[发明专利]光催化活性涂层

说明书

本发明涉及用于表面的光催化活性涂层，其包含作为光催化活性 材料的片状颜料、优选市售干涉颜料，涉及这类涂层的制备方法，和 涉及应使其受保护以抗苔藓、藻类和其他生长物的具有该涂层的表面。

自清洁表面近年来重要性已经增加。特别是由于发现了天然表面 的自清洁行为以及发明了所谓的Lotus已经研究了自清洁 表面的许多潜在的工业应用。Lotus的具体应用领域例如是称 为自清洁的屋顶瓦、砖石建筑用涂料、玻璃和织物。处理过的表面具 有微米至纳米结构化的表面，其使污物颗粒的附着减到最少，使得该 污物颗粒能够随雨水洗掉。近来在许多情况下已经将这些结构化表面 与光催化活性材料组合以便实现良好的表面自清洁行为。

已知例如二氧化钛具有这类光催化活性，其导致附着的有机物质 在日光下分解。二氧化钛的这种光催化活性尤其在具有有机成分的漆 料和涂料中是不利的，其中颗粒二氧化钛常用作白色颜料，但是该光 催化活性在其他应用中还被作为一种期望的性能利用。

因此，EP 1 074 525B1描述了包含n型半导体膜作为底涂层和 其上的光催化活性膜的玻璃基材，其中该光催化活性膜由二氧化钛构 成或者包含二氧化钛颗粒。底涂层中的能带隙必须大于光催化活性膜 中的能带隙。这样，据说空穴/电子对的再结合时间被延长并因而光催 化活性得以提高。底涂层和光催化活性层都由溅射工艺施涂。

文献WO 2004/005577和WO 2005/105304描述了具有包含光催化 活性TiO₂颗粒的光催化层的基材，其中该TiO₂分布形成梯度而且所述 颗粒积累在光催化层的表面。所用的TiO₂由溶胶-凝胶法获得并优选 为纳米尺度形式，即具有纳米范围内的平均粒度。优选使用掺杂的二 氧化钛颗粒。将光催化层施加到所需基材上并在适当的供热下干燥。

DE 101 58 433B4公开了包括多孔无机或无机/有机材料的底涂 层的光催化活性涂层，在所述底涂层上布置相互分离的包含光催化活 性物质的个体纳米颗粒。该纳米颗粒此处可以由二氧化钛构成。

EP 1 404 793B1公开了可以包含过氧化改性的二氧化钛和旨在 提高该改性二氧化钛的光催化活性的敏化剂的液体光催化组合物，其 中该敏化剂吸收可见光、UV或IR光。所用的敏化剂为水溶性染料， 特别是钌络合物。要求保护的是敏化剂通过曝光分解，该过程中形成 的自由电子传递至光催化材料的导带中，提高其光催化活性。该组合 物可以用于表面的临时涂层，例如在卫生领域中，其据说实现距下一 次清洁的时间的延长。

上述涂层共同具有的特征是它们都不得不通过复杂的涂布工艺 施涂，纳米颗粒材料被用作光催化活性材料和/或只施涂具有短期耐久 性的薄膜，这些不适合经常且强烈地受到气候影响的建筑物等的表面 的长期保护。另外，没有公开可以成功用于长期防止在高度暴露于气 候的表面上(例如建筑物等的相对较冷并因而特别易于生长的北侧) 生长苔藓或其他物质的涂层。

另外，颗粒二氧化钛不管其粒度如何都趋于聚集，意味着使用它 们时颗粒在受处理基材表面上的均匀分布以及由此其在整个表面上均 匀起作用的光催化活性受到阻碍。

如果将TiO₂纳米颗粒用作光催化活性材料，还不应低估制造商和 使用者面临的相关可能风险。同时已知纳米颗粒二氧化钛会经由人的 肺以及皮肤或消化道吸收而且会导致在那里积累。特别地，应用于各 类建筑部件的外表面时，也不能排除相当大量的纳米颗粒转移至地下 水中。尽管还不能获得潜在实际风险的详细研究，但是避免使用TiO₂纳米颗粒代表了减小制造商和使用者的可能健康风险。因此将期望能 够提供不是基于纳米颗粒材料制备但具有良好效力的光催化活性涂 层。

此外已知建筑物部件、包层元件(Fassadenelemente)和用于户 外区域的其他制品可以涂布有保护涂层。这些一般包含所有类型的着 色颜料，而且为了实现特定效果，还可以包含干涉颜料，其可以产生 珠光效果或作为角度的函数而闪光的颜色效果。迄今尚未公开在这类 户外涂层中使用某些干涉颜料作为光催化活性材料。