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JP4911376B2

Substrate with photocatalytic coating

Abstract

The present invention is directed to a process for obtaining a substrate provided with a coating having photocatalytic properties, wherein the coating includes crystallized particles of an oxide of a metal A having photocatalytic properties. The crystallized particles are incorporated into the coating using a mineral binder comprising at least one oxide of a metal B also having photocatalytic properties in the crystallized state. The coating optionally includes at least oxide of a metal M devoid of photocatalytic properties and/or at least one silicon compound of the silicon oxide SiO2 type. The coating is deposited from liquid-phase dispersions containing the crystallized particles of the oxide of metal A and at least one precursor compound for the oxide of metal B of the binder and optionally a precursor compound for the oxide of metal M and for the Si compound, in a relative proportion A/(B+M+Si) by weight of the metals and Si ranging between 60/40 and 40/60. The present invention is also directed to substrates containing a photocatalytic coating and to liquid-phase dispersions which are used in the preparation of the photocatalytic coatings.

JP4911376B2, drawing sheet 1
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Expired 5 March 2019, 7.6 years ago.

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54 claims: 34 independent, 20 dependent

  1. 1
    光触媒 性 被覆(3)を少なくとも表面の一部に備える基体(1 )で あって、結晶状態で光触媒 性の 少なくとも1種の金属Bの酸化 物のみを 含む無機バインダー(5)を用いて、光触媒 性の 金属Aの酸化物の結晶化粒子(4)が、被覆(3)に配合されて いる基体(1)を 得る方法 であって、 前記被覆(3) を、下記の成分を含む液相分散体から付着させ、そして熱処理し:金属Aの酸化物 の結 晶化粒子(4);及び 金 属Bの酸化物のための少なくとも1種の前駆体 、 金属Aの酸化物 、 及び金属Bの酸化物のための前駆 体に 含まれる金属の質量による相対的割合 A/B が、60/40~40/60である、光触媒 性 被覆(3)を少なくとも表面の一部に備える基体(1)を得る方法。
  2. 2
    前記無機バインダー(5)が、光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物を更に含み、かつ 前記被覆(3)を、金属Mの酸化物のための少なくとも1種の前駆体を更に含む前記液相分散体から付着させ、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物のための前駆体、及び金属Mの酸化物のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+M)が、60/40~40/60である、 請求項1に記載の方法。
  3. 3
    前記無機バインダー(5)が、酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記被覆(3)を、酸化ケイ素(Si)のための少なくとも1種の前駆体を更に含む前記液相分散体から付着させ、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物のための前駆体、及び酸化ケイ素(Si)のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+Si)が、60/40~40/60である、 請求項1に記載の方法。
  4. 4
    前記無機バインダー(5)が、光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物及び酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記被覆(3)を、金属Mの酸化物のための少なくとも1種の前駆体及び酸化ケイ素(Si)のための少なくとも1種の前駆体を更に含む前記液相分散体から付着させ、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物のための前駆体、金属Mの酸化物のための前駆体、及び酸化ケイ素(Si)のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+M+Si)が、60/40~40/60である、 請求項1に記載の方法。
