[发明专利]光催化薄膜、形成光催化薄膜的方法以及覆盖有光催化薄膜的制品

说明书

技术领域

本发明涉及具有自净化功能的光催化薄膜以及具有光催化薄膜的制品。

背景技术

光催化剂具有通过照射紫外线来分解物质的光催化作用，以及通过光使其表面容易与水亲合的光激发超亲水化作用的功能，利用这两种功能的光催化剂自清洁产品已经被广泛应用于建筑物的外墙材料和玻璃等外部装饰用建筑材料中。

即，光催化剂自清洁产品可以利用太阳光中所含的紫外光来分解污物，另外，由于可以在降雨时利用其表面的超亲水性使污物浮起并被冲洗掉，因此，可以保持持久清洁的外观(自清洁功能)。

但是，涂布有光催化剂的自清洁玻璃存在以下几个问题。目前，光催化剂的材料主要使用氧化钛(TiO₂)，但为了使基体材料和涂膜牢固粘附而得到耐久性高的皮膜，必须在数百℃的高温下进行烧制。

但是，广泛使用于窗玻璃的钠钙玻璃含有大量的钠离子，因此，在烧制时，这些钠离子扩散到玻璃表面，形成钛酸钠等氧化钛和钠的化合物，导致光催化活性丧失。

为了避免由于碱扩散而引起的光催化剂性能劣化的问题，在制造光催化剂自清洁玻璃时，采用了以下两种方法。

其一被称为常温固化法，在该方法中，向在较低温度下固化的涂布液中混合氧化钛光催化剂的微粒，将得到的混合物进行涂布，然后，在150℃左右使之固化(例如，参照专利文献1)。

另一个方法被称为双层涂布法，为了防止由于烧制而使碱从基板中扩散出来，形成含有二氧化硅(SiO₂)等成分的衬底膜，然后，涂布光催化剂并进行烧制(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2001-150586号公报

专利文献2：日本特开平10-53439号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，常温固化法存在以下问题：玻璃和涂膜的粘附性不高，膜的耐磨损性差，仅能使用于基本不存在物理接触的部分(例如，高层建筑的窗玻璃)等极为有限的用途中。

另外，双层涂布法存在以下问题：虽然可以得到充分的涂膜耐久性，但必须进行两次涂布，而且，有些情况下，衬底膜也必须进行烧制，此时，就要进行两次烧制步骤等等，需要复杂的步骤和较高的成本。

另外，施釉之后的陶瓷制品以及上了搪瓷之后的金属制品也存在同样的问题。釉和搪瓷是熔融或溶解在介质中的玻璃的液体，将其涂布在陶瓷或金属的表面并固化、烧制，由此，可以形成以硅酸为主要成分的玻璃质膜。通常，为了降低釉和搪瓷的熔点而必须添加大量的钠成分，因此，与钠钙玻璃同样，在所形成的玻璃质膜中存在大量的钠离子。因此，为了在这些制品的表面形成光催化薄膜，必须采用常温固化法或双层涂布法。

本发明是针对以上这些问题而完成的，其目的在于提供能够以较少的步骤形成与基体的粘附性高，耐久性高且具有自净化作用的光催化薄膜的光催化薄膜形成光催化薄膜的方法，光催化薄膜，具有光催化薄膜的制品。

解决问题的方法

为解决上述问题而进行的本发明的第一方面涉及一种形成光催化薄膜的方法，其特征在于，在含有碱金属的基体表面形成含有铌的层，然后进行烧制，由此，形成含有铌-碱金属复合氧化物的光催化薄膜。

按照该形成光催化薄膜的方法，可以以较少的步骤形成与基体粘附性高、耐久性高且具有自净化作用的光催化薄膜。下面对该方法进行说明。

以往的氧化钛这样的光催化剂，在含有碱金属的基体，例如钠钙玻璃或施釉之后的陶瓷制品、搪瓷制品这些含有钠的制品的表面形成光催化剂被膜时，基体的钠离子会使氧化钛的光催化性能劣化。因此，为了抑制钠离子的扩散，必须在基体和氧化钛薄膜之间设置衬底膜。

但是，按照第1方面涉及的光催化薄膜形成光催化薄膜的方法，在含有碱金属的基体的表面形成含有铌的层，并进行烧制。由此，基体中所含的碱金属被加热并析出至基体表面，并在基体表面扩散到含有铌的层中。而且，发生包含碱金属和铌的反应，在基体表面形成含有铌-碱金属复合氧化物的光催化薄膜。

例如，如图1所示，在含有钠的钠钙玻璃表面形成含有铌的层，并进行烧制。由此，钠钙玻璃中所含的钠被加热并析出到基体的表面，并在钠钙玻璃表面扩散至含有铌的层中。而且，发生包含钠钙玻璃和铌的反应，在钠钙玻璃的表面形成含有铌-钠复合氧化物(例如，NaNbO₃)的光催化薄膜。

即，在本发明的第1方面所涉及的光催化薄膜形成光催化薄膜的方法中，以往导致光催化性能劣化并通过衬底膜来防止其反应的基体所含的碱金属被积极利用，在基体表面形成了含有铌-碱金属复合氧化物的光催化薄膜。