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ES2347440T3

Substrate, in particular glass substrate, supporting a photocatalytic layer coated with a protective thin layer

Abstract

Structure comprising a substrate that carries, on at least a part of its surface, a layer with photocatalytic properties, anti-dirt, based on titanium dioxide (TiO2), coated with a thin layer containing silicon and oxygen, covering power, non-porous, suitable to ensure mechanical and chemical protection of the underlying photocatalytic layer while maintaining the photocatalytic activity of TiO2, characterized in that it contains, immediately below the TiO2-based layer, a sublayer that has a crystallographic structure that has allowed an assistance to crystallization by heteroepitaxial growth in anatase form of the TiO2-based upper layer.

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20 claims: 5 independent, 15 dependent

  1. 1
    ES 2 347 440 T3 REIVINDICACIONES 1. Estructura que comprende un sustrato que lleva, sobre al menos una parte de su superficie, una capa con propiedades fotocatalíticas, antisuciedad, a base de dióxido de titanio (TiO2), revestida con una capa delgada que contiene silicio y oxígeno, de poder cubriente, no porosa, apta para asegurar una protección mecánica y química de la capa fotocatalítica subyacente manteniendo la actividad fotocatalítica del TiO 2 , caracterizada porque contiene, inmediatamente por debajo de la capa a base de TiO 2 , una subcapa que presenta una estructura cristalográfica que ha permitido una asistencia a la cristalización por crecimiento heteroepitaxial en forma anatasa de la capa superior a base de TiO2.
  2. 2
    Estructura según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha subcapa está constituida por ATiO3, donde A designa bario o estroncio.
  3. 3
    Estructura según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque dicha capa delgada que contiene silicio y oxígeno está presente en forma de película continua.
  4. 4
    Estructura según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicha capa delgada que contiene silicio y oxígeno se presenta en forma de una película que se adapta a las rugosidades de la superficie de la capa con propiedades fotocatalíticas subyacente.
  5. 5
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la capa delgada que contiene silicio y oxígeno es una capa de al menos un compuesto de silicio y de oxígeno escogido entre SiO 2 , SiOC, SiON, SiO x con x 2 y SiOCH.
  6. 6
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la capa delgada que contiene silicio y oxígeno es una capa de al menos un compuesto de silicio y de oxígeno a la cual está asociado al menos un compuesto escogido entreAl2O3 y ZrO2.
  7. 7
    Estructura según la reivindicación 6, caracterizada porque la relación atómica (Al y/o Zr)/Si no es superior a 1.
  8. 8
    Estructura según una de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizada porque la relación Al/Si está comprendida entre 0,03 y 0,5, en particular entre 0,05 y 0,1.
  9. 9
    Estructura según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la relación Zr/Si está comprendida entre 0,05 y 0,4.
  10. 10
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la capa delgada que contiene silicio y oxígeno tiene un espesor de como máximo 15 nm, en especial de como máximo 10 nm y en particular de como máximo 8 nm, siendo preferentemente de como mucho 5 nm o aproximadamente 5 nm, en particular de 2 a 3 nm.
  11. 11
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la capa a base de dióxido de titanio está constituida por TiO2 solo o por TiO2 dopado por al menos un dopante escogido en especial entre N;cationes pentavalentes como Nb, Ta, V;Fe;y Zr.
  12. 12
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la capa a base de TiO 2 se ha depositado mediante un procedimiento sol-gel, o por un procedimiento de pirólisis, en especial en fase gaseosa, o por pulverización catódica, a temperatura ambiente, bajo vacío, asistida, llegado el caso, por campo magnético y/o haz de iones, con utilización de un blanco metálico o de TiO x con x 2 y de una atmósfera oxidante, o con utilización de un blanco TiO2 y de una atmósfera inerte, pudiendo haber sido sometido el TiO2 producido por la pulverización catódica a continuación a un tratamiento térmico a fin de presentarse en estado cristalino en una forma catalíticamente activa.
  13. 13
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la capa delgada que contiene silicio y oxígeno se ha depositado por pulverización catódica, a temperatura ambiente, bajo vacío, asistida, llegado el caso, por campo magnético y/o haz de iones, con utilización de un blanco de Si dopado Al (8% atómico) bajo atmósfera de Ar + O2 a una presión de 0,2 Pa.
