活化碳之比較過濾器之移除效率隨時間減少之結果。
實例48：
商業UV光觸媒過濾器(經TiO2塗佈，鋁蜂巢式Hoover 440001063，TTI Floor Care North America[Hoover]，美國俄亥俄州格蘭委羅)經切割成100mm×50mm×5mm。如實例47中所闡述地評估樣本，惟除UV燈(TTI Floor Care North America[Hoover，美國俄亥俄州格蘭委羅，型號440001064)用作光/輻照源。乙醛及乙烯經挑選作為目標VOC氣體。乙醛之分解速率係33%，乙烯之分解速率係0%。(圖17A、圖17B及圖18)。
實例49：
以類似於實例37中所闡述之方式構造數個額外實施例，惟除過濾器之厚度另外藉由使用使用兩個5mm厚過濾器之堆疊而經製成達約10mm厚替代先前所闡述5mm厚，且光強度在5mW/cm2至30mW/cm2之間變化。結果及變化展示於下表4中。
實例50：
經光觸媒塗佈編織織物
5g之WO3(美國賓夕法尼亞州托旺達的Global Tungsten & Powder[GTP])及3.7g之CeO2(Aldrich)添加至含有約50g之約3mm直徑的ZrO2球之高純度礬土球磨罐且藉由球磨(SFM-1型號桌上型行星式球磨機(美國維吉尼亞州裡奇蒙MTI公司)在25mL甲醇中研磨達約1小時，然後藉由使用箱式乾燥機以約110℃乾燥。
將4.5g之經處理WO3/CeO2粉末添加至5g之10% PTFE水中分散液(藉由添加水將Aldrich 60% PTFE水分散液稀釋成10%)中。首先藉由放置於音波浴中達約5分鐘來分散混合物。藉由用音波探針混合懸浮液達約10分鐘來獲得光觸媒組合物懸浮液之均勻塗佈。藉由將玻璃纖維織物浸泡至含有懸浮液之玻璃燒杯中且使其浸沒達約30秒以允許懸浮液滲透玻璃纖維織物來將光觸媒組合物懸浮液負載至玻璃纖維織物上。在某些情形中，進行除氣以藉由將孔洞中之捕獲空氣移除來促進懸浮液之滲透。將浸漬有光觸媒組合物懸浮液及PTFE黏結劑懸浮液之玻璃纖維織物自燒杯移除，且藉由重力排掉過量懸浮液。首先將光觸媒組合物及PTFE黏結劑負載玻璃纖維織物在約150℃下乾燥且然後 在約350℃下加熱達5分鐘。(圖22)。
將1.5g之經處理WO3/CeO2粉末添加至10g之10% PTFE水中分散液中。(藉由添加水將Aldrich 60% PTFE水分散液稀釋至10%)。光觸媒組合物及PTFE黏結劑負載玻璃纖維織物以相同方法製備。
藉由類似於實例1之方式評估經塗佈玻璃纖維織物。將經塗佈玻璃纖維織物放置於5L Tedlar袋中且袋藉由真空加熱密封圈密封。將約3L之周圍空氣(具有約70ppm乙醛)注入至該袋中。每一袋用手輕輕按摩達約2分鐘然後放置於黑暗中達約15分鐘。然後用藍色LED以100mW/cm2輻照該袋。藉由氣體層析-火焰離子偵測器偵測器(GC-FID)估計乙醛濃度。所有過濾器樣本在2小時中分解超過80%之乙醛氣體。結果如圖23中所展示。
實例51：
玻璃載片以類似於實例1之方式之方式製備，且在實例4中評估，惟除使用3L之空氣中約60ppm臭氧來替代乙醛。自袋內部以約30分鐘間隔取樣本。圖20展示將玻璃載片曝露於光(100mW/cm2藍色LED)及無光直接過。
實例52：光觸媒粉末之預處理
途徑1
將100克之WO3粉末(奈米非晶材料，60nm至120nm，99%)添加於由ZrO2製成之300ml球磨罐中。在添加5mm直徑之之150克ZrO2球及130ml甲醇之後，藉由行星式球磨機以15Hz之頻率將粉末球磨約19小時。WO3粉末漿液在110℃下乾燥達約5小時以使甲醇蒸發。將所獲得WO3粉末放置於石英坩堝中且在周圍大氣中以約400℃退火達約5小時。
途徑2
將25克之WO3之粉末(奈米非晶材料，60nm至120nm，99%)及19 克之CeO2粉末(奈米非晶材料)添加至300ml ZrO2球磨罐。在添加5mm直徑之之150克ZrO2球及220ml甲醇之後，藉由行星式球磨機以15Hz之頻率將粉末球磨約19小時。WO3粉末漿液在110℃下乾燥達約5小時以使甲醇蒸發且然後在周圍大氣中以400℃退火達約5小時以得到預混合光觸媒粉末。
實例53：
藉由將0.5克之如上文所提及之預混合WO3及CeO2與2克過氧鈦酸(PTA-85，美國Green Millennium)及1克甲醇甲醇混合來製備光觸媒塗佈懸浮液。用行星式混合器(THINKY A350，THINKY USA，美國加利福尼亞州拉古納山)將該等成分混合達約2分鐘以得到光觸媒塗佈懸浮液。藉由以下步驟來塗佈玻璃纖維織物(美國佛羅裡達棕櫚灘的US Composites股份有限公司，E級，4oz平織)：將其放置於懸浮液中且然後將額外懸浮液自織物排掉；後續接著在熱板上以約110℃乾燥達約30分鐘且然後以約250℃乾燥達約1小時如上文實例50中所闡述地針對VOC(乙醛)分解來評估經塗佈織物，效能展示於圖32中。
實例54：
用行星式混合器(THINKY A350)將0.5克之如實例52中所闡述之預混合WO3及CeO2粉末與2.0克之CeO2溶膠(美國麻薩諸塞州阿什蘭的Nyacol Nanotechnologies，pH=2.0)及1.0克之甲醇混合達約2分鐘。藉由依循實例52中之程序來塗佈玻璃纖維織物(US Composites，E級，4oz平織)。如上文實例50中所闡述針對VOC(乙醛)分解來評估所得經塗佈織物，效能展示於圖33中。
實例55：
