EP1681370A2

Process for producing photocatalytically active TiO2 particles and substrates with photocatalytic TiO2 layer

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von TiO2-Teilchen beschrieben, die gegebenenfalls mit Metall- oder Nichtmetallelementen oder -verbindungen dotiert sind, wobei eine Mischung umfassend eine hydrolysierbare Titanverbindung und unterstöchiometrische Mengen Wasser bei einer Temperatur von mindestens 60°C behandelt wird. Mit den TiO2-Teilchen können Substrate mit einer photokatalytischen, TiO2 enthaltenden Schicht hergestellt werden.

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23 claims: 4 independent, 19 dependent

  1. 1
    Verfahren zur Herstellung von photokatalytisch aktivem TiO 2 , umfassend die Schritte a) Herstellen einer Mischung umfassend mindestens eine hydrolysierbare Titanverbindung, ein organisches Lösungsmittel und Wasser in einer unterstöchiometrischen Menge, bezogen auf die hydrolysierbaren Gruppen der Titanverbindung, b) Behandeln der sich ergebenden Mischung bei einer Temperatur von mindestens 60°C unter Bildung einer Dispersion oder eines Niederschlags von TiO 2 -Teilchen und c) Entfernen des Lösungsmittels unter Bildung eines Pulvers von TiO 2- Teilchen.
  2. 2
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung in Schritt b) hydrothermal oder durch Erwärmen unter Rückfluss behandelt wird.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung in Schritt b) unter autogenem Druck behandelt wird.
  4. 4
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a), bezogen auf 1 Mol hydrolysierbare Gruppen in der Titanverbindung, nicht mehr als 0,7 Mol Wasser zugegeben werden.
  5. 5
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zusätzlich ein Dotiermittel zugegeben wird.
  6. 6
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die TiO 2 -Teilchen mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel gemischt werden, um eine Oberflächenmodifizierung der Teilchen zu bewirken.
  7. 7
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenmodifizierungsmittel mindestens eine hydrophobe Gruppe enthält.
  8. 8
    Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Gruppe mindestens ein Fluoratom aufweist und/oder eine langkettige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder eine aromatische Gruppe ist.
  9. 9
    Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächenmodifizierungsmittel aus hydrolysierbaren Silanverbindungen, Carbonsäuren, Carbonsäurehalogeniden, Carbonsäureestern, Carbonsäureanhydriden, Oximen, β-Dicarbonylverbindungen, Alkoholen, Aminen, Alkylhalogeniden und deren Derivaten ausgewählt wird.
  10. 10
    Agglomeratfreies, photokatalytisch aktives TiO 2 mit einer mittleren Teilchengröße (röntgenographisch ermitteltes Volumenmittel) ≤ 10 nm, erhältlich nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 5.
  11. 11
    Verfahren zur Herstellung eines Substrats mit einer photokatalytischen Schicht, umfassend die Schritte a) Herstellen einer Mischung umfassend mindestens eine hydrolysierbare Titanverbindung, ein organisches Lösungsmittel und Wasser in einer unterstöchiometrischen Menge, bezogen auf die hydrolysierbaren Gruppen der Titanverbindung, b) Behandeln der sich ergebenden Mischung bei einer Temperatur von mindestens 60°C unter Bildung einer Dispersion oder eines Niederschlags von TiO 2 -Teilchen, c) gegebenenfalls Lösungsmittelaustausch durch Entfernen des Lösungsmittels unter Bildung eines Pulvers von TiO 2 -Teilchen und Zugabe eines anderen Lösungsmittels unter Bildung einer Dispersion von TiO 2- Teilchen, d) Auftragen der Dispersion auf das Substrat und e) Wärmebehandlung der aufgetragenen Dispersion unter Bildung einer photokatalytischen Schicht.
  12. 12
    Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung in Schritt b) hydrothermal oder durch Erwärmen unter Rückfluss behandelt wird.
  13. 13
    Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a), bezogen auf 1 Mol hydrolysierbare Gruppen in der Titanverbindung, nicht mehr als 0,7 Mol Wasser zugegeben werden.
  14. 14
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zusätzlich ein Dotiermittel zugegeben wird.
  15. 15
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die TiO 2 -Teilchen mit einem Oberflächenmodifizierungsmittel gemischt werden, um eine Oberflächenmodifizierung der Teilchen zu bewirken.
  16. 16
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Schritt b) oder c) erhaltenen Dispersion ein anorganisches oder organisch modifiziertes matrixbildendes Material zugegeben wird.
  17. 17
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltene Schicht durch Bestrahlung aktiviert wird.
  18. 18
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der photokatalytischen Schicht und dem Substrat eine anorganische Schicht angeordnet wird.
  19. 19
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der photokatalytischen Schicht und dem Substrat eine Hybridschicht aus einem organisch modifizierten anorganischen Material vorgesehen wird.
  20. 20
    Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass unter der photokatalytischen Schicht eine elektrisch leitfähige Unterlage verwendet wird.
  21. 21
    Substrat mit einer photokatalytischen Schicht, erhältlich nach dem Verfahren eines der Ansprüche 11 bis 20.
  22. 22
    Verwendung eines Substrats mit einer photokatalytischen Schicht nach Anspruch 21 als selbstreinigendes Substrat oder als mit Hilfe von Bestrahlung zu reinigendes Substrat.
  23. 23
    Verwendung nach Anspruch 22 zum Schutz von im medizinischen oder hygienischen Bereich gebrauchten Gegenständen.
Independent claims23