[发明专利]一种深紫外LED光触媒模块及其制备方法

说明书

本发明提供的一种深紫外LED光触媒模块及其制备方法，属于紫外LED技术领域，包括蓝宝石衬底，蓝宝石衬底包括一组相对的刻蚀面，刻蚀面上设置有若干棱锥；刻蚀面上还设置有光触媒纳米线阵列薄膜。本发明通过选用正面和侧面均具有良好透光性的蓝宝石衬底作为光触媒载体；通过蓝宝石衬底双面的光触媒纳米阵列增加光触媒比表面积；通过双面棱锥进行光的反射与折射，光从侧面射入蓝宝石衬底并经过折射与反射过程并实现底部的光催化效果，在蓝宝石衬底接触面增加活性点位从而有效增加了光能提取率，提高了杀菌效果，且提高了光触媒与蓝宝石衬底的结合力，从而延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及紫外LED技术领域，尤其涉及一种深紫外LED光触媒模块及其制备方法。

背景技术

近些年紫外LED由于其发热量低、无热辐射以及具有较高安全性等优点已成为研发焦点，广泛应用在树脂固化、防伪识别、油墨印刷、杀菌消毒、医疗健康等领域。

其中LED的发光波长小于300nm时，称之为深紫外LED，深紫外光属于短波光，因此杀菌效果好，且深紫外LED的光源稳定、瞬时启动、无刺激等优点，克服了汞灯消毒、化学消毒、辐射消毒等方式所带来的环境或者人体伤害。

但波长较短导致深紫外光能量衰减较快，进而使得深紫外LED的杀菌距离有限，一般只能对距离LED表面十厘米区间内的范围进行杀菌，且高分子聚合物抗深紫外氧化的能力较弱,容易导致光催化颗粒的脱落从而降低光催化效果。

现有技术一般通过增加光触媒载体，引入光触媒材料，通过光触媒提升光催化效果，但是传统的光触媒载体往往存在一般采用陶瓷、石棉、金属网作为光触媒载体，这些材料内部不具有透光性，光源照射到载体表面即被吸收，不会产生光的反射与折射；若采用常规玻璃做衬底，玻璃对深紫外线的阻挡程度较高。

除了现有的光触媒载体本身存在的缺陷，光触媒与载体之间还存在结合力不够强的问题，光触媒在上述基材表面容易产生脱落、分层，导致紫外LED的最终杀菌效果不理想，难以得到突破。

例如：

CN105987443B采用将TiO₂颗粒覆盖在多孔陶瓷基底上使用，且对TiO₂的煅烧温度与性能的关系做了比对。但是鉴于颗粒状的TiO₂具有低比表面积，未考虑光触媒TiO₂的形貌及载体本身对催化效果的影响，因此该发明对紫外光的利用效率有待提高,且填充的TiO₂颗粒在使用过程中易脱落。

CN110280274A采用CdS-WS2-TiO₂阵列光纤束复合材料，实现光催化活性点位的提升并拓宽光谱的利用率。但是光纤性截面积细小且脆、缺乏一定的铺设张力、易断裂、不便于后期维护。另外光源仅凭借通过折射的方式在空气→光纤内部→TiO₂传递能量，一是传递并进入光纤的能量有限、二是传递至光纤中的部分能量还会在光纤内部以反射的方式传递消耗时并未促进光催化进程(因光纤载体本身并非光触媒材料)。

发明内容

本发明的技术问题是提供一种深紫外LED光触媒模块及其制备方法，能够提高深紫外LED的杀菌效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种深紫外LED光触媒模块，包括蓝宝石衬底，蓝宝石衬底包括一组相对的刻蚀面，刻蚀面上设置有若干棱锥；刻蚀面上还设置有光触媒纳米线阵列薄膜。通过选用正面和侧面均具有良好透光性的蓝宝石衬底作为光触媒载体；通过蓝宝石衬底双面的光触媒纳米阵列增加光触媒比表面积；通过双面棱锥进行光的折射与折射，在蓝宝石衬底接触面增加活性点位从而有效增加了光能提取率，提高了杀菌效果。

进一步地，若干棱锥规则排列。