用行星式混合器(THINKY A350)將0.5克之如實例52中所闡述之預混合WO3及CeO2粉末與2.0克之CeO2溶膠(Nyacol Nanotechnologies，D6225 NH4，pH=8.0)及1.0克之甲醇混合達約2分 鐘。藉由依循實例52中之程序來塗佈玻璃纖維織物(US Composites，E級，4oz平織)。如上文實例50中所闡述針對VOC(乙醛)分解來評估所得經塗佈織物，效能展示於圖34中。
實例56：
藉由將0.4克之聚矽氧改質樹脂(日本東京ShinEtsu Chemical有限公司，KR-5230)與19.6克之PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯，Sigma-Aldrich，99%)混合且然後用行星式混合器(THINKY A350)混合來混合而製備含有2wt%之有機樹脂之底漆溶液。藉由以下步驟來將所得底漆溶液施加至玻璃纖維氈(美國俄亥俄州布魯克維爾的Fibre Glast Developments公司，E級)：將該氈浸入於底漆溶液中達約5分鐘；然後將額外溶液自該氈排掉且然後在約150℃下將經排幹之氈乾燥達約30分鐘。藉由用行星式混合器(THINKY A350)將0.5克之實例52途徑2中所闡述之預混合光觸媒粉末與2.0克之甲醇光觸媒混合來製備塗佈懸浮液。藉由以下步驟將光觸媒塗佈懸浮液施加至具有有機樹脂底漆之玻璃纖維氈上：將經有機樹脂塗佈氈浸入於光觸媒塗佈懸浮液中達約1分鐘；然後排掉額外懸浮液；後續接著在周圍大氣中在230℃下固化達約1小時。以類似於實例50中所闡述之方式之方式針對乙醛分解來評估經退火之經塗佈氈，效能展示於圖35中。
實例57：
0.5wt%之底漆溶液係藉由依循實例56中之程序製備且然後如實例56中施加至玻璃纖維織物上(US Composites，E級，4oz平織)。光觸媒塗佈懸浮液係藉由用音波破碎機(Fischer Scientific)以約12W(RMS)之功率將0.5克之如實例52中之途徑1中所闡述之WO3與甲醇混合達約30分鐘來製備。藉由將經底漆塗佈之織物浸入於懸浮液中達約1分鐘且然後在約230℃下乾燥達約1小時來將光觸媒負載至具有底漆之玻璃纖維織物上。以類似於實例50中所闡述之方式之方式針對乙醛 分解來評估經塗佈玻璃纖維織物，效能展示於圖36中。
實例58：
藉由音波破碎機(Fischer Scientific)以12W(RMS)將0.286克之如實例52之途徑1中所闡述之WO3粉末與0.214克之CeO2粉末(奈米非晶材料，15nm至30nm，99.9%)及2.0克之甲醇混合達約30分鐘。將如實例57中所闡述製備的具有0.5wt%之有機樹脂底漆之玻璃纖維織物浸入於混合粉末懸浮液中達約1分鐘且然後在約230℃下乾燥達約1小時。以類似於實例50中所闡述之方式之方式針對乙醛分解評估經塗佈玻璃纖維，效能展示於圖37中。
實例59：
藉由音波破碎機(Fischer Scientific)以12W(RMS)將0.5克之如實例52之途徑2中所闡述之WO3及CeO2粉末與2.0克之甲醇混合達約30分鐘。將如實例57中所闡述製備的具有0.5wt%之有機樹脂底漆之玻璃纖維織物浸入於混合粉末懸浮液中達約1分鐘；排掉額外懸浮液且然後在約230℃下乾燥達約1小時。以類似於實例50中所闡述之方式之方式針對乙醛分解評估經塗佈玻璃纖維，效能展示於圖38中。
實例60
製備含有45mg之WO3粉末(光觸媒；平均粒子大小0.25μm；Kojundo Chemical Laboratory有限公司)、45mg之CeO2粉末(輔觸媒；平均粒子大小0.025μm；Sigma Aldrich(JAPAN))，及10mg之PTFE粉末(平均粒子大小0.3μm；Daikin Industries有限公司)之混合物(WO3粉末：CeO2粉末：PTFE粉末=45重量%：45重量%：10重量%)。將混合物分散於水中以產生20重量%固體含量水性分散液。
單獨地，將PTFE多孔膜(長度5cm×寬度5cm×厚度10μm；Nitto Denko公司)在150℃下熱熔至不鏽鋼支載件。然後將如上文所製備之水性分散液旋塗(針對10秒1,000rpm)於PTFE多孔膜上在未熱熔至不 鏽鋼支載件之表面上，且在350℃下乾燥達5分鐘以使PTFE粉末熔化。因此，含有WO3粉末及CeO2粉末之光觸媒層形成於PTFE多孔膜之表面上。以使光觸媒及輔觸媒之總量在乾燥後為10mg之經適當調整量施加水性分散液。
然後將其上形成有光觸媒層之PTFE多孔膜自不鏽鋼支載件剝離。此後，將PET不織布織物(透空氣支載件；長度5cm×寬度5cm×厚度150μm；基重20g/m2；Toyobo有限公司)層壓於PTFE多孔膜上在不具備光觸媒層之表面上，且在150℃下熱熔以產生實例60之過濾元件。
實例61
PET不織布織物(長度5cm×寬度5cm×厚度150μm；基重20g/m2；Toyobo有限公司)經製備作為透空氣支載件。然後將PTF多孔膜(長度5cm×寬度5cm×厚度10μm；Nitto Denko Corporation)熱熔(150℃)且層壓於PET不織布織物上。
在事先製備之氣溶膠沈積裝置(載體氣體：氧氣)之沈積室(22℃)內部，將如上文所獲得之PET不織布織物及PTFE多孔膜以PTFE多孔膜面向上地安裝於基板固持器之座上。
此處，沈積噴嘴之噴射孔口與PTFE多孔膜之表面之間的間隙經調成至20mm。
將實例60中所使用之WO3粉末(10g)與CeO2粉末(10g)之混合物填充至500mL玻璃氣溶膠室中。
