空气净化模块、空调室内机和空调器的制作方法

1.本发明涉及空气处理领域，特别涉及一种空气净化模块、空调室内机和空调器。


背景技术：

2.随着生活质量的提升，空气质量越来越受到重视。现有的空气净化装置还存在吸附量小，净化对象单一的问题，例如仅能过滤空气中的灰尘或者仅用于过滤空气中的甲醛。而在实际应用场景中，空气中通常含有多种污染源，例如细菌、灰尘和挥发性有机物等，现有的空气净化装置难以满足净化要求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种空气净化模块，旨在提供一种能同时净化细菌、灰尘和挥发性有机物的空气净化模块。
4.为实现上述目的，本发明提出的空气净化模块，包括:
5.壳体，具有安装腔，所述安装腔内具有接电端，所述接电端用于连接电源；
6.导电滤芯，设置在所述安装腔，所述导电滤芯与所述接电端连接，所述导电滤芯包括净化材料以及负载所述净化材料的碳多孔导电载体，所述净化材料包括金属氧化物和/或金属-有机框架材料，所述金属氧化物用于催化分解有机物。
7.可选地，所述碳多孔导电载体为活性碳和/或石墨烯气凝胶。
8.可选地，所述金属氧化物包括氧化钯、锰基氧化物、铜基氧化物、铈基氧化物、镍基氧化物中的一种或多种。
9.可选地，所述金属-有机框架材料为mof-5金属-有机框架材料、mof-177金属-有机框架材料、mil-101金属-有机框架材料和mil-53金属-有机框架材料中的一种或多种。
10.可选地，所述净化材料的质量与所述导电滤芯的质量比小于或等于50％。
11.可选地，所述导电滤芯的制备方法包括以下步骤：
12.将活化煤粉与所述净化材料混合得到混料；
13.将混料加入模具中塑形，然后进行烧结，得到所述导电滤芯。
14.可选地，所述导电滤芯的制备方法包括以下步骤：
15.将氧化石墨烯和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶，所述絮凝剂包括乙二胺、聚乙烯醇和聚醚酰亚胺中的一种或多种；
16.将氧化石墨烯水凝胶冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶；
17.将氧化石墨烯气凝胶浸入含所述净化材料的液体内，然后取出烧结，得到所述导电滤芯；或者，
18.所述导电滤芯的制备方法包括以下步骤：
19.将氧化石墨烯、所述净化材料和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶，所述絮凝剂包括乙二胺、聚乙烯醇和聚醚酰亚胺中的一种或多种；
20.将氧化石墨烯水凝胶冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶；
21.将氧化石墨烯气凝胶烧结，得到所述导电滤芯。
22.可选地，所述氧化石墨烯水凝胶中，所述氧化石墨烯的含量为1mg/ml～10mg/ml。
23.可选地，在所述将氧化石墨烯和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶的步骤中，所述絮凝剂与所述水的体积比为(0.2～1)：20。
24.可选地，在所述将氧化石墨烯气凝胶浸入含所述净化材料的液体内，然后取出烧结的步骤中，所述氧化石墨烯气凝胶的浸泡时间3～5h，所述烧结温度为100℃～1000℃。
25.可选地，所述空气净化模块包括电极和多个所述导电滤芯，多个所述导电滤芯依次间隔设置，相邻两个所述导电气凝胶之间设有所述电极，所述电极与所述接电端以及所述导电滤芯电连接，所述导电气凝胶连接两个极性相反的所述电极。
26.可选地，所述空气净化模块的工作电压小于或等于35v。
27.本发明还提出一种空调室内机，包括上述的空气净化模块。
28.本发明还提出一种空调器，包括上述的空气净化模块。
