CN110944749B - 纳米功能化的支架及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

纳米功能化的支架(1)包含施加表面(2)和被沉积在施加表面(2)上的光催化纳米颗粒涂层(3)。光催化纳米颗粒涂层(3)包含掺杂有含氮掺杂剂的二氧化钛。

Description

纳米功能化的支架及其生产方法
描述
发明领域
本发明涉及用于减少气体混合物中的污染剂的装置的领域。
特别地，本发明涉及一种纳米功能化的支架(nano-functionalized support)，其特别适合于安装在空气过滤器中。
发明背景
多年来人类活动的发展和扩展已经导致我们呼吸的空气中存在的污染物质的日益显著增加。
特别地，注意力越来越聚焦于例如由生产系统和运输工具产生的污染物的排放对环境和生态系统具有的影响。
然而，许多研究已经表明，聚集在封闭区域的污染物水平可以等于或者甚至大于外部环境中存在的水平。
以最高水平存在的物质通常是氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOC)，它们也可以来源于常用的家用物品，包括：清洁产品、除臭剂、空气调节系统和室内陈设(interiorfurnishings)。
对确保室内、家庭或工作环境的可居住性，而不危害居住者的健康的需求已经导致对过滤系统的研究，该过滤系统能够去除所有可能对人类健康有害的物质或者至少能够使这些物质无害。
特别地，已知在氧气和水的存在下，光催化化合物诸如二氧化钛能够有效地分解和氧化空气中存在的上述污染物化合物。
该特性已经导致二氧化钛成为一种特别地用于空气过滤器生产领域的化合物，因为它能够显著地改善在家庭和工作环境中呼吸的空气的质量。
特别地，锐钛矿形式的二氧化钛仍然是该领域中最有前景的光催化活性半导体，并且已经做出了许多努力来试图优化用于生产和应用该特定晶体形式的工艺。
例如，根据同一申请人在文件WO2007088151中公开的方法，使用用于生产二氧化钛纳米颗粒的水性分散体的方法已经获得了该领域的优异结果。
更详细地，二氧化钛具有光催化性质，当化合物用例如具有在300nm和390nm之间的范围的波长的紫外光照射时，光催化性质可以被激活，并且因此仅5％的可见光辐射能够激活它。
入射光子被二氧化钛吸收，导致自由基的形成，自由基能够氧化许多环境污染物，从而使它们无害。
由此可见，这种类型的装置具有非常低的效率水平，除非它与专门设计和生产的紫外灯结合使用，以实现激活二氧化钛的功能。
在过去几十年中，可见辐射吸收缺乏的问题已经通过使用能够提高TiO2在可见区域中的光催化效率的掺杂剂被解决。已经研究的一些掺杂剂是例如贵金属、稀土元素、若干种过渡金属(Cu、Ni、Co、Mn、Fe、Cr等)和非金属(诸如C、S、F和N)。特别地，通过使用掺杂有氮的TiO2已经获得了有趣的结果，掺杂有氮的TiO2改变了二氧化钛的带隙能量，增加了其在可见区域中的光催化效率。
关于氮掺杂的二氧化钛在可见区域中的光催化应用的实例在M.Tahir等人.(M.Tahir,B.Tahir,Applied Surface Science 377(2016)244-252)的文章中呈现，在该文章中描述了一种具有蜂窝结构并且包覆有氮掺杂的TiO2的陶瓷支架。然而，该包覆的支架被专门用于研究在可见光辐射下，在分子氢的存在下，CO2光催化还原为CO和CH4的效率，而没有描述关于污染剂诸如氮氧化物(NO、NOx、NO2)和挥发性有机化合物(VOC)的氧化(也在可见区域中进行)的应用。
此外，在M.Tahir等人的文章中描述的用于制备包覆的支架的工艺使得不能获得可以以工业规模使用的产品。事实上，通过应用该文章中描述的工艺，可获得包覆有未粘附至表面的大量松散的掺杂的TiO2粉末的支架。这限制了它并入到用于水和空气处理的装置中的可能性，并且从而限制了它的大规模使用。事实上，如实施例部分中描述的比较实验中所强调的，根据M.Tahir等人描述的工艺包覆的支架在其使用前需要洗涤步骤，以便消除未粘附至表面的掺杂的二氧化钛粉末，导致产品的大量损失和浪费。此外，被洗涤的支架在可见区域中的污染剂(特别地氮氧化物)的氧化方面显示出降低的光催化效率。