在氣體管路開關閥閉合且連接管開關閥敞開之情況下，機械升壓幫浦及旋轉幫浦經操作以在沈積室及氣溶膠室內部形成50Pa之減壓。
在用氣體流量計將氧氣流率調整至7L/分鐘之後，氣體管路開關閥敞開同時用搖動器使氣溶膠室振動。此將WO3粉末及CeO2粉末在氣 溶膠室內部氣溶膠化，且透過沈積噴嘴將因此獲得之氣溶膠噴出。
此處，氣溶膠室內部之壓力係約50,000Pa，且沈積室內部之壓力係約280Pa。沈積室內部之溫度係25℃。
然後使固定PET不織布織物及PTFE多孔膜之層壓之座以4mm/秒之速率(相對速度)在基板固持器之載台上沿x-y方向移動，將自沈積噴嘴噴射出之氣溶膠噴至PTFE多孔膜之表面上。
在適當地重複前述噴射程序之後，在PTFE多孔膜之表面上形成光觸媒層以使得光觸媒及輔觸媒之總量變成10mg。因此，製備實例61之過濾元件。
實例62
在實例62中，首先將25g之TiO2粉末(光觸媒，平均粒子直徑：0.03μm，Nippon Aerosil有限公司)及250ml之離子交換水放置於500ml茄形燒瓶中，在室溫下攪拌成以均勻地分散該等粒子，藉此製備TiO2粉末之水性分散液。
然後，將0.68g二水合氯化銅(II)(Wako Pure Chemical Industries有限公司)溶解於5ml離子交換水中，且將二水合氯化銅(II)之水性溶液添加至TiO2粉末之水性分散液。隨後，將其攪拌達1小時同時以90℃加熱，藉此製備液體A。
然後，將藉由將1.255g之氫氧化鈉溶解於25ml之離子交換水中製備之氫氧化鈉之水性溶液添加至液體A，且然後溶液之pH自3增加至11，藉此製備液體B。
然後將藉由將6.275g葡萄糖(Wako Pure Chemical Industries有限公司)溶解於37.5ml之離子交換水中製備之葡萄糖之水性溶液添加至液體B。液體進一步攪拌達1小時同時以90℃加熱，藉此氧化銅(I)及氧化銅(II)之粒子沈澱於氧化鈦粒子之表面上。
接下來，反應後之粒子經過濾，然後經受充分充足水洗，且該 等粒子然後在10℃下乾燥。因此，產生支載CuxO之TiO2粉末(支載輔觸媒型光觸媒)。根據ICP分析之結果，確認1.0重量份之氧化銅粒子相對於100重量份氧化鈦粒子經支載。
以與實例61中相同之方式將光觸媒層形成於PTFE多孔膜之表面上，惟除替代實例61中所使用之WO3粉末及CeO2粉末將上文所產生之支載CuxO之TiO2粉末(10g)填充至氣溶膠室中，且惟除光觸媒層以一種方式形成於PTFE多孔膜之表面上使得支載CuxO之TiO2粉末(支載輔觸媒之光觸媒)之量變成10mg。因此，製備實例62之過濾元件。掃描電子顯微術確認輔觸媒CuxO粒子支載於實例62之過濾元件之光觸媒層中之光觸媒TiO2粒子上。
實例63
在實例63中，首先，以與實例62中相同之方式產生支載CuxO之SnO2粉末，惟除替代TiO2粉末來使用SnO2粉末(光觸媒；平均粒子大小0.015μm；Kanto Chemical股份有限公司)。根據ICP分析之結果，確認1.0重量份之氧化銅粒子相對於100重量份氧化錫粒子經支載。使用實例62中所使用之相同程序，惟除替代支載CuxO之TiO2粉末使用支載CuxO之SnO2粉末，藉此光觸媒層以一種方式形成於PTFE多孔膜之表面上使得支載CuxO之SnO2粉末(支載輔觸媒之光觸媒)之量變成10mg。因此，製備實例63之過濾元件。掃描電子顯微術確認輔觸媒CuxO粒子支載於實例63之過濾元件之光觸媒層中之光觸媒SnO2粒子上。
實例64
在實例64中，使用實例61中所使用之相同程序，將光觸媒層層壓於PET不織布織物之表面上以使光觸媒及輔觸媒之總量變成10mg，惟除PTFE多孔膜不層壓於PET不織布織物上。因此，製備實例64之過濾元件。
實例65
在實例65中，使用實例63中所使用之相同程序，將光觸媒層層壓於PET不織布織物之表面上以使支載CuxO之SnO2粉末(支載輔觸媒光觸媒)之量變成10mg，惟除PTFE多孔膜不層壓於PET不織布織物上。因此，製備實例65之過濾元件。
如下，實例之過濾元件各自針對VOC分解經量測，且針對光觸媒活性經評估。
將用於光觸媒活性量測之所關注過濾元件放置於5L Tedlar袋中。將袋密封，且將袋內部之空氣釋放以形成真空。然後同一Tedlar袋然後填充有3L壓縮空氣及校準乙醛，且乙醛濃度經調整至100ppm。用配備有火焰游離偵測器之校準氣相層析儀(自Shimadzu Corporation購得之GC-FID；GC-2010 plus)來量測乙醛濃度。
在允許置於黑暗中達1小時以使乙醛濃度(平衡狀態)穩定之後，用發射單色藍色光(波長455nm，輻照強度10mW/cm2)之二極體陣列之光來輻照Tedlar袋。在1小時輻照後，收集Tedlar袋內部之氣體，且藉由GC-FID分析殘餘乙醛濃度。
根據以下方程式A計算乙醛分解速率(%)。
方程式A 乙醛分解速率(%)=(X-Y)/X×100。
在方程式中，X係在輻照之前的乙醛濃度(100ppm)，且Y係輻照之後的乙醛濃度。
可認為，乙醛分解速率愈高，VOC分解能力愈高，亦即，光觸媒活性愈高，且相反地，乙醛分解速率愈低，VOC分解能力愈低，亦即，光觸媒活性愈低。
針對過濾元件耐久性評估實例之過濾元件每一者。
用光以一種方式輻照過濾元件使得使用太陽光耐候測試儀(Suga Test Instruments有限公司)來以輻照強度60W/m2(太陽光碳弧)輻照過濾元件之光觸媒層。
在30天之後，視覺檢查過濾元件(實例60至實例63：PTFE多孔膜及PET不織布織物；實例64及65：PET不織布織物)存在或不存在劣化。