  14. 14
    Estructura según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el sustrato está constituido por una placa, plana o de caras curvas o combadas, de vidrio monolitico o laminado, de material vitrocerámico o de un material termoplástico duro, tal como policarbonato, o incluso por fibras de vidrio o de vitrocerámica, habiendo recibido dichas placas o dichas fibras, llegado el caso, al menos otra capa funcional antes de la aplicación de la capa de asistencia a la cristalización por crecimiento heteroepitaxial de la capa a base de TiO2.
  15. 15
    Estructura según la reivindicación 14, caracterizada porque la capa u otras capas funcionales se escogen entre capas de funcionalidad óptica, capas de control térmico, capas conductoras, así como en el caso en el que el sustrato sea de vidrio o de material vitrocerámico, capas que hacen barrera a la migración de los alcalinos del vidrio o del material vitrocerámico. ES 2 347 440 T3
  16. 16
    Procedimiento de fabricación de una estructura tal como se ha definido en una de las reivindicaciones 1 a 15, en la cual:- se deposita sobre un sustrato de vidrio o de material vitrocerámico o de material plástico duro de tipo policarbonato, de tipo placa, o sobre fibras de vidrio o de vitrocerámica, una capa de TiO 2 eventualmente dopada que se somete a un tratamiento térmico para conferirle propiedades catalíticas en el caso en que ésta no sea aportada por las condiciones utilizadas para su depósito;- después se deposita sobre dicha capa con propiedades fotocatalíticas una capa delgada que contiene silicio y oxígeno tal como la definida en una de las reivindicaciones 1 a 10, Estando dicho procedimiento caracterizado porque se deposita, inmediatamente por debajo de la capa a base de TiO2, una subcapa que presenta una estructura cristalográfica que ha permitido una asistencia a la cristalización por crecimiento heteroepitaxial en la forma anatasa de la capa superior a base de TiO2.
  17. 17
    Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque se efectúa sucesivamente el depósito de una capa de TiO2 y el de la capa delgada que contiene silicio y oxígeno a temperatura ambiente, por pulverización catódica bajo vacío, asistida, llegado el caso, por campo magnético y/o haz de iones, en el mismo recinto, siendo las condiciones las siguientes:- para el depósito de la capa a base de TiO 2 , alimentación en modo de corriente continua o de corriente alterna bajo una presión de 1-3 mbar y bajo atmósfera de oxígeno + gas inerte (argón), a partir de un blanco de Ti o TiO x , con x = 1,5 a 2;- para el depósito de la capa que contiene silicio y oxígeno, una alimentación en modo de corriente alterna bajo una presión de 0,1 a 1,0 Pa y una atmósfera de Ar + O 2 a partir de un blanco que tiene un alto contenido de silicio;siendo precedido el depósito de la capa de TiO2 por el depósito de una subcapa de asistencia a la cristalización por crecimiento epitaxial en la forma anatasa de la capa de TiO2.
  18. 18
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 y 17, en el cual se realiza el revestimiento de un sustrato en vidrio o en material vitrocerámico, caracterizado porque antes de la aplicación de la subcapa asociada a la capa de TiO2, se deposita sobre el sustrato al menos una capa que forma barrera frente a la migración de los alcalinos presentes en el vidrio o en el material vitrocerámico, pudiendo entonces efectuarse un recocido o un templado después del depósito de la capa de TiO2 y de la capa delgada a base de silicio que la recubre a una temperatura comprendida entre 250°C y 550°C, preferentemente entre 350°C y 500°C para el recocido y a una temperatura de al menos 600°C para el templado.
  19. 19
    Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque después de la eventual aplicación de al menos una capa que hace barrera frente a la migración de los alcalinos y porque antes de la subcapa asociada a la capa de TiO2, se deposita al menos una capa funcional escogida entre capas de funcionalidad óptica, capas de control térmico y capas conductoras, siendo depositadas dichas capas funcionales de forma ventajosa por pulverización catódica, bajo vacío, asistida, llegado el caso, por campo magnético y/o haz de iones.
  20. 20
    Acristalamiento simple o múltiple, en particular para el automóvil o la edificación, que comprende sobre al menos una cara, respectivamente, una estructura tal como la definida en una de las reivindicaciones 1 a 15, siendo dicha cara en especial la orientada hacia el exterior, pero pudiendo ser igualmente la orientada hacia el interior.
Independent claims20