在这种情况下，基于本发明的技术任务是提出一种纳米功能化的支架，该纳米功能化的支架随后可以被安装在空气过滤器内，并且克服了上文引用的现有技术的至少一些缺点。
发明概述
所定义的技术任务和指定的目标基本上通过纳米功能化的支架来实现，该纳米功能化的支架包括所附权利要求中的一项或更多项中阐述的技术特征。
根据本发明，示出了纳米功能化的支架，所述纳米功能化的支架包括被配置成接收纳米颗粒的施加表面(application surface)和被沉积在所述施加表面上的光催化纳米颗粒涂层。
光催化纳米颗粒涂层包含掺杂有含氮掺杂剂的二氧化钛。
附图简述
如附图所示，从对纳米功能化的支架的优选的但非排他的实施方案的指示性且因此非限制性的描述，本发明的另外的特征和优点将变得更明显，在附图中：
-图1示出了根据本发明的纳米功能化的支架；
-图2示出了纳米功能化的支架的细节；
-图3是用于生产纳米功能化的支架的方法的框图；
-图4是示出了通过辐射按照实施例D制备的样品，污染剂(NO、NOx、NO2)的减少趋势的图，所述辐射用具有25W功率的COOL WHITE LED进行；
-图5是示出了通过辐射按照实施例L制备的样品，污染剂(NO、NOx、NO2)的减少趋势的图，所述辐射用具有25W功率的COOL WHITE LED进行；
-图6是示出了通过辐射由精确地遵循如关于实施例M描述的现有技术的工艺所制备的样品，污染剂(NO、NOx、NO2)的减少趋势的图，所述辐射用具有25W功率的COOL WHITELED进行；
在图1中，可安装在例如空气过滤器内部的纳米功能化的支架通常用数字1表示。
发明详述
术语纳米功能化被用于指示支架具有包覆的表面，优选地均匀地包覆有具有光催化性质的纳米颗粒，其适合于主要通过氧化过程促进污染物质的降解。
支架1包含施加表面2和配置成被沉积在施加表面2上的光催化纳米颗粒涂层3。
纳米颗粒涂层3通过沉积光催化活性纳米颗粒的悬浮液来实现，该悬浮液优选地包含掺杂有氮的二氧化钛的纳米颗粒，其中纳米颗粒呈锐钛矿晶体形式。
在施加至支架1之前，纳米颗粒涂层3通过含氮掺杂剂来掺杂。
换句话说，施加表面2用掺杂有氮的纳米颗粒形式的二氧化钛包覆。
特别地，用作含氮掺杂剂的前体优选地选自胺、酰胺、有机铵盐和无机铵盐。
氮的存在使得可以改变二氧化钛的带隙能量，特别是降低二氧化钛的带隙能量，使得它的光催化性质可使用宽范围的可见光光谱激活，而不仅仅用如例如在现有技术的装置中发生的非常有限的紫外线成分激活。
优选地，施加表面2由陶瓷材料制成，陶瓷材料证实是特别合适的，因为它提供了惰性和非常耐受的支撑，从而确保其中使用它的装置的长寿命。
甚至更优选地，使用堇青石、莫来石和/或氧化铝中的至少一种来实现施加表面。
为了确保最佳过滤结果和最大化支架1的效率的目的，施加表面2通过具有薄陶瓷壁的基体(matrix)来实现，薄陶瓷壁界定由两端开口的多于一个平行通道构成的蜂窝结构，以便能够使气体混合物通过。该蜂窝施加表面(也被称为蜂窝表面)通过40至120、优选地50至100、更优选地50至70、甚至更优选地55至65的CPSI(每平方英寸的单元(cell))值来表征。换句话说，施加表面2具有多于一个通道，每个通道包覆有纳米颗粒涂层3，从而界定多于一个氧化位点，在这些氧化位点中，通过激活掺杂有含氮掺杂剂的二氧化钛纳米颗粒的光催化性质，就入射光子而言，环境污染物被吸附和降解，获得穿过施加表面2的通道的气体混合物(特别是空气)的净化。
例如，氮氧化物经历降解成硝酸盐，而其他挥发性有机物质被氧化形成碳残留物和/或二氧化碳。
由空气的过滤产生的副产物可以容易地从施加表面2洗掉，完全恢复其操作状态。
因此，本发明的纳米功能化的支架1证实特别适于并入到用于减少气体混合物诸如例如空气中的污染剂的装置中。
根据上文描述的用于生产纳米功能化的支架1的方法10也构成了本发明的目的。
方法10包括以下步骤：合成11二氧化钛的纳米颗粒的水性悬浮液；将含氮掺杂剂加入12到悬浮液中，实现纳米颗粒和含氮掺杂剂的悬浮液；将悬浮液施加13到施加表面2，实现纳米功能化的支架1；使支架1经历14加热循环。