29.本发明技术方案通过采用导电滤芯通电进行空气净化过滤。导电滤芯的碳多孔导电载体具有过滤和吸附功能，当空气经过所述空气净化模块时，所述导电滤芯能够有效吸附和捕捉空气中的粉尘、挥发性有机物以及细菌，通电后导电滤芯的温度升高能够有效杀灭细菌，而且升高温度能够有效提升金属氧化物的催化活性，从而提升对挥发性有机物的分解效率。金属-有机框架材料同样也能提升导电滤芯对挥发性有机物的分解效率。当挥发性有机物被分解后，所述导电滤芯上的吸附位点就能够空出，以供下次吸附过滤，因此，所述导电滤芯具有良好的重复使用性能，且所述导电滤芯性能稳定，在多次使用后依旧能够保持良好的吸附性能、杀菌性能以及挥发性有机会分解性能。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
31.图1为本发明空气净化模块一实施例的结构示意图；
32.图2为图1中空调净化模块的导电滤芯的制备方法一实施例的示意图；
33.图3为图1中空调净化模块的导电滤芯的制备方法另一实施例的示意图；
34.图4为图1中空调净化模块的导电滤芯的制备方法又一实施例的示意图。
35.附图标号说明：
36.标号名称标号名称100壳体200导电滤芯300接电端400电极
37.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
41.本发明提出一种空气净化模块。
42.在本发明实施例中，如图1所示，该空气净化模块，包括：壳体100和导电滤芯200，所述壳体100具有安装腔，所述安装腔内具有接电端300，所述接电端300用于连接电源；所述导电滤芯200设置在所述安装腔，所述导电滤芯200与所述接电端300连接，所述导电滤芯200包括净化材料以及负载所述净化材料的碳多孔导电载体，所述净化材料包括金属氧化物所述金属氧化物用于催化分解有机物。所述空气净化模块在进行工作时，所述接电端300连通电源，使得电流经过所述导电滤芯200。
43.本发明技术方案通过采用导电滤芯200通电进行空气净化过滤。导电滤芯200的碳多孔导电载体具有过滤和吸附功能，当空气经过所述空气净化模块时，所述导电滤芯200能够有效吸附和捕捉空气中的粉尘、挥发性有机物以及细菌，通电后导电滤芯200的温度升高能够有效杀灭细菌，而且升高温度能够有效提升金属氧化物的催化活性，从而提升对挥发性有机物的分解效率。当挥发性有机物被分解后，所述导电滤芯200上的吸附位点就能够空出，以供下次吸附过滤，因此，所述导电滤芯200具有良好的重复使用性能，且所述导电滤芯200性能稳定，在多次使用后依旧能够保持良好的吸附性能、杀菌性能以及挥发性有机会分解性能。
44.当然，本实施例所述的导电滤芯200不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述导电滤芯200包括净化材料以及负载所述净化材料的碳多孔导电载体，所述净化材料包括金属-有机框架材料。所述金属-有机框架材料上的不饱和金属位点能够与气体分子进行配位实现对气体分子的吸附，能够有效捕捉小分子，使得导电滤芯200具有良好的过滤效果。而且当不饱和金属位点脱附后能够重新用于吸附，使得所述导电滤芯200具有良好的重复使用性能。另外所述金属-有机框架材料的比表面积大，有利于提升所述导电滤芯200的吸附容量大以及增强吸附力。需要说明的是，所述金属-有机框架材料可以是mof-5金属-有机框架材料、mof-177金属-有机框架材料、mil-101金属-有机框架材料和mil-53金属-有机框架材料其中的一种或多种等等。具体地可以是，所述净化材料包括mof-5金属-有机框架材料；或者是，所述净化材料包括mof-177金属-有机框架材料；或者是，所述净化材料包括mof-5金属-有机框架材料、mof-177金属-有机框架材料和mil-101金属-有机框架材料等等。
45.所述的导电滤芯200在另一些实施例中，还可以是，所述导电滤芯200包括净化材料以及负载所述净化材料的碳多孔导电载体，所述净化材料包括金属-有机框架材料和金属氧化物，所述金属-有机框架材料可以是mof-5、mof-177、mil-101或者mil-53等等，所述导电滤芯200不仅具有吸附性能和重复使用性能好的特点，还具有杀菌和分解挥发性有机物的功能。