表5展示實例之乙醛分解百分比，及存在或不存在每一過濾元件之劣化。
實例60至63之過濾元件展示光觸媒活性，且在PET不織布織物中不確認劣化。支載PTFE多孔膜之光觸媒層中亦不存在劣化。因此發現實例60至63之過濾元件既具有光觸媒活性且由具有過濾元件耐久性。用於實例60及61之過濾元件之光觸媒特別在可見光下展示卓越VOC分解。
在實例64及65之過濾元件中亦觀察到光觸媒活性。然而，由於光觸媒層直接支載於PET不織布織物上，因此光觸媒之光觸媒作用導致PET不織布織物之劣化。因此，如與實例60至63相比，實例64及65之過濾元件在過濾元件耐久性方面較次。
除非另有指示，否則說明書及申請專利範圍中所用所有表示成份數量、性質(例如，分子量)、反應條件等之數字在所有例項下均應理解為受術語「約」修飾。因此，除非指示相反情況，否則，說明書及隨附申請專利範圍中所闡明數字參數皆為可取決於本發明尋求獲得之所要性質而變化的近似值。最低限度地，且並非試圖限制申請專利範圍之範疇之等效項之原則的應用，每一數字參數皆應至少根據所報告有效位的數量且藉由應用普通舍入技術來解釋。
除非本文中另有指示或內容脈絡明顯矛盾，否則在闡述本發明的內容脈絡(尤其在下文申請專利範圍之內容脈絡)中所用術語「一(a、an)」、「該」及相似指示物均應理解為涵蓋單數與複數兩者。除非本文中另有指示或內容脈絡明顯矛盾，否則本文中所闡述所有方法可以任何適合次序執行。本文所提供之任何及所有實例、或例示性語言(例如，「諸如」)之使用僅意欲更好地說明本發明且並不對任何申請專利範圍之範疇加以限制。本說明書中之任何語言皆不應理解為指示任何未主張要素對本發明實踐係必不可少的。
本文所揭示之替代要素或實施例之分組不應理解為具有限制性。各群組成員皆可個別地或以與該群組之其他成員或本文所發現之其他要素的任一組合提及並主張。預期出於便利性及/或可專利性之原因，可在群組中納入群組之一或多個成員或自群組刪除群組之一或多個成員。當進行任一此納入或刪除時，認為說明書含有所修改之群組，由此實現隨附申請專利範圍中所用所有馬庫西群組(Markush group)之書面說明。
本文中闡述某些實施例，包含本發明之發明者已知用於實施本發明為最佳之模式。當然，熟習此項技術者在閱讀上述說明後將明瞭此等所闡述實施例之變化。本發明者期望熟習此項技術者適當採用此等變化，且該等發明者意欲本發明可以不同於本文具體闡述之方式來 實施。因此，申請專利範圍包含適用法律所准許的申請專利範圍中所引述標的物之所有修改形式及等效形式。此外，除非本文中另有指示或內容脈絡另外明顯矛盾，否則預期上述元素在其所有可能的變化中之任何組合。
最後，應理解本文中所揭示之實施例係圖解說明申請專利範圍之原理。可採用之其他修改形式屬申請專利範圍之範疇內。因此，舉例而言，但非限制性，可根據本文中教示內容利用替代實施例。因此，申請專利範圍並不限於所精確展示及闡述之實施例。
本發明申請案係基於於2013年7月5日提出申請之美國臨時申請案第61/843,264號、於2013年7月5日提出申請之美國臨時申請案第61/843,267號、於2013年11月4日提出申請之美國臨時申請案第61/899,799號、於2013年11月4日提出申請之美國臨時申請案第61/899,804號、於2014年2月26日提出申請之美國臨時申請案第61/944,879號及於2014年5月30日提出申請之日本專利申請案第2014-113001號，該等申請案之內容皆以引用方式併入本文中。

Claims (20)

  1. 一種用於分解污染物之過濾元件，其包括：基板；及光觸媒組合物，其包括至少一種光觸媒及輔觸媒，其中該光觸媒含有WO3，且該輔觸媒含有CeO2，且其中WO3及CeO2之莫耳比率為1：5至5：1。
  2. 如請求項1之過濾元件，其中該基板係透氣支載件。
  3. 如請求項1或2之過濾元件，其中該光觸媒展示可見光回應性。
  4. 如請求項1或2之過濾元件，其中該光觸媒進一步包括TiO2或Ti(O,C,N)2：Sn。
  5. 如請求項1或2之過濾元件，其中該輔觸媒進一步包括銳鈦礦TiO2、SrTiO3、KTaO3，或KNbO3。
  6. 如請求項1或2之過濾元件，其中該輔觸媒進一步包括In2O5、Ta2O5、銳鈦礦TiO2、金紅石TiO2、或銳鈦礦及金紅石TiO2之組合。
  7. 如請求項1或2之過濾元件，其進一步包括層壓於該基板之至少一個表面上之氟樹脂多孔層，其中該光觸媒組合物安置於該氟樹脂多孔層上。
  8. 如請求項7之過濾元件，其中構成該氟樹脂多孔層之氟樹脂含有聚四氟乙烯。
  9. 如請求項7之過濾元件，其中該光觸媒組合物透過氣溶膠沈積方法形成於該氟樹脂多孔層上。
  10. 一種用於分解污染物之系統，其包括：基板；及光觸媒組合物，其包括至少一種光觸媒及輔觸媒，其中該光觸媒含有WO3，且該輔觸媒含有CeO2，且其中WO3及CeO2之莫耳比率為1：5至5：1。
  11. 如請求項10之系統，其中該基板界定體積。
  12. 如請求項10或11之系統，其進一步包括封圍元件，其中該基板安置於該封圍元件內。
  13. 如請求項10或11之系統，其進一步包括與該光觸媒組合物光學連通之電磁輻射源。
  14. 如請求項10或11之系統，其進一步包括用於形成氣流之氣流元件，該氣流元件安置於該封圍元件內。
  15. 如請求項10或11之系統，其中該光觸媒展示可見光回應性。
  16. 如請求項10或11之系統，其中該光觸媒進一步包括TiO2或Ti(O,C,N)2：Sn。
