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DE69634178T2

Substrate with photocatalytic coating

Abstract

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DE69634178T2, drawing sheet 1
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28 claims: 14 independent, 14 dependent

  1. 1
    Substrat ( 1 ) auf der Basis von Glas, Keramik oder Glaskeramik, das auf wenigstens einem Teil mindestens einer Seite mit einer Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften versehen ist, die Titanoxid umfasst, das in situ bei der Bildung der Beschichtung auf dem Substrat wenigstens teilweise kristallisiert ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Beschichtung ( 3 ) die letzte Schicht eines Antireflex-Schichtaufbaus bildet.
  2. 2
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid in Form von Kristalliten mit einer mittleren Größe von 0,5 bis 60 nm auskristallisiert ist.
  3. 3
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auch ein anorganisches Material umfasst, insbesondere in Form eines Oxids oder Oxidgemischs, das amorph oder teilweise kristallisiert ist.
  4. 4
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxid oder Oxidgemisch aus mindestens einem der folgenden Oxide ausgewählt ist:Siliciumoxid, Titanoxid, Zinnoxid, Zirconiumoxid und Aluminiumoxid.
  5. 5
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtung ( 3 ) hydrophil mit insbesondere einem Kontaktwinkel mit Wasser von unter 5° nach Bestrahlung mit Licht ist.
  6. 6
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) eine Rauhtiefe RMS von 2 bis 20 nm und insbesondere zwischen 5 und 20 nm aufweist.
  7. 7
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften mindestens eine dünne Schicht auf der Basis eines leitfähigen Materials vom Typ Metall oder dotiertes Metalloxid wie ITO, SnO 2 :F, ZnO:In, ZnO:F, ZnO:Al, ZnO:Sn oder an Sauerstoff unterstöchiometrisches Metalloxid wie SnO 2-x bzw. ZnO 2-x , mit x 2, angeordnet ist.
  8. 8
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid in Form von Anatas, Rutil oder eines Anatas-Rutil-Gemischs auskristallisiert ist.
  9. 9
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid mit einem Kristallisationsgrad von mindestens 25% und insbesondere von 30 bis 80% auskristallisiert ist.
  10. 10
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid in Form von Kristalliten mit einer mittleren Größe von 1 bis 50 nm und insbesondere 10 bis 40 nm auskristallisiert ist.
  11. 11
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Additive umfasst, die in der Lage sind, das vom Titanoxid verursachte photokatalytische Phänomen zu verstärken, insbesondere, indem sie die Absorptionsbande der Beschichtung und/oder die Anzahl der Ladungsträger durch Dotieren des Oxidkristallgitters bzw. der Oberfläche der Beschichtung vergrößern und/oder Ausbeute und Kinetik der photokatalytischen Reaktionen erhöhen, indem sie wenigstens einen Teil der Beschichtung mit einem Katalysator bedecken.
  12. 12
    Substrat 1 nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxidkristallgitter dotiert ist, insbesondere mit mindestens einem der Metallelemente der Gruppe, die Niob, Tantal, Eisen, Wismut, Cobalt, Nickel, Kupfer, Ruthenium, Cer und Molybdän umfasst.
  13. 13
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Titanoxid oder die Beschichtung ( 3 ) in ihrer Gesamtheit mit einem Katalysator bedeckt ist, insbesondere in Form einer dünnen Schicht aus einem Edelmetall vom Typ Platin, Rhodium, Silber und Palladium.
  14. 14
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung insbesondere in Form ?page 15? von Teilchen vorliegende Metallelemente enthält, die dafür vorgesehen sind, ihre Absorptionsbande zu vergrößern und aus Zinn, Cadmium, Wolfram, Cer oder Zirconium ausgewählt sind.
  15. 15
