FR2738812A1

New photo-catalytic coatings based on titanium di:oxide in a mineral or organic dispersion

Abstract

L'invention a pour objet un substrat (1) à) base verrière, céramique ou vitro-céramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photo-catalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé et incorporé audit revêtement sous forme de particules, notamment de taille comprise entre 5 et 70 nm, pour l'essentiel cristallisées sous forme anatase ou mélange anatase/rutile.<BR/>Elle concerne également les applications d'un tel substrat et son mode d'obtention.

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23 claims: 5 independent, 18 dependent

  1. 1
    - 19 REVENDICATIONS 1. Substrat (1) à base verrière, céramique ou vitro-céramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photo-catalytique, caractérisé en ce qu'il comporte de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé et incorporé audit revêtement (3) sous forme de particules, notamment de taille comprise entre 5 et 70 nm, pour l'essentiel cristallisées sous forme anatase ou mélange anatase/rutile.
  2. 2
    Substrat (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont incorporées dans le revêtement à l'aide d'un liant.
  3. 3
    Substrat (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liant est minéral, notamment sous forme d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes, amorphe ou partiellement cristallisé du type oxyde de silicium, oxyde de titane, oxyde d'étain, oxyde de zirconium, oxyde d'aluminium.
  4. 4
    Substrat (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liant est essentiellement organique, notamment sous forme d'une matrice polymérique à propriété oléophobe et/ou hydrophobe.
  5. 5
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement comprend des additifs aptes à amplifier le phénomène photocatalytique des particules d'oxyde de titane, notamment en augmentant la bande d'absorption du revêtement sous forme de particules additives, et/ou en augmentant le nombre de porteurs de charge par dopage du réseau cristallin de l'oxyde constitutif des particules ou par dopage de surface des particules et/ou en augmentant rendement et cinétique des réactions photocatalytique, en recouvrant les particules de catalyseur.
  6. 6
    Substrat (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dopage du réseau cristallin des particules est réalisé par insertion d'au moins un des éléments métalliques du groupe comprenant le niobium, le tantale, le fer et le bismuth.
  7. 7
    Substrat (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'oxyde de titane est revêtu d'un catalyseur, notamment sous la forme de couche mince de métal noble du type platine, rhodium, argent.
  8. 8
    Substrat (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dopage de surface des particules d'oxydes de titane est réalisé en recouvrant au moins - 20une partie desdites particules d'une couche d'oxydes ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le vanadium.
  9. 9
    Substrat (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les particules additives sont à base de cadmium, d'étain, de tungstène, de zinc, de cérium ou de zirconium.
  10. 10
    Substrat (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface du revêtement (3) est hydrophile, avec notamment un angle de contact à l'eau inférieur à 5° après exposition à un rayonnement lumineux, et/ou oléophile.
  11. 11
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (3) est compris entre 5 nm et 1 micron, notamment entre 5 nm et 100 nm, de préférence 10 à 80, notamment 20 à 50 nanomètres.
  12. 12
    Substrat (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'est disposée sous le revêtement (3) à propriété photo-catalytique au moins une couche mince (2) à fonction anti-statique, thermique, optique, ou faisant barrière à la migration des alcalins provenant du substrat (1).
  13. 13
    Substrat (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction anti-statique, éventuellement à polarisation contrôlée, et/ou thermique et/ou optique est à base de matériau conducteur du type métal ou du type oxyde métallique dopé tel que ITO, SnO 2 :F, ZnO:ln, ZnO:F, ZnO:AI, ZnO:Sn.
  14. 14
    Substrat (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction optique est à base d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes dont l'indice de réfraction est intermédiaire entre celui du revêtement et celui du substrat, notamment choisi(s) parmi les oxydes suivants :AI 2 O 3 , SnO 2 , ln 2 O 3 , oxycarbure ou oxynitrure de silicium.
  15. 15
    Substrat (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction de barrière aux alcalins est à base d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure ou d'oxycarbure de silicium, d'AI 2 O 3 :F ou de nitrure d'aluminium. - 21
  16. 16
    Substrat (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que le revêtement (3) constitue la dernière couche d'un empilement de couches antireflets.
  17. 17
    Vitrage « anti-salissures et/ou anti-buée », monolithique, multiple du type double-vitrage ou feuilleté incorporant le substrat (1) selon l'une des revendications précédentes.
  18. 18
    Application du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 16 à la fabrication de vitrages « auto-nettoyants », anti-buée et/ou anti-salissures, notamment des vitrages pour le bâtiment du type double-vitrage, des vitrages pour véhicules du type pare-brise, lunette arrière ou latéraux d'automobile, trains, avions, ou vitrages utilitaires comme des verres d'aquarium, de vitrines, de serre, d'ameublement intérieur, de mobilier urbain, ou des miroirs, écrans de télévision, vitrages à absorption variable commandée électriquement.
  19. 19
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par pyrolyse en phase liquide, notamment à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type chélate de titane et/ou alcoolate de titane ainsi qu'une poudre ou une dispersion colloïdale de particules d'oxyde de titane cristallisé sous forme anatase ou anatase/rutile, notamment dans une proportion telle par rapport au(x) précurseur(s) que l'on utilise environ 0,1 à 0,6 gramme de ces particules par gramme de TiO 2 effectivement déposé.
  20. 20
    Procédé d'obtention du substrat (1) selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photocatalytique par une technique de sol-gel, avec un mode de dépôt du type trempé ou dip-coating, cell-coating, spray-coating, ou enduction laminaire, à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type alcoolate de titane ainsi qu'une poudre ou une dispersion colloïdale de particules d'oxyde de titane cristallisé sous forme anatase ou anatase/rutile, notamment dans une proportion telle par rapport au(x) précurseur(s) que l'on utilise environ 0,1 à 0,6 gramme de ces particules par gramme de TiO 2 effectivement déposé. - 22
  21. 21
    Procédé selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce que les particules d'oxyde de titane ont une répartition granulométrique telle qu'au moins 80% d'entre-elles présentent un même diamètre moyen notamment d'environ 20 ou 40 nm. 5
  22. 22
    Procédé selon l'une des revendications 19 à 21, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photo-catalytique en au moins deux étapes successives.
  23. 23
    Procédé selon l'une des revendications 19 à 22, caractérisé en ce qu'on fait subir au revêtement (3) à propriété photo-catalytique, après dépôt, 10 au moins un traitement thermique du type recuit.
Independent claims23