  17. 如請求項10或11之系統，其中該輔觸媒進一步包括銳鈦礦TiO2、SrTiO3、KTaO3，或KNbO3。
  18. 如請求項10或11之系統，其中該輔觸媒進一步包括In2O5、Ta2O5、銳鈦礦TiO2、金紅石TiO2、或銳鈦礦及金紅石TiO2之組合。
  19. 一種方法，其包括以下步驟：在與乙烯敏感農作物大氣連通下放置如請求項10至18中任一項之系統；及藉由使乙烯與該光觸媒組合物接觸同時藉由包括足以活化該光觸媒組合物之波長之電磁輻射來照射該光觸媒組合物來使乙烯之量減少至低於臨限值之濃度。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包括以下步驟：維持乙烯之該濃度低於該臨限值。
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI627994B (zh) * 2013-07-05 2018-07-01 日東電工股份有限公司 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法
JP6276123B2 (ja) * 2014-07-04 2018-02-07 シャープ株式会社 光触媒材料
US10354905B2 (en) * 2015-03-11 2019-07-16 Nv Bekaert Sa Carrier for temporary bonded wafers
CN104826484A (zh) * 2015-03-26 2015-08-12 中国科学院福建物质结构研究所 纳米TiO2/WO3复合光催化剂常温降解碳氢化合物
US20180126016A1 (en) * 2015-04-16 2018-05-10 Skan Ag Catalyst Unit for Splitting a Decontamination Agent Introduced Into a Containment for a Decontamination Process
EP3288366A4 (en) * 2015-04-29 2018-10-17 Synexis LLC Methods of use of purified hydrogen peroxide gas in agricultural production, transport, and storage
US10226546B2 (en) 2015-05-01 2019-03-12 Scientific Air Management, Llc Air purification assembly and method of using same
WO2016194354A1 (en) * 2015-05-29 2016-12-08 Nitto Denko Corporation Photocatalyst coating
CN106518169B (zh) * 2015-09-15 2019-07-05 Toto株式会社 具有光催化剂层的卫生陶器
US10898600B2 (en) 2016-08-10 2021-01-26 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Disinfecting method and disinfecting apparatus
JP7261994B2 (ja) * 2016-08-10 2023-04-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 抗菌方法及び抗菌装置
CN110035822B (zh) * 2016-12-12 2020-03-17 富士胶片株式会社 制氧用光催化剂电极、制氧用光催化剂电极的制造方法及模块
US11278877B2 (en) * 2017-08-22 2022-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Photocatalyst, photocatalyst carrier, method for producing photocatalyst, and method for producing photocatalyst carrier
US10584886B2 (en) 2017-10-17 2020-03-10 Molekule, Inc. System and method for photoelectrochemical air purification
JP7106268B2 (ja) * 2017-12-14 2022-07-26 株式会社東芝 光触媒付基材およびその製造方法及び光触媒装置
ES2653694B2 (es) * 2017-12-20 2018-11-29 Alvaro Jose ARENAS GINÉS Fotocatalizador para la producción de hidrógeno y método para la obtención de dicho fotocatalizador
KR102627891B1 (ko) * 2018-01-22 2024-01-23 서울바이오시스 주식회사 탈취 모듈 및 이를 구비하는 건조 장치
TWI639466B (zh) * 2018-02-09 2018-11-01 燕成祥 Photocatalyst composition