优选地，在步骤11中，呈锐钛矿形式的二氧化钛的纳米颗粒的水性悬浮液根据专利WO2007088151中公开的来制备。特别地，使钛醇盐(titanium alkoxide)在无机酸和非离子型表面活性剂的存在下在水中在加热下反应。
用于合成呈锐钛矿形式的二氧化钛的纳米颗粒的水性悬浮液的起始材料选自钛醇盐的组的物质。特别地，醇盐可以选自甲醇钛、乙醇钛、正丙醇钛、异丙醇钛、正丁醇钛和异丁醇钛。在优选的实施方案中，所选择的钛醇盐是异丙醇钛(TIP)，因为它是比较便宜的并且在本合成的反应条件下更有效地反应。
可以使用的非离子型表面活性剂的实例是：不可电离的醚、酯和醚酯。对于本合成，使用Triton X-100(TX-100)是特别优选的。
无机酸意指选自以下的酸：盐酸、硝酸、硫酸、高氯酸、氢溴酸和碘化氢。在优选的实施方案中，所使用的无机酸选自氢卤酸，特别地盐酸。
钛醇盐/无机酸的摩尔比在0.005至15、优选地5至6的范围内。
反应温度在15℃和95℃之间、优选地在45℃和55℃之间的范围内，并且反应时间在12小时和72小时之间的范围内，并且优选地等于24小时。
所获得的产物是呈锐钛矿相的TiO2纳米颗粒的水性悬浮液，TiO2纳米颗粒具有在30nm和50nm之间的范围内的尺寸，所述尺寸用本领域中已知的方法诸如FEG-SEM(场发射枪扫描电子显微镜)、TEM(透射电子显微镜)和DLS(动态光散射)来测量。如用DLS技术所测量的纳米颗粒的多分散性指数小于0.3、优选地在0.21和0.29之间的范围内、并且更优选地在0.216和0.286之间的范围内。悬浮在水中的TiO2纳米颗粒的浓度在按重量计1％和10％之间、优选地在按重量计2％和8％之间的范围内。
纳米颗粒的悬浮液稳定持续非常长的时间段，没有出现凝结和聚集现象。
随后，在步骤12中，将含氮掺杂剂加入到所述二氧化钛纳米颗粒的水性悬浮液中，所述含氮掺杂剂合适地选自胺、酰胺、有机铵盐和无机铵盐。
用于实现掺杂的悬浮液的一些可能的操作参数通过非限制性实例在下文报告。
实施例A：将5.00g的浓盐酸、7.50g的TX-100和水，总共750.00g，在2升反应器中混合，并且加热至50℃。加入50.00g的异丙醇钛(TIP)，并且观察到白色沉淀物的形成。在24小时之后形成稳定透明的二氧化钛的溶胶。
实施例B：将97.81g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和2.00g的二乙醇胺在200ml烧杯中混合，将温度设定为25℃，并且在混合18小时之后获得乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.87％并且氮按重量计减少0.27％。
实施例C：将97.00g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和4.07g的柠檬酸二铵在200ml烧杯中混合，将温度设定为25℃，并且在混合24小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.76％并且氮按重量计减少0.49％。
实施例D：将90.0g的如关于实施例C描述所获得的悬浮液用流涂技术施加在具有蜂窝结构的陶瓷材料的150×150×20cm支架上。所述程序包括将悬浮液施加在支架上，所述悬浮液通过泵从罐中抽出，并且所述支架被定位在架子(rack)上方，使得过量的材料可以被收集和再使用。
由此制备的支架在500℃在连续电炉中经历烧制循环持续3小时，其中带速度被设定为4m/h。在烧制之后，所沉积的掺杂的二氧化钛的量等于5.8g。从该支架获得具有77×77×20cm尺寸的样品，并且使用具有25W功率的COOL WHITE LED作为光源，对该样品进行污染物减少测试(针对NO、Nox、NO2)(参见图4)。
