[發明專利]納米功能化的支架及其生產方法

在審

• 申請號: 201880030701.6
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN110944749A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 吉奧瓦尼·巴迪;安德烈·西奧尼;瓦倫蒂娜·達米;勞拉·尼科萊;馬克·比托斯
• 申請（專利權）人: 卡羅比亞咨詢有限責任公司
• 主分類號: B01J37/08
• 分類號: B01J37/08;B01J37/02;B01J21/06;B01J27/24;B01J35/00;B01J35/04;A61L9/18;B01D53/86;C01G23/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 牟靜芳;鄭霞

納米功能化的支架(1)包含施加表面(2)和被沉積在施加表面(2)上的光催化納米顆粒涂層(3)。光催化納米顆粒涂層(3)包含摻雜有含氮摻雜劑的二氧化鈦。

描述

發明領域

本發明涉及用于減少氣體混合物中的污染劑的裝置的領域。

特別地，本發明涉及一種納米功能化的支架(nano-functionalized support)，其特別適合于安裝在空氣過濾器中。

發明背景

多年來人類活動的發展和擴展已經導致我們呼吸的空氣中存在的污染物質的日益顯著增加。

特別地，注意力越來越聚焦于例如由生產系統和運輸工具產生的污染物的排放對環境和生態系統具有的影響。

然而，許多研究已經表明，聚集在封閉區域的污染物水平可以等于或者甚至大于外部環境中存在的水平。

以最高水平存在的物質通常是氮氧化物(NO_x)和揮發性有機化合物(VOC)，它們也可以來源于常用的家用物品，包括：清潔產品、除臭劑、空氣調節系統和室內陳設(interiorfurnishings)。

對確保室內、家庭或工作環境的可居住性，而不危害居住者的健康的需求已經導致對過濾系統的研究，該過濾系統能夠去除所有可能對人類健康有害的物質或者至少能夠使這些物質無害。

特別地，已知在氧氣和水的存在下，光催化化合物諸如二氧化鈦能夠有效地分解和氧化空氣中存在的上述污染物化合物。

該特性已經導致二氧化鈦成為一種特別地用于空氣過濾器生產領域的化合物，因為它能夠顯著地改善在家庭和工作環境中呼吸的空氣的質量。

特別地，銳鈦礦形式的二氧化鈦仍然是該領域中最有前景的光催化活性半導體，并且已經做出了許多努力來試圖優化用于生產和應用該特定晶體形式的工藝。

例如，根據同一申請人在文件WO2007088151中公開的方法，使用用于生產二氧化鈦納米顆粒的水性分散體的方法已經獲得了該領域的優異結果。

更詳細地，二氧化鈦具有光催化性質，當化合物用例如具有在300nm和390nm之間的范圍的波長的紫外光照射時，光催化性質可以被激活，并且因此僅5％的可見光輻射能夠激活它。

入射光子被二氧化鈦吸收，導致自由基的形成，自由基能夠氧化許多環境污染物，從而使它們無害。

由此可見，這種類型的裝置具有非常低的效率水平，除非它與專門設計和生產的紫外燈結合使用，以實現激活二氧化鈦的功能。

在過去幾十年中，可見輻射吸收缺乏的問題已經通過使用能夠提高TiO₂在可見區域中的光催化效率的摻雜劑被解決。已經研究的一些摻雜劑是例如貴金屬、稀土元素、若干種過渡金屬(Cu、Ni、Co、Mn、Fe、Cr等)和非金屬(諸如C、S、F和N)。特別地，通過使用摻雜有氮的TiO₂已經獲得了有趣的結果，摻雜有氮的TiO₂改變了二氧化鈦的帶隙能量，增加了其在可見區域中的光催化效率。

關于氮摻雜的二氧化鈦在可見區域中的光催化應用的實例在M.Tahir等人.(M.Tahir,B.Tahir,Applied Surface Science 377(2016)244-252)的文章中呈現，在該文章中描述了一種具有蜂窩結構并且包覆有氮摻雜的TiO₂的陶瓷支架。然而，該包覆的支架被專門用于研究在可見光輻射下，在分子氫的存在下，CO₂光催化還原為CO和CH₄的效率，而沒有描述關于污染劑諸如氮氧化物(NO、NO_x、NO₂)和揮發性有機化合物(VOC)的氧化(也在可見區域中進行)的應用。