WO2019189552A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 積水化学工業株式会社 シート積層体、気体供給体用袋の製造方法、気体供給体、供給体ユニット、及び廃水処理装置
CN108576192A (zh) * 2018-03-28 2018-09-28 华南农业大学 用于果蔬储藏室的智能光催化抗菌保鲜装置及其保鲜方法
US11511267B2 (en) 2018-06-27 2022-11-29 Nitto Denko Corporation Ultraviolet activated photocatalytic materials; their use in volatile compound decomposition
CN108855111A (zh) * 2018-07-05 2018-11-23 刘青 一种二氧化锡-氧化铜复合催化剂的制备方法
CN108854588B (zh) * 2018-07-09 2021-07-13 河北工业大学 一种具有双重过硫酸盐活化功能的中空纤维陶瓷膜的制备方法及应用
CN108855081A (zh) * 2018-07-19 2018-11-23 刘青 一种氧化铜-氧化亚铜复合催化剂的制备方法
JP7228039B2 (ja) * 2018-07-26 2023-02-22 モレキュル インコーポレイテッド 流体濾過システムおよび使用方法
DE102018214778A1 (de) * 2018-08-30 2020-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Fertigung von Leiterbahnen und Elektronikmodul
JP7096743B2 (ja) * 2018-09-13 2022-07-06 株式会社東芝 光触媒複合材料、光触媒複合材料の製造方法および光触媒装置
JP7096744B2 (ja) * 2018-09-18 2022-07-06 株式会社東芝 光触媒複合材料、光触媒複合材料の製造方法および光触媒装置
JP2020049411A (ja) * 2018-09-26 2020-04-02 富士ゼロックス株式会社 フィルター
CN109160649B (zh) * 2018-10-17 2023-10-27 北京科技大学 一种全天候可见光催化应急净水杯
CN109046020A (zh) * 2018-10-24 2018-12-21 上海第二工业大学 一种光催化材料负载ACF处理VOCs的设备
US11141498B2 (en) * 2019-01-25 2021-10-12 Apple Inc. Photo-oxidation removal of organic contamination for environmental sensor integration
CN110008830A (zh) * 2019-02-22 2019-07-12 昆明理工大学 一种基于光致变色效应的wo3陶瓷的制备方法及其应用
US11224860B2 (en) * 2019-02-28 2022-01-18 The Hong Kong Polytechnic University Nanofiber surfaces
CN110711602A (zh) * 2019-09-24 2020-01-21 东莞华梦环保新材料技术有限公司 多功能纳米复合除甲醛异味环保新材料
US10870088B1 (en) * 2019-10-07 2020-12-22 King Abdulaziz University Composite photocatalysts embedded in microporous membranes
US20220062822A1 (en) * 2020-01-17 2022-03-03 Molekule Inc. Fluid filtration system and method of use
CN111378240B (zh) * 2020-03-27 2022-03-25 山东森荣新材料股份有限公司 Ptfe纳米口罩膜及其制备方法
US12042764B2 (en) * 2020-05-11 2024-07-23 Hamilton Sundstrand Corporation Aircraft air management systems for deactivating contaminants
US20210369883A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-02 Accenture Global Solutions Limited Self-cleaning device
IT202000013921A1 (it) * 2020-06-10 2021-12-10 Nanohub S R L Filtro per la sanificazione dell’aria in ambienti indoor
CH717554A2 (fr) * 2020-06-19 2021-12-30 Admajora Sa Élément filtrant pour la purification et la désinfection de l'air et de l'eau.