实施例E：将97.00g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和4.00g的四丁基氢氧化铵在200ml烧杯中混合，并且将温度设定为25℃；在混合24小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.76％并且氮按重量计减少0.085％。
实施例F：将97.00g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和6.00g的四丁基氢氧化铵在200ml烧杯中混合，并且将温度设定为25℃；在混合24小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.65％并且氮按重量计减少0.125％。
实施例G：将49.49g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和0.53g的尿素在200ml烧杯中混合，并且将温度设定为25℃；在混合24小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.93％并且氮按重量计减少0.498％。
实施例H：将49.49g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和1.06g的尿素在200ml烧杯中混合，将温度设定为25℃，并且在混合1小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.87％并且氮按重量计减少0.980％。
实施例I：将86.21g的如关于实施例A描述所获得的二氧化钛的水性悬浮液和13.79g的三乙醇胺在200ml烧杯中混合；将温度设定为25℃，并且在混合4小时之后形成乳白色溶液，其中二氧化钛按重量计减少5.17％并且氮按重量计减少1.29％。
实施例L：将125.0g的如关于实施例I描述所获得的悬浮液用流涂技术施加在具有蜂窝结构的陶瓷材料的150×150×20cm支架上。所述程序包括将悬浮液施加在支架上，所述悬浮液通过泵从罐中抽出，并且所述支架被定位在架子上方，使得过量的材料可以被收集和再使用。
由此制备的支架在500℃在连续电炉中经历烧制循环持续3小时，其中带速度被设定为4m/h。在烧制之后，所沉积的掺杂的二氧化钛的量等于8.2g。从该支架获得具有77×77×20cm尺寸的样品，并且使用具有25W功率的COOL WHITE LED作为光源，对该样品进行图5所示的污染物减少测试(针对NO、NOx、NO2)。
实施例M(比较实验)：
通过精确地复制M.Tahir等人(M.Tahir,B.Tahir,Applied Surface Science 377(2016)244-252)的论文的第2.1节中描述的步骤，合成了含有尿素作为氮源的TiO2溶胶。通过流涂技术，然后将所述溶胶施加到具有蜂窝结构的陶瓷材料的150×150×20cm的支架上。由此制备的支架在500℃在连续电炉中经历烧制循环持续3小时，其中带速度被设定为4m/h。在烧制之后，所沉积的掺杂的二氧化钛的量等于2.88g。然而，在该步骤后，发现了关于存在未粘附至支架的表面的大量松散的掺杂的二氧化钛粉末的问题。
由于该原因，在分析之前，必须进行水洗，以便消除松散的粉末并且防止其扩散到环境中(这对操作者的健康有潜在的危险)，以及确保支架的更好的可操作性。洗涤程序导致大量非粘性掺杂的二氧化钛粉末的消除，导致产品的大量损失和浪费。从该被洗涤的支架获得具有77×77×20cm尺寸的样品，并且使用具有25W功率的COOL WHITE LED作为光源，对该样品进行污染物减少测试(针对NO、NOx、NO2)(参见图6)。
将这些结果与如图4所示的用如关于实施例D描述所获得的本发明的纳米功能化的支架获得的结果进行比较。图6中示出污染剂的趋势的图示出了凸趋势，而不是如图4中的图的情况的凹趋势。因此，从两个图中的曲线的比较可以注意到，根据现有技术的工艺获得的被洗涤的支架的光催化效率证实比本发明的支架的光催化效率更弱。事实上，在用现有技术工艺获得的支架的情况下，在辐射50分钟之后，NO和NOx的浓度为约300ppbv的水平，而在本发明的纳米功能化的支架的情况下，该浓度证实为约200ppbv的水平。
