[发明专利]具有催化活性的涂层材料和所述涂层材料的用途

说明书

本发明涉及一种具有降低炭黑和有机物质燃烧温度的催化活性的涂层材料。本发明还涉及所述涂层材料的用途。 

由现有技术已知，过渡金属氧化物，特别是Ce-、La-、Mn-、Co-、Cu-和Zr-氧化物具有对于炭黑和挥发性有机化合物的催化活性。然而，必须对所述化合物在其组成(例如混合氧化物(Mischoxid)构成或合金构成)和结构(例如多孔性和结晶性)方面对于各种应用做出复杂的调整。 

炭黑的未催化自燃的燃点是约600℃的温度。EP 1 355 048 A1描述了一种在炭黑颗粒过滤器内的催化活性涂层，其将炭黑的燃烧温度降至约300至350℃。所述催化活性组分同样包含元素Ce、Zr、Mn、La、Nb或Ta的过渡金属氧化物。所述涂层在颗粒过滤器的再生阶段将包含在柴油废气中的氮氧化物转化成被吸附的硝酸盐，它在热解吸之后将炭黑颗粒转化成二氧化碳。氧化锆在此过程中作为添加剂使用，特别是以Ce/Zr混合氧化物形式。 

WO 03/035774A1描述了一种用于炉具和灶具的自净化的催化涂层，其由粘结剂、无机聚合物和多孔粒子构成。多孔粒子在此还可以是过渡金属氧化物。有机成分的去除在此还以热解碳化为基础，也就是说在500℃以上的温度的情况下燃烧。基于所述涂层DE 103 14 513A1描述了一种用于去除蒸煮-、煎炸-、烘烤-和烧烤设备上气味物质的催化剂体系。WO 03/027348A2对于炉具和灶具的自净化提出了一种高度多孔的陶瓷层，其催化活性存在于250-320℃中。高多孔性导致高吸取能力，由此例如将脂肪吸收、展开(aufgespreitet)并与涂层的催化活性结合而分解。 

WO 00/59544A1描述了一种基于硅烷的具有催化氧化和去臭作用的涂层物质。作为催化活性组分同样使用过渡金属氧化物。施加在载体上的所述涂层物质的催化活性限于从外界空气除去挥发性有机化合物。

作为柴油炭黑催化剂，在作为载体的金属氧化物上的碱金属同样在文献中已知(E.N.Ponzi等人，Thermochim.Acta421(2004)117；M.Ponzi等人，React.Kinet.Catal.Lett.75(2002)63)。已经测试了多孔催化剂粉末，其炭黑燃烧的燃点视碱金属而定在约380℃和580℃之间。作为氧化性辅助组分必须额外加入氮氧化物。 

由于现有技术中提到的催化组合物的复杂性，例如由于无机颗粒的添加，这种材料具有强的本色并且在涂层中不能用于光学应用。 

本发明的目的在于，制造催化活性涂层材料，利用它可以制得耐磨且还适用于光学应用的涂层，所述涂层用于燃烧炭黑和有机物质。 

 根据本发明所述目的通过根据上位概念的涂层材料来实现，其中所述涂层材料由以下化合物构成

●20至90重量％的副族金属的或第3和第4主族元素的化合物，

●10至80重量％的碱金属化合物或碱土金属化合物。 

其中，在本发明范围内，所述碱金属化合物或碱土金属化合物的摩尔比例高于所述副族金属的或第3和第4主族元素的化合物的摩尔比例。 

出人意料地利用根据本发明的催化组合物可以制造无色的、透明的或者半透明的涂层，其还具有高耐磨性。通过相对高含量的碱金属化合物或者碱土金属化合物使得涂层材料的效能明显提高。 

本发明的一个决定性优势在于催化组合物的简单构成。 

在本发明范围内，碱金属化合物或碱土金属化合物选自钠-、钾-、铯-和铷化合物。 

根据本发明设计，所述副族金属的或第3和第4主族元素的化合物选自锆-、铝-、铈-、硅-、钛-、铁-、锗-和镓化合物。 

另外，在本发明范围内，所述涂层材料被溶剂，特别是水稀释到固体含量为0.05重量％-60重量％，优选2-20重量％。 

所述涂层材料可以以稀释的或未稀释的状态施加。所述涂层材料同样可以作为催化剂包含于其它涂层材料中，特别是陶瓷沉积物(Keramikschlickern)、纳米悬浮物、玻璃料、聚合物或溶胶-凝胶体系(Sol-Gel-System)。 

与载体的结合通过无机粘合剂来实现，另外可以向已经存在的涂层物质中添加活性组分作为添加剂(例如陶瓷沉积物、纳米悬浮物、玻璃料或溶胶-凝胶体系)。根据本发明的涂层材料还可以添加到如DE 10 2005 021 658 A1中所述的涂层体系中。