[发明专利]光催化材料

说明书

本发明涉及包含用光催化层涂覆的基材的材料的领域。

光催化层，特别地基于二氧化钛的那些，因为向它们涂覆的基材提供自清洁和抗污性而众所周知。两种性质是这些有利特征的起源。二氧化钛首先是光催化的，即它在适合的辐射下，通常在紫外辐射下能催化有机化合物的降解反应。这种光催化活性在该层内通过产生电子-空穴对而被引发。而且，当二氧化钛被这种相同类型的辐射照射时，它具有极其显著的亲水性。这种高亲水性允许无机污物在水流淌，例如雨水流淌下被除去。这种材料，特别地窗玻璃，被描述在例如申请EP-A-0850204中。

本发明的目的是提高用光催化层涂覆的材料的光催化活性。

为此，本发明一个主题是包含基材的材料，该基材在其至少一个面的至少一部分上用包含光催化层和至少一个分别具有高和低折光指数的层的对的堆叠层涂覆，该光催化层的几何厚度为2-30nm，该高和低折光指数层的对设置在所述光催化层下面使得在该对或每个对中该或每个高折光指数层最靠近该基材，所述光催化层与该最远离基材的对的低折光指数层直接接触。根据本发明的材料使得对于350nm波长时该或每个高折光指数层的光学厚度(把光催化层除外)为170-300nm，和对于350nm波长时该或每个低折光指数层的光学厚度为30-90nm。

本发明人已能证明加入非常特定的下层(其光学厚度完美地被定义在窄范围内)可以提高在该光催化层的非常中心处的紫外辐射吸收。这种辐射吸收的显著提高可以增多由于照射二氧化钛引发的电子-空穴对的数目。由此产生令人惊奇的并且非常有利的该层的光催化活性的提高，其在某些情况下可以被提高两倍或以上。

对于350nm波长时，材料的光学厚度被定义为它的几何厚度和它在350nm波长的折光指数的乘积。在本申请的全部说明书中，光学厚度和折光指数总是对于350nm波长时进行定义。

措辞“分别具有高和低折光指数的层的对”被理解为表示由高折光指数层和低折光指数层构成的两个层的组合体。如在下面解释的那样，高指数层和/或低指数层可以是由多个重叠的基本层构成的复合层。

基材可以由任何类型材料，如聚合物、陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷或金属制成。优选地，该基材是玻璃板。该板可以是平面或弯曲的，并且可以具有任何类型尺寸，特别地大于1米的尺寸。该玻璃优选地是钠-钙-硅类型，但是还可以使用其它类型玻璃，如硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐玻璃。玻璃可以是明亮的或极明亮的，或者有色的，例如蓝色、绿色、琥珀色、青铜色或灰色。玻璃板的厚度典型地为0.5-19mm，特别地2-12mm，甚至4-8mm。

该光催化层优选地基于二氧化钛，特别地用二氧化钛，尤其至少部分地以锐钛矿形式结晶的二氧化钛制成。在二氧化钛的各种形式(无定形、金红石、板钛矿或锐钛矿)中，后者事实上具有最高光催化活性。二氧化钛可以是纯的或掺杂的，例如用过渡金属(例如W、Mo、V或Nb)、镧系元素离子或贵金属(如，例如铂或钯)或用氮或碳原子掺杂。这些不同掺杂形式使得可以提高该材料的光催化活性，或使二氧化钛的带隙(gap)位移至接近于可见光区或者在这种区域内的波长。光催化层还可以基于另一种光催化材料，如，例如SnO₂或WO₃。

光催化层，特别地基于二氧化钛的光催化层，通常是沉积在基材上的堆叠层的最后层，换句话说最远离该基材的该堆叠层的层。这是因为，对于光催化层重要的是与大气和它的污染物接触。然而可以在光催化层上沉积非常薄的层，其通常是不连续的或多孔的。它可以例如是用于提高该材料的光催化活性的基于贵金属的层。它还可以是薄的亲水层，例如由二氧化硅制成的层，如在申请WO2005/040058或WO2007/045805中教导的那样。

光催化层，特别地基于二氧化钛的光催化层的几何厚度优选地小于或等于25nm，特别地20nm，甚至15nm和/或大于或等于5nm，特别地7nm，甚至10nm。这是因为本发明人已能证明，当该二氧化钛层的厚度小时本发明的有利效果是更大的。这是因为对于大的厚度，由二氧化钛对紫外辐射的反射是高的，因此根据本发明的非常特定的下层的存在的效果不是非常显著的。非常薄的层的光催化活性相反地低于较厚层的光催化活性，因此在厚度方面存在折衷。