WO2022047421A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 Molekule, Inc. Air filter and filter media thereof
US11623018B2 (en) 2020-08-31 2023-04-11 Promethium Limited Photoactivated semiconductor photocatalytic air purification
US11612673B2 (en) * 2020-08-31 2023-03-28 Promethium Limited Photoactivated semiconductor photocatalytic air purification
US20220062809A1 (en) * 2020-09-02 2022-03-03 Roger Richter Filter support system having an anti-microbial component
CN112062206B (zh) * 2020-09-04 2022-04-05 兰州大学 一种光强化赤铁矿活化过硫酸盐处理水中抗生素的方法
ES2907199B2 (es) * 2020-10-16 2024-05-23 Garcia Gallardo Sanz Prospero Grupo granular de protección contra la radiación UV
US20220118150A1 (en) * 2020-10-21 2022-04-21 Nano And Advanced Materials Institute Limited Multi-functional plasma driven catalyst system
CN112546857B (zh) * 2020-11-26 2022-05-31 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途
CN112999863B (zh) * 2021-02-22 2023-02-10 中国石油天然气股份有限公司 一种油田作业场站复合型空气净化剂及制备和使用方法
CN113209997A (zh) * 2021-03-31 2021-08-06 南昌航空大学 一种近红外光响应CuS/S-C3N4异质结纳米复合材料的制备方法
CN113181946A (zh) * 2021-04-23 2021-07-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于净化VOCs的载体骨架及净化方法
KR102611597B1 (ko) * 2021-07-29 2023-12-11 지아이에프코리아 주식회사 초고온 플라즈마를 활용한 금속담지복합체 및 이의 제조방법
WO2023016617A1 (en) * 2021-08-11 2023-02-16 Sherif Hesham Yahia Abdelrahman Air sterilizer ( uv flux)
KR102390161B1 (ko) * 2022-01-26 2022-04-26 주식회사 지티사이언 정화시스템이 내장된 유해가스 정화장치
WO2023196635A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Delstar Technologies, Inc. Filtration media incorporating nanoparticles and large linear density fibers
KR20240026334A (ko) * 2022-08-18 2024-02-28 삼성전자주식회사 광촉매, 및 상기 광촉매를 포함하는 촉매 필터, 촉매 모듈, 및 공기정화 시스템
CN115739126B (zh) * 2022-11-29 2024-06-07 湖北大学 一种(ZnS)mIn2S3光催化剂在光催化降解乙烯以及果蔬储藏保鲜中的应用
DE102023110522A1 (de) 2023-04-25 2023-06-29 Mann+Hummel Gmbh Luftfiltermedien-Baugruppe mit Stapelfalten-Design

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026387A2 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 NM TECH LTD. - Nanomaterials and Microdevices Technology Photocatalytic filters that are coated with titanium dioxide suspensions and other substances and methods for obtaining such filters

Family Cites Families (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4917820A (en) 1986-08-26 1990-04-17 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Ethylene removal agent, postharvest preservation agent and deodorant
EP0261422B1 (en) 1986-08-26 1993-11-10 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Method for adsorbing and decomposing ethylene and/or other odorous substances present in air or other odor-generating sources
EP0476724A3 (en) 1988-01-22 1992-06-03 Hitachi, Ltd. Apparatus for removing stink
JP2864542B2 (ja) 1988-08-10 1999-03-03 三菱化学株式会社 鮮度保持剤
WO1990002572A1 (en) 1988-09-13 1990-03-22 Mark Anthony Cammiss Gas scrubber for produce storage
WO1991009823A1 (en) 1990-01-04 1991-07-11 Trustees Of Boston University Photocatalytic process for degradation of organic materials in a vaporized or gaseous state
KR940002230B1 (ko) 1991-06-13 1994-03-19 삼성전자 주식회사 냉장고 야채실의 유해가스 제거장치
US5190668A (en) * 1991-09-30 1993-03-02 Chuang Karl T Method for the removal of volatile organic compounds from water
US5416060A (en) 1993-06-23 1995-05-16 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Refreshing agent
PL325441A1 (en) 1995-09-06 1998-07-20 Universal Air Technology Method of disinfecting air by a photocatalytic process
US5835840A (en) 1995-09-06 1998-11-10 Universal Air Technology Photocatalytic system for indoor air quality
FR2749777B1 (fr) * 1996-06-12 1998-07-31 Kodak Pathe Composition photocatalytique transparente inorganique
JPH1031451A (ja) * 1996-07-15 1998-02-03 Hitachi Ltd マトリクス型表示装置
EP0931581B1 (en) 1996-08-20 2005-04-06 Ebara Corporation Method and apparatus for purifying contaminant-containing gas
US6365545B1 (en) 1996-09-20 2002-04-02 Daiken Chemical Co., Ltd. Highly functional base material
JP3601752B2 (ja) 1996-09-20 2004-12-15 大研化学工業株式会社 金属超微粒子担持光触媒及びその製造方法
WO1998011984A1 (fr) 1996-09-20 1998-03-26 Daiken Chemical Co., Ltd. Photocatalyseur supportant des particules metalliques ultra-fines, materiau a fonctionnalite elevee charge a l'aide de ce photocatalyseur et procede de fabrication de ces derniers
TW406101B (en) 1997-01-20 2000-09-21 Daikin Inpustries Ltd Filter medium and air filter unit using the same
EP0911078A1 (en) 1997-10-20 1999-04-28 Hitachi Metals, Ltd. Photocatalyst-supporting body and photocatalytic apparatus
JP3959213B2 (ja) 1999-06-30 2007-08-15 住友化学株式会社 酸化チタン、それを用いてなる光触媒体及び光触媒体コーティング剤
JP2001126539A (ja) * 1999-10-27 2001-05-11 Japan Gore Tex Inc 透明な導電性フィルム及びその製造方法
ES2267539T3 (es) 2000-02-04 2007-03-16 THE PROCTER & GAMBLE COMPANY Dispositivo de filtro de aire.
