[发明专利]包括光催化剂的传感器

说明书

背景

光催化剂已获得了相当大的注意，不仅因为它们在从水生产氢和/或氧中的潜在用途，还因为它们在废料处理和空气净化中的潜在用途。光催化剂通常由半导体或由有机金属配合物如叶绿素形成。在这两者中，一般半导体是有利的，部分原因是它们的化学稳定性、低制造成本、宽的能带隙、以及可以容易地处理它们。

半导体光催化作用是通过吸收具有足够能量的波长的光的光子而引发的，该波长对于特定的光催化剂是唯一的。光子吸收产生跨过能带隙的分离的电子和空穴。通过光学激发产生的强还原的电子和强氧化的空穴，可以与能够降解环境污染物的反应、能够分裂水而制备氢的反应等反应相联系。

概述

公开了用于降解可能污损传感器的污染物的装置和方法。在长期监测(例如，环境监测)的过程中，典型的传感器可能被以下各项中的一种或多种污染或污损：有机化合物、挥发性有机化合物(VOC)、有机金属化合物、烟灰、有机物质、细菌、藻类、水生生物卵、浮游生物幼虫等。与传感器联合的光催化剂能够与光源相互作用，来降解污染物，以防止传感器的污染和/或促进去除传感器的污染。

在一个实施方案中，公开了一种装置，其包括传感器和与传感器联合的光催化剂。将光催化剂构造为降解能够污损传感器的物质，以防止传感器的污染和/或促进去除传感器的污染。一方面，传感器可以构造为检测和/或监测温度、pH、电导率、介电常数、盐度、浊度、总悬浮固体物(TSS)、总溶解固体物(TDS)、生物需氧量(BOD)和化学需氧量(COD)中的一种或多种。可以与装置联合的光催化剂的合适实例包括但不限于：TiO₂、vis-TiO₂、SnO₂/TiO₂、SnO₂/Al₂O₃、TiON、TiON/PdO、TiO₂/WO₃、Pd-WO₃、CuO-WO₃、Pt-WO₃、NaTaO₃、TiO_2-xN_x，以及它们的组合。

在另一个实施方案中，装置包括传感器，其具有传感器部，与装置联合的光源，以及至少与所述传感器部联合的光催化剂。类似于前述实施方案，将至少与所述传感器部联合的光催化剂构造为降解能够污损所述传感器部的物质，以防止传感器部的污染和/或促进去除传感器部的污染。

一方面，光源构造为发射被选择用以激活光催化剂的光的波长。另一个方面，将光源构造为发射UV光、可见光、或它们的组合。另一方面，光源选自灯、激光器、LED、其它类型的光以及它们的组合。

在又另一个实施方案中，公开了一种方法。该方法包括如下步骤：提供传感器，将光催化剂与传感器联合，以及用光源激活光催化剂以防止传感器的污染和/或将传感器去污。一方面，光源可以是日光或人造光源。另一方面，光源可以是基本上始终启动的，或者光源可以是在选定的时间段启动的，用于防止污染和/或将传感器去污。

前述的概述仅是说明性的，而不意在以任何方式限制。除了上述说明性的方面、实施方案和特征之外，其它方面、实施方案和特征将参照以下详细描述而变得明显。

附图简述

图1示意性地描绘了根据本公开的一个实施方案的有机物质的光催化降解机制；

图2描绘了根据本公开的一个实施方案的一种包括传感器和光催化剂的装置的说明性实施方案；

图3描绘了根据本公开的一个实施方案的一种包括传感器、光催化剂和被构造为激活光催化剂的光源的装置的说明性实施方案；

图4描绘了根据本公开的一个实施方案的一种包括传感器、光催化剂和被构造为激活光催化剂的内部光源的装置的说明性实施方案。

详细描述

在下面的详细描述中参考附图，所述附图形成详细描述的一部分。在附图中，相同的标记通常表示相同的组件，除非上下文另有指示。在详细描述、附图和权利要求中描述的示例性实施方案不意在限制。可以利用其它实施方案，并且可以做出其它变化，而不脱离本文提呈的主题的精神或范围。容易理解，在本文一般地描述的以及附图中图示的本公开的各方面可以按多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计，所有这些都是本文明确预期的。