[发明专利]热催化涂层

说明书

技术领域

本发明涉及热催化活性涂层，至少部分具有热催化活性涂层的基材，以及用于制备热催化活性基材表面的方法及其用途。

背景技术

热催化层和表面是公知的，并用于汽车废气清洁和用于在烤炉中支持自清洁。通常，这些涂层是贵金属涂层，例如铂，或者含有过渡金属的搪瓷涂层。烤炉包含由烤炉壁(baking oven muffle)限定的可封闭的烹饪空间。在使用中，所述烹饪空间的侧壁以及观察镜经常被例如油脂飞溅斑点和烘烤的汁液所污染。由于这种污垢通常是不可避免的，因此已经进行了多种尝试以使得清洁所述烹饪空间容易。在此通常区分为催化清洁和热解清洁。

在烤炉的热解清洁中，活化作为另外用于此的加热元件，该元件确保在500℃的温度下在约2小时内将所述污垢完全烧掉。这种热解清洁是复杂的，这是因为必须使用的高温和由于持续增加的能量成本导致的费用昂贵。

清洁燃烧室(例如烟道炉)的观察镜，同样布置起来很复杂。在此，清洁所述观察镜同样通常仅能采用热解法完成。然而，由于烟道炉的制造商为了效能和安全性而试图避免在所述观察镜处的高温，通常对于热解清洁所需的500℃的温度在整个表面上根本达不到或者至少部分地达不到。

在催化清洁的情况下，借助于催化剂和/或氧化剂，甚至在低温下，即显著低于500℃的温度下，进行污垢和气体废气的分解和氧化和/或 燃烧。因此，从成本的角度来看，催化体系优于所述热解体系。在催化清洁体系的情况下，待清洁的表面通常被提供以催化活性涂层。

在烤炉中的催化层已知是作为所述烤炉壁的涂层。在DE 101 50825 A1中，公开了一种高多孔性涂层，其由多孔颗粒和粘结剂基质组成。这种厚涂层的目的是展开和吸收在该层中的油脂。所述催化分解是在过渡金属颗粒的存在下进行的，并且可以甚至在＜300℃的温度下开始。这些现有技术的涂层都不是透明的。因此，到目前为止，所述烤炉的观察镜一直都没有用自清洁催化活性涂层进行涂覆，并且因此所述烤炉的玻璃仍必须用研磨剂或其它化学清洁剂进行清洁。

US 7,297,656B2公开了降解柴油机烟炱的催化层。该涂层由掺杂的铂酸盐组成。在说明书中，公开了用锂对铂酸盐进行的掺杂，其中铂的催化反应的起始温度从392℃降低至366℃。在该专利中，铂的存在是必须的。本领域普通技术人员不清楚具有锂而没有铂的层能否显示出突出的活性。

EP 0645 173 B1也公开了锂和铂或钯的组合的催化剂。锂的目的是防止铂或钯的中毒反应。锂在尽可能稳固的复合材料中在Al₂O₃载体中制备，其中所述催化剂铂或钯以及其它金属离子然后施加到所述复合材料上。这种类型的催化剂用于废气纯化。在此，对本领域普通技术人员而言同样不清楚锂在没有铂的情况下或者所述载体材料的其它复合材料是否有活性。

在EP 1 412 060 B1中公开了碱金属，优选钾，在火花引燃内燃机中的应用。在这里，用水性的钾溶液浸渍载体材料。在该专利中，没有说明透明产品将变得可能。同样，在说明书中，记载了催化作用主要来自所述载体材料的氧化还原电势，其中还通过碱金属进一步改进了所述的效果，并且在这里，所述碱金属主要是钾。没有公开锂作为单独的活性组分。

用于柴油机烟炱的另一种过滤器公开在EP 0 105 113 B1中。在该专利中，作为示例性的实施方案，将含水LiOH溶液倒在过滤器上。点燃温度为467℃。由于在该专利公开文本中公开了高的点燃温度，不可能设想所选择的组合物可用于本发明。另外，LiOH是高碱性的和腐蚀性强的，并且腐蚀性攻击大多数基体材料，例如玻璃、玻璃陶瓷、金属和一些塑料。

催化层还用于除臭。

EP 1 165 153 B1描述了硅酸盐层，其催化活性是通过添加过渡金属颗粒获得的。任选地，在该说明书中，描述了添加玻璃形成元素，其中特别还提到了锂。由于已知没有适当整理表面的含锂玻璃不具有催化活性，因此不清楚锂在此是否是催化活性的。

贵金属的应用是成本非常高的，并通常具有如过渡金属化合物的涂层所具有的缺点，即所述层具有固有的颜色。另外，经常需要具有非常高表面积的材料以获得足够的降级反应速率。

因此需要更加耐久的和长寿命的能够自清洁的透明表面。这些在尤其如下方面是有利的：在例如烟道炉的燃烧室中，或者另外在烹饪、烘烤、烧烤和烤炙装置中，以及在用于烟道气纯化的组件中，例如气味降低组件中。

发明内容