JP3752120B2 (ja) * 2000-02-10 2006-03-08 ジャパンゴアテックス株式会社 光触媒膜及びその製造方法
JP2002028412A (ja) 2000-07-14 2002-01-29 Mitsubishi Paper Mills Ltd 光触媒フィルター
JP2002333266A (ja) * 2001-05-07 2002-11-22 Matsushita Refrig Co Ltd 冷蔵庫
JP4075482B2 (ja) 2001-08-08 2008-04-16 住友金属鉱山株式会社 可視光域でも触媒活性を有する光触媒
JP4610135B2 (ja) 2001-08-21 2011-01-12 盛和工業株式会社 光触媒担持体とその多孔性基材の製造方法
US20030092567A1 (en) * 2001-11-12 2003-05-15 Masakazu Tanaka Ceramic catalyst body
JP3649241B1 (ja) 2003-03-04 2005-05-18 ダイキン工業株式会社 空気清浄部材および空気調和装置
EP1491218A1 (en) 2003-05-30 2004-12-29 Taiwan Fluorescent Lamp Co., Ltd. Illuminator capable of cleaning air
US20040258581A1 (en) 2003-06-19 2004-12-23 Di Wei Bifunctional manganese oxide/titanium dioxide photocatalyst/thermocatalyst for improving indoor air quality
DE10330114A1 (de) * 2003-07-03 2005-01-20 Schröder, Werner Vorrichtung zur Reinigung schadstoffhaltiger Abluft
US20050129589A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Di Wei Multi-layered photocatalyst/thermocatalyst for improving indoor air quality
US7296422B2 (en) 2004-03-30 2007-11-20 Whirlpool Corporation Produce preservation system
KR100822540B1 (ko) * 2004-04-20 2008-04-16 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 산화티탄계 광촉매와 그 제조방법 및 그 이용
US20060124442A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Valpey Richard S Iii Device capable of removing contaminants from a fluid
JP4759272B2 (ja) * 2005-01-13 2011-08-31 ルネサスエレクトロニクス株式会社 露光装置
JP4748566B2 (ja) 2005-02-15 2011-08-17 株式会社文教 床頭台
JP5037843B2 (ja) 2005-03-31 2012-10-03 日本無機株式会社 光触媒担持ガス吸着ろ材の製造方法
EP1966229B1 (en) 2005-09-12 2015-10-21 Abela Pharmaceuticals, Inc. Systems for removing dimethyl sulfoxide (dmso) or related compounds, or odors associated with same
JP4859114B2 (ja) * 2006-03-31 2012-01-25 エスケー化研株式会社 フォトクロミック材
US20100255989A1 (en) 2006-06-20 2010-10-07 Raffaella Sartorio Process for removing ethene from biological sources using iodine doped titaniumdioxide
WO2008117655A1 (ja) 2007-03-23 2008-10-02 Kabushiki Kaisha Toshiba 光触媒用三酸化タングステン粉末の製造方法、光触媒用三酸化タングステン粉末および光触媒製品
JP4772818B2 (ja) 2007-03-30 2011-09-14 国立大学法人北海道大学 酸化タングステン光触媒体
JP5311789B2 (ja) * 2007-09-26 2013-10-09 国立大学法人大阪大学 酸化チタンの特性制御方法
JP5219137B2 (ja) * 2008-04-23 2013-06-26 独立行政法人産業技術総合研究所 樹状物質およびそれを含む構造体
JP5106630B2 (ja) 2008-06-06 2012-12-26 三菱電機株式会社 バス調停装置
JP2010036135A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Nitto Denko Corp 多孔質光触媒皮膜および多孔質光触媒皮膜の製造方法
FR2935908B1 (fr) 2008-09-12 2011-01-14 Centre Nat Rech Scient Photocatalyseurs a base de mousses tridimentionnelles structurees en carbure et notamment en beta-sic
US7947318B2 (en) 2009-01-06 2011-05-24 John Martin Tracy Flavor fresh
EP2256485A1 (en) 2009-05-29 2010-12-01 Kjærulf Pedersen A/S System for controlling and sensing ethylene concentration in a controlled atmosphere storage and transport environment
US20110123694A1 (en) 2009-11-24 2011-05-26 Hussmann Corporation Table with ethylene scrubber
JP2011212613A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Toshiba Corp エアコン用抗ウイルス性フィルタ
WO2011128968A1 (ja) 2010-04-12 2011-10-20 株式会社メタルテック 光触媒塗料
US8293171B2 (en) 2010-04-27 2012-10-23 Gerald D. Haven Bio turbo technology of removing ethylene gas
US8791044B2 (en) 2010-04-30 2014-07-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Doped titanium dioxide as a visible and sun light photo catalyst
AU2011280899A1 (en) * 2010-07-22 2013-02-07 Green Bubble Technologies Llc Photocatalytic and other properties and applications of polyactic acid films
CN103079703B (zh) * 2010-08-20 2015-12-16 株式会社富士工 光催化剂被膜的制造方法及光催化剂被膜
US20120198862A1 (en) 2011-01-25 2012-08-09 Arrigo Vincent M Counter-top produce refrigeration and ozonation system and method
CN103619362B (zh) * 2011-05-16 2017-03-01 谢吕尔夫彼泽森股份公司 用于乙烯的光催化分解的冷却储存系统
EP2525173B1 (en) 2011-05-18 2018-11-21 Whirlpool Corporation Fruits and vegetables compartment of a refrigerator with means for preserving freshness
US9987621B2 (en) * 2012-01-12 2018-06-05 Nitto Denko Corporation Transparent photocatalyst coating
TWI627994B (zh) * 2013-07-05 2018-07-01 日東電工股份有限公司 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026387A2 (en) * 2005-09-01 2007-03-08 NM TECH LTD. - Nanomaterials and Microdevices Technology Photocatalytic filters that are coated with titanium dioxide suspensions and other substances and methods for obtaining such filters

Also Published As

Publication number Publication date
US10549268B2 (en) 2020-02-04
EP3016689A4 (en) 2017-03-22
JP2016530908A (ja) 2016-10-06
US20160129432A1 (en) 2016-05-12
EP3016689B1 (en) 2021-03-10
TW201509506A (zh) 2015-03-16
US11529623B2 (en) 2022-12-20
EP3016689A1 (en) 2016-05-11
WO2015002324A1 (en) 2015-01-08
JP6346947B2 (ja) 2018-06-20
US20200129972A1 (en) 2020-04-30

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