46.进一步地，在本实施例中，所述碳多孔导电载体为石墨烯气凝胶。石墨烯气凝胶具有重量轻，比表面积大，孔隙多，理化性能稳定，采用石墨烯气凝胶作为载体不仅能够使得所述导电滤芯200具有重量轻，吸附量大，吸附效果好的特点，还具有使用安全性能好的特点。有利于减轻空气净化模块的整体重量，使得空气净化模块拆装更加便捷。利用石墨烯气凝胶负载金属氧化，还具有负载量大的优点，而且具有良好的导电性能，通电后石墨烯气凝胶内各个部分均能发热，具有发热均匀的优点。
47.本实施例所述的谈多孔导电载体不仅限于石墨烯气凝胶，在其他实施例中，还可以是，所述多孔导电载体为活性炭，活性炭具有来源广价格低的特点，且重量轻、孔隙多、比表面积大，有利于提升导电滤芯的吸附和过滤性能。同时也有利于减轻空气净化模块的整体重量，使得空气净化模块拆装更加便捷。所述导电滤芯在制备时，可以是，如图2所示，包括以下步骤：s11将活化煤粉与所述净化材料混合得到混料；s12将混料加入模具中塑形，然后进行烧结，得到所述导电滤芯。所述烧结过程的温度为100℃～1000℃，烧结也可以在保护气氛下进行。以活化煤粉制作导电滤芯，一方面有利于通过模具制备出预设的形状，可以是片状、柱状、条形等等形状，以适用不同的使用场景；另一方面有利于均匀复合净化材料，使得净化材料在活化煤载体中分布均匀；由于活化煤粉本身就具有比表面积大的特点，通过烧结的方式成型，在有效保留活化煤比表面积大特点的同时，还能在活化煤粉颗粒之间形成空隙，具有良好的过滤性能。所述模具可以挤出模具，具有塑性效率高的特点。需要说明的时，所述净化材料的质量与所述导电滤芯的质量比小于或等于50％，当净化材料在导电滤芯中的质量占比过大时，会导致导电滤芯的上的吸附位点被净化材料过多占据，会减弱导电滤芯的吸附力同时也会降低导电滤芯的吸附量。更具体地，所述净化材料的质量与所述导电滤芯的质量比为40％～50％；还可以是，所述净化材料的质量与所述导电滤芯的质量比为10％～15％；还可以是，所述净化材料的质量与所述导电滤芯的质量比为25％～35％，保障所述导电滤芯吸附量和吸附力的同时，提升了催化分解有机物的能力，使得吸附量与催化分解性能适配协同，从而提升导电滤芯对有机物的分解效率。
48.进一步地，在本实施例中，所述金属氧化物为氧化钯，所述氧化钯具有催化分解有机物的作用，且当所述导电滤芯200通电后，导电滤芯200的温度升高，从而使得所述氧化钯的温度升高，能够有效提升氧化钯的催化活性，从而提升导电滤芯200对挥发性有机物的净化效率。当然，本实施例所述的金属氧化物不仅限于氧化钯，在其他实施例中，还可以是，所述金属氧化物为锰基氧化物，例如ceo
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；还可以是，所述金属氧化物为铜基氧化物，例如cuo-al2o3；还可以是，所述金属氧化物为氧化钯和锰基氧化物；还可以是，所述金属氧化物为铈基氧化物；还可以是，所述金属氧化物为镍基氧化物；还可以是，所述金属氧化物为氧化钯、锰基氧化物和铜基氧化物，具有提升导电滤芯对挥发性有机物的净化效率的作用。
49.进一步地，在本实施例中，所述净化材料的质量与所述导电滤芯200的质量比小于或等于20％。当净化材料的质量过大时，会导致氧化石墨烯气凝胶内的吸附位点被金属氧
化物占据过多，从而减弱氧化石墨烯气凝胶的吸附能力并降低氧化石墨烯气凝胶的吸附量。因此，本实施例将净化材料的质量占设置为小于或等于20％，能够有效保障所述氧化石墨烯气凝胶的吸附量和吸附力。具体地，可以是，所述净化材料的质量与所述导电滤芯200的质量比为10％～20％；还可以是，所述净化材料的质量与所述导电滤芯200的质量比为15％～20％，保障所述导电滤芯200吸附量和吸附力的同时，提升了催化分解有机物的能力，使得吸附量与催化分解性能适配协同，从而提升导电滤芯200对有机物的分解效率。
50.进一步地，如图3所示，所述导电滤芯200的制备方法包括以下步骤：
51.s21将氧化石墨烯和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶，所述絮凝剂包括乙二胺、聚乙烯醇和聚醚酰亚胺中的一种或多种；