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dotieren der Oberfläche des Titanoxids oder der Beschichtung, die dieses enthält, durchgeführt wird, indem wenigstens ein Teil der Beschichtung mit einer Schicht aus einem Metalloxid oder aus Metallsalzen bedeckt wird, wobei das Metall aus Eisen, Kupfer, Ruthenium, Cer, Molybdän, Wismut und Vanadium ausgewählt wird.
  16. 16
    Substrat ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Beschichtung ( 3 ) oleophil ist.
  17. 17
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung ( 3 ) 5 nm bis 1 Mikrometer, insbesondere zwischen 5 und 100 nm, vorzugsweise 10 bis 80 nm, und speziell 20 bis 50 nm beträgt.
  18. 18
    Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften mindestens eine dünne Schicht ( 2 ) mit, gegebenenfalls mit kontrollierter Polarisation, antistatischer thermischer und optischer Funktion oder welche eine Barriere gegen die Migration von vom Substrat ( 1 ) kommenden Alkaliionen bildet, angeordnet ist.
  19. 19
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht ( 2 ) mit optischer Funktion auf der Basis eines Oxids oder Oxidgemischs ist, dessen Brechungsindex zwischen demjenigen der Beschichtung und demjenigen des Substrats liegt, und welche/s insbesondere aus folgenden Oxiden:Al 2 O 3 , SnO 2 , In 2 O 3 , Siliciumcarbidoxid oder Siliciumnitridoxid ausgewählt ist/sind.
  20. 20
    Substrat ( 1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht ( 2 ) mit Barrierefunktion gegen Alkaliionen auf der Basis von Siliciumoxid, -nitrid, -nitridoxid bzw. -carbidoxid, Al 2 O 3 :F oder Aluminiumnitrid ist.
  21. 21
    Schmutz und/oder Beschlag abweisende monolithische Verglasung, Mehrfachverglasung vom Typ Doppelverglasung oder Verbundverglasung, die das Substrat ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  22. 22
    Verwendung des Substrats ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zur Herstellung von Beschlag und/oder Schmutz vom Typ organische und/oder anorganische Verschmutzungen abweisenden "selbstreinigenden" Verglasungen, insbesondere Verglasungen für Gebäude vom Typ Doppelverglasung, Verglasungen für Fahrzeuge vom Typ Front-, Heck- bzw. Seitenscheibe, für Eisenbahnzüge und Flugzeuge, Gebrauchsverglasungen wie Gläser für Aquarien, Schaufenster, Gewächshäuser, Inneneinrichtungen und Stadtmöblierungen oder Spiegeln, Bildschirmen und Verglasungen mit elektrisch gesteuerter veränderbarer Lichtabsorption.
  23. 23
    Verfahren zur Herstellung des Substrats ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften durch Pyrolyse aus der Flüssigphase, insbesondere aus einer Lösung, die mindestens einen metallorganischen Vorläufer des Titans vom Typ Titanchelat und/oder Titanalkoholat enthält, aufgebracht wird.
  24. 24
    Verfahren zur Herstellung des Substrats ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften durch ein Sol-Gel-Verfahren durch Tauchbeschichten oder Dip-Coating, Zellbeschichten, Sprühbeschichten oder Walzauftrag aus einer Lösung, die mindestens einen metallorganischen Vorläufer des Titans vom Typ Titanalkoholat enthält, aufgebracht wird.
  25. 25
    Verfahren zur Herstellung des Substrats ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften durch Gasphasenabscheidung, CVD, aus mindestens einem Titanvorläufer vom Typ Halogenid oder metallorganische Verbindung aufgebracht wird.
  26. 26
    Verfahren zur Herstellung des Substrats ( 1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften durch ein Vakuumverfahren wie eine gegebenenfalls reaktive Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.
  27. 27
    Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften in mindestens zwei aufeinander folgenden Stufen aufgebracht wird.
  28. 28
    Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ( 3 ) mit photokatalytischen Eigenschaften nach dem Aufbringen mindestens einer Wärmebehandlung vom Typ Abkühlen im Kühlofen unterworfen wird.
Independent claims28