施加步骤13包括例如通过喷涂工艺将二氧化钛纳米颗粒和含氮掺杂剂的悬浮液施加13a至施加表面2的第一子步骤，以及将压缩空气流施加13b在施加表面2上以便去除过量的沉积的纳米颗粒涂层3的第二子步骤。
可选择地，掺杂的悬浮液可以通过浸涂或流涂工艺，或陶瓷领域典型的施加(诸如面纱上釉(veil-glazing)、丝网印刷、钟形上釉、空气刷涂或数字注入)来施加。
特别地，在支架1已经静置持续一时间段之后，在使支架1经历14加热循环的步骤中进行加热循环，将支架1加热至490℃和510℃之间的温度。
在加热循环(也被称为煅烧步骤)期间，发生用来自含氮掺杂剂的氮掺杂二氧化钛。用氮掺杂TiO2发生在煅烧步骤期间，并且氮渗透TiO2纳米颗粒，将其自身定位在TiO2晶格内的取代位置和/或间隙位置，也就是TiO2晶格的晶面内。
在其中使用静态炉的情况下，加热循环优选地以50℃/h的温度变化系数进行持续10小时的时间段，达到约500℃的最高温度。
然而，在其中使用连续运行炉的情况下，可以实施具有预热步骤、500℃加热步骤和冷却步骤的3小时的加热循环，其中运行速度为约4m/h。
通常，可以注意到，取决于所使用的加热装置的类型，加热循环具有基本上在从2小时至11小时的范围内的持续时间。
本发明的另外的目的是一种用于减少气体混合物中的污染剂的方法，该方法从布置用于减少污染剂的装置的步骤开始，所述装置包括至少一个根据上文公开的纳米功能化的支架1，以及可能的可见光光源。
该方法还包括使装置经历气体混合物流，并且通过可见光光束照射至少一个纳米功能化的支架1。
通过照射支架，可以激活施加表面上存在的纳米颗粒涂层3的光催化性质。
由于用于生产支架1的特定生产方法，二氧化钛的光催化性质证实由可见光光谱中的宽范围的波长激活，而不仅仅由光谱的紫外线区域的成分激活。
因此，当空气流穿过纳米功能化的结构1时，包含在其中的污染剂被氧化，从而获得离开装置的空气质量的改善。
有利地，用于生产纳米功能化的支架1的特定方法使得可以实现二氧化钛的最佳掺杂。
此外，氮的存在确保二氧化钛纳米颗粒的光催化性质也用具有在可见光区域中的波长的光子激活，从而使得可以最大化纳米功能化的支架1的光催化活性。
本发明还涉及以下项目：
1.一种纳米功能化的支架(1)，包含施加表面(2)和被沉积在所述施加表面(2)上的光催化纳米颗粒涂层(3)，其特征在于所述光催化纳米颗粒涂层(3)包含掺杂有氮的二氧化钛，所述氮来源于含氮掺杂剂。
2.根据项目1所述的支架，其中所述施加表面(2)具有蜂窝结构。
3.根据前述项目所述的支架，其中所述蜂窝结构界定适合于气体混合物通过的多于一个通道。
4.根据项目2或3所述的支架，其中所述蜂窝施加表面通过40至120、优选地50至100、更优选地50至70、甚至更优选地55至65的CPSI值来表征。
5.根据前述项目中的一项或更多项所述的支架，其中所述施加支架(2)由陶瓷材料制成。
6.根据前一项目所述的支架，其中所述陶瓷材料是堇青石、莫来石和/或氧化铝中的至少一种。
7.根据前述项目中的一项或更多项所述的支架，其中所述含氮掺杂剂是胺、酰胺、有机铵盐和无机铵盐中的一种。
8.一种用于减少气体混合物中的污染剂的装置，包括至少一个根据前述项目中的一项或更多项所述的纳米功能化的支架(1)、以及可能的可见光光源。
9.一种用于生产纳米功能化的支架(1)的方法(10)，并且包括以下步骤：
-合成(11)二氧化钛纳米颗粒的水性悬浮液；
-将含氮掺杂剂加入(12)到所述悬浮液中，实现纳米颗粒和所述含氮掺杂剂的悬浮液；
-将所述悬浮液施加(13)至施加表面(2)，形成光催化纳米颗粒涂层(3)，实现纳米功能化的支架(1)；
-使所述纳米功能化的支架(1)经历(14)加热循环。
10.根据项目9所述的方法，其中将所述悬浮液施加(13)至施加表面(2)的所述步骤包括以下子步骤：
-将所述掺杂的悬浮液喷雾(13a)在所述施加表面(2)上；
-将压缩空气流施加(13b)在所述施加表面(2)上，从而有助于从所述施加表面(2)去除所述悬浮液的过量部分。