52.s22将氧化石墨烯水凝胶冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶；
53.s23将氧化石墨烯气凝胶浸入含所述净化材料的液体内，然后取出烧结，得到所述导电滤芯。
54.所述絮凝剂具体可以是乙二胺，也可以是聚乙烯醇，还可以是聚醚酰亚胺，还可以是乙二胺和聚醚酰亚胺，还可以是乙二胺、聚乙烯醇以及聚醚酰亚胺，具有塑性效果的特点。氧化石墨烯能够分散在水中，通过絮凝剂能够使得氧化石墨烯塑性以及定位，有利于避免氧化石墨烯自组装后孔隙变少。冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶后，利用氧化石墨烯气凝胶吸附能力强的特点，使得氧化石墨烯气凝胶吸附含有净化材料的液体，使得净化材料能够进入到所述氧化石墨烯气凝胶的孔隙中，并在氧化石墨烯气凝胶中均匀分布，最后再通过烧结，使得所述氧化石墨烯气凝胶还原成石墨烯气凝胶，使得净化材料固定在所述石墨烯气凝胶内，得到的导电滤芯具有材料分布均匀的特点。石墨烯气凝胶的孔径，孔体积，可以通过改变水凝胶浓度或压缩气凝胶来改变，表面官能团可以通过化学改性和还原来调整，从而能够强化针对性吸附能力。
55.进一步地，在本实施例中，所述氧化石墨烯水凝胶中，所述氧化石墨烯的含量为1mg/ml～10mg/ml。当所述氧化石墨烯的含量过少时，石墨烯气凝胶的吸附位点少，不利于吸附和分解有机物，会导致导电滤芯的吸附性能下降；当所述氧化石墨烯的含量过大时，一方面会增加成本，另一方面会导致石墨烯片状结构之间容易发生层叠，会降低石墨烯气凝胶的比表面积和孔隙率，不利于吸附空气中的杂质。本实施例将所述氧化石墨烯的含量控制在1mg/ml～10mg/ml，使得制备出的导电滤芯具有比表面积大，吸附性能好的特点。
56.进一步地，在本实施例中，在所述将氧化石墨烯和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶的步骤中，所述絮凝剂与所述水的体积比为(0.2～1)：20。当所述絮凝剂的用量过小时，所述氧化石墨烯水凝胶难以成型；当所述絮凝剂的用量过大时，会使得所述氧化石墨烯在水中的运动困难，导致氧化石墨烯容易分布不均匀。因此，本实施例将所述絮凝剂与水体积比为(0.2～1)：20，有利于氧化石墨烯均匀分布，具有成型效果好的特点。
57.进一步地，在本实施例中，在所述将氧化石墨烯气凝胶浸入含所述净化材料的液体内，然后取出烧结的步骤中，所述氧化石墨烯气凝胶的浸泡时间3～5h，以保障所述净化材料进入到氧化石墨烯气凝胶内部，所述烧结温度为100℃～1000℃。具体可以是，所述烧结温度为100℃～500℃；或者是，所述烧结温度为100℃～200℃；或者是，所述烧结温度为120℃～170℃，能够将所述净化材料稳定固化在所述氧化石墨烯气凝胶内。
58.当然，本实施例所述的导电滤芯的制备方法不仅限于上述技术方案，在其他实施
例中，还可以是，如图4所示，所述导电滤芯的制备方法包括以下步骤：
59.s31将氧化石墨烯、所述净化材料和絮凝剂加入水中混合得到氧化石墨烯水凝胶，所述絮凝剂包括乙二胺、聚乙烯醇和聚醚酰亚胺中的一种或多种；
60.s32将氧化石墨烯水凝胶冷冻干燥得到氧化石墨烯气凝胶；
61.s33将氧化石墨烯气凝胶烧结，得到所述导电滤芯。
62.由于净化材料难以稳定地均匀分布在水中，故而，将净化材料与絮凝剂一起混合在水中，有利于使得所述净化材料均匀稳定地分布，与所述氧化石墨烯一起混合，具有材料分布均匀稳定的特点，有利于避免片层的氧化石墨烯发生层叠自组装，从而使得制备得到的导电滤芯具有大比表面积的特点。
63.进一步地，在本实施例中，所述空气净化模块包括多个所述导电滤芯200，多个所述导电滤芯200依次间隔设置，相邻两个所述导电气凝胶之间设有电极400，所述电极400与所述接电端300以及所述导电滤芯200电连接，所述导电气凝胶连接两个极性相反的所述电极400。具体地，多个所述导电滤芯200沿同一方向依次间隔设置，空气经过多个导电滤芯200的净化后，空气中的灰尘、挥发性有机物和细菌能够被过滤掉，多个所述导电滤芯200共同作用能够有效提升空气净化模块的净化效率和净化效果。
64.进一步地，在本实施例中，所述空气净化模块的工作电压小于或等于35v。所述空气机净化模块的电压原小于传统静电除尘的工作电压，具有工作安全性高的特点。
65.为了检测本发明所述空气净化模块的空气净化效果，制备了以mil-101金属-有机物框架材料为所述净化材料，并以石墨烯气凝胶为载体的第一导电滤芯，以第一导电滤芯，活性炭、石墨烯气凝胶为吸附材料，检测各自的吸附性能，检测结果如表1所示：
66.表1 吸附材料对各类voc的吸附量(mg/g)
[0067][0068]
由表1中的数据可知，第一导电滤芯对甲苯、二甲苯、甲醛以及一氧化碳的吸附量远大于石墨烯气凝胶以及活性炭，负载了mil-101金属-有机物框架材料能够有效提升导电滤芯的吸附量。
[0069]
进一步地，为了检测本发明所述空气净化模块的空气净化效果，还制备了以cuo-al2o3为所述净化材料，并以石墨烯气凝胶为载体的第二导电滤芯，以及以金属氧化物和金属-有机框架材料为所述净化材料，并以石墨烯气凝胶为载体的第三导电滤芯。
[0070]
以第一至第三导电滤芯，石墨烯气凝胶为吸附材料，在150℃的工作温度下，检测各自对挥发性有机物的净化效果，检测结果如表2所示：
[0071]
表2 吸附材料对各类挥发性有机物在150℃下的催化分解率(％)
[0072][0073]
由表2中的数据可知，金属-有机框架材料以及cuo-al2o3均能够有效提升石墨烯气凝胶的挥发性有机物的净化效果，同时当石墨烯气凝胶同时负载有金属氧化物以及金属-有机框架材料时，对挥发性有机物的分解效果更佳。
[0074]
进一步地，为了检测本发明所述空气净化模块的空气净化效果，还制备了以ceo
2-mno
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为所述净化材料，并以石墨烯气凝胶为载体的第四导电滤芯。以第一导电滤芯、第三导电滤芯、第四导电滤芯，石墨烯气凝胶、活性炭为抗菌材料，检测各自对白葡萄球菌的抗菌效果，检测结果如表3所示：
[0075]
表3 吸附材料对白葡萄球菌的抗菌率(％)
[0076][0077]
由表3可知，石墨烯气凝胶对白葡萄球菌的抗菌效果强于活性炭，在25℃工作温度下，石墨烯气凝胶负载ceo
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的第四导电滤芯具有最好的抗菌效果。另外需要说明的是，当工作温度提高到150℃后，所述第一导电滤芯、第二导电滤芯和第三导电滤芯的抗菌了均到达98％以上，具有良好的抗菌效果。
[0078]
进一步地，检测活性炭、石墨烯气凝胶、第二导电滤芯以及第三导电滤芯，其吸附能到达到70％的使用次数，检测结果如表4所示：
[0079]
表4 达70％吸附能力的使用次数
[0080][0081][0082]
由表4可知，本发明所述的导电滤芯的重复使用性能强于石墨烯气凝胶与活性炭，第二导电滤芯和第三导电滤芯对挥发性有机物吸附率达到最大吸附率70％的次数依次分别为60次和65次，具有吸附性能稳定的特点，有利于延长使用寿命。
[0083]
本发明还提出一种空调室内机，该空调室内机包括空气净化模块，该空气净化模块的具体结构参照上述实施例，由于本空调室内机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述空调室内机的外壳形成风道，所述空调净化模块设置在所述风道中。
[0084]
发明还提出一种空调器，该空调器包括空气净化模块，该空气净化模块的具体结
构参照上述实施例，由于本空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0085]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。