11.根据项目9或10所述的方法，其中所述加热循环通过将所述纳米功能化的支架(1)加热至490℃和510℃之间的温度来进行。
12.根据项目9至11中的一项或更多项所述的方法，其中所述加热循环具有在从2小时至11小时的范围内的持续时间。
13.一种用于减少气体混合物中的污染剂的方法，并且包括以下步骤：
-布置根据上文的项目8所述的用于减少污染剂的装置；
-使用于减少污染剂的所述装置经历气体混合物流；
-通过可见光光束，可能地通过包含在所述装置中的可见光光源，照射至少一个纳米功能化的支架(1)。

Claims (10)

1.一种用于生产纳米功能化的支架(1)的方法(10)，包括以下步骤：
-合成(11)二氧化钛纳米颗粒的水性悬浮液，所述二氧化钛纳米颗粒呈具有在30nm和50nm之间的范围内的尺寸的锐钛矿形式，所述水性悬浮液通过使钛醇盐在无机酸和非离子型表面活性剂的存在下在水中在45℃和55℃之间的温度反应12小时和72小时之间的反应时间合成；
-将含氮掺杂剂加入(12)到所述水性悬浮液中，实现纳米颗粒和所述含氮掺杂剂的悬浮液，所述含氮掺杂剂选自由二乙醇胺、柠檬酸二铵、四丁基氢氧化铵和三乙醇胺组成的组；
-将纳米颗粒和所述含氮掺杂剂的悬浮液施加(13)至施加表面(2)，形成光催化纳米颗粒涂层(3)，实现纳米功能化的支架(1)，其中所述施加表面(2)具有蜂窝结构，其中所述蜂窝结构界定适合于气体混合物通过的多于一个通道，并且通过40至120的每平方英寸的单元(CPSI)值来表征；
-使所述纳米功能化的支架(1)经历(14)加热循环，其中所述加热循环通过将所述纳米功能化的支架(1)加热至490℃和510℃之间的温度来进行，并且其中所述加热循环具有在从2小时至11小时的范围内的持续时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将纳米颗粒和所述含氮掺杂剂的悬浮液施加(13)至施加表面(2)的所述步骤包括以下子步骤：
-将纳米颗粒和所述含氮掺杂剂的悬浮液喷雾(13a)在所述施加表面(2)上；
-将压缩空气流施加(13b)在所述施加表面(2)上，从而有助于从所述施加表面(2)去除所述悬浮液的过量部分。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述蜂窝结构通过50至100的CPSI值来表征。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述蜂窝结构通过50至70的CPSI值来表征。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述蜂窝结构通过55至65的CPSI值来表征。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述施加表面(2)由陶瓷材料制成。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述陶瓷材料是堇青石、莫来石和/或氧化铝中的至少一种。
8.一种用于减少气体混合物中的污染剂的含量的纳米功能化的支架(1)，所述支架通过根据前述权利要求中任一项所述的方法可获得，所述支架包含施加表面(2)和被沉积在所述施加表面(2)上的光催化纳米颗粒涂层(3)，其中所述施加表面(2)具有蜂窝结构并且所述光催化纳米颗粒涂层(3)包含掺杂有氮的二氧化钛，所述氮来源于含氮掺杂剂，所述含氮掺杂剂选自由二乙醇胺、柠檬酸二铵、四丁基氢氧化铵和三乙醇胺组成的组。
9.一种用于减少气体混合物中的污染剂的装置，包括至少一个根据权利要求8所述的纳米功能化的支架(1)、以及可见光光源。
10.一种用于减少气体混合物中的污染剂的方法，包括以下步骤：
-提供用于减少污染剂的装置，所述装置包括至少一个根据权利要求8所述的纳米功能化的支架、以及可见光光源；
-使用于减少污染剂的所述装置经历气体混合物流；
-通过由包含在所述装置中的所述可见光光源产生的可见光光束，照射所述至少一个纳米功能化的支架(1)。
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