  5. 5
    前記無機バインダー(5)が、少なくとも部分的に結晶化している、 請求項1~4のいずれか一項に 記載の方法。
  6. 6
    金 属A及びBの酸化物が、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ 、 及び酸化タングステンの少なくとも1種から選ばれる金属酸化物で ある 、 請求項1~5のいずれか一項 に記載の方法。
  7. 7
    金属A及びBの酸化物の両方が、酸化チタンである、請求項6に記載の方法。
  8. 8
    金 属Aの酸化物の結晶化粒子(4 )が、5 nm ~2 0nmの平均サイズの結晶干渉領域を有する、 請求項1~7のいずれか一項 に記載の方法。
  9. 9
    金属Aの酸化物の結晶化粒子(4)が、少なくとも1つの有機又は水性溶媒中の分散体として提供される、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 10
    金属Bの酸化 物の ため の前 駆 体が 、式 B (OR) 4 のテトラアルコキシド、式 B R′(OR) 3 の トリアルコキシド、 及び 金属ハライドからなる群より選ばれる (R及びR′は炭素含有残基) 、 請求項1~9のいずれか一項 に記載の方法。
  11. 11
    金属Bの酸化 物の ため の前 駆 体が 、少なくとも1つのキレート/安定剤を含む液相中に分散されている、 請求項1~10のいずれか一項 に記載の方法。
  12. 12
    金 属Mの酸化物のため の前 駆 体が 、式 M (OR) 4 のテトラアルコキシド、式 M R′(OR) 3 の トリアルコキシド、 及び 金属ハライドからなる群より選ばれる(R及びR′は炭素含有残基)、 請求項2又は4 に記載の方法。
  13. 13
    金 属Mの酸化物のための前駆体が、少なくとも1つのキレート/安定剤を含む液相中に分散されている、 請求項2又は4 に記載の方法。
  14. 14
    前記被覆が、有機金属化合物型の前駆体及び結晶化粒子を含む分散体を用いて 、 液相熱分解により付着される、 請求項1~13のいずれか一項 に記載の方法。
  15. 15
    前記被覆が、有機金属化合物 型の前駆体 及び結晶化粒子を含む分散体を用いて、浸漬、セル被覆、ラミナー被覆 及び スプレー被覆 からなる群より選択される 付着法を使用するゾル-ゲル法によって、付着される、 請求項1~14のいずれか一項 に記載の方法。
  16. 16
    前記被覆に対する熱処理を 、少 なくとも400°Cで行う、 請求項1~15のいずれか一項 に記載の方法。
  17. 17
    光触媒 性 被覆(3)を少なくとも表面の一部に備 え、かつ 結晶状態で光触媒 性の 少なくとも1種の金属Bの酸化 物のみを 含む少なくとも部分的に結晶化された無機バインダーを用いて、光触媒 性の 金属Aの酸化物の結晶化粒子(4)が、 前記被覆(3) に配合されて いる、基体(1)であって、 前記被覆(3)は、金属Aの酸化物の結晶化粒子及 び金 属Bの酸化 物に 含有される金属の質量についての相対的割合 A/B が、60/40~40/60である 、 光 触媒 性 被覆(3)を少なくとも表面の一部に備える基体(1)。
  18. 18
    前記無機バインダー(5)が、光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物を更に含み、かつ 前記被覆(3)において、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物、及び金属Mの酸化物に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+M)が、60/40~40/60である、 請求項17に記載の基体(1)。
  19. 19
    前記無機バインダー(5)が、酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記被覆(3)において、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物、及び酸化ケイ素(Si)に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+Si)が、60/40~40/60である、 請求項17に記載の基体(1)。
  20. 20
    前記無機バインダー(5)が、光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物及び酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記被覆(3)において、金属Aの酸化物、金属Bの酸化物、金属Mの酸化物、及び酸化ケイ素(Si)に含まれる金属の質量による相対的割合A/(B+M+Si)が、60/40~40/60である、 請求項17に記載の基体(1)。
  21. 21
    屈折率を測定することにより計算される前記被覆(3)の多孔度が40%よりも大きい、請求項17~20のいずれか一項に記載の基体(1)。
  22. 22
    前記被覆 が、5 ~80nmの大きさを有する前記結晶化粒子を含み、 前記結晶化粒子の 結晶干渉領域 が、5 ~20nmの大きさを有し、 かつ 無機バインダー が 、少なくとも部分的 に粒 子の形態である、 請求項17~21のいずれか一項に 記載の基体(1)。
  23. 23
    前記 無機バインダーが、少なくとも部分的に5~25nmの大きさを有する粒子の形態である、請求項 22 に記載の基体(1)。
  24. 24
    前記被覆が 、結 晶化TiO 2 粒子、及び部分的に結晶化したTiO 2 を主成分とする無機バインダーを含む、 請求項17~23のいずれか一項 に記載の基体(1)。
  25. 25
    前記被覆が 、T iO 2 粒子、及び部分的に結晶化したTiO 2 とSiO 2 とを配合している無機バインダーを含んでいる、 請求項17~23のいずれか一項 に記載の基体。
  26. 26
    前記 T iO 2 粒子がアナターゼ型である、 請求項24又は25 に記載の基体。
  27. 27
    前記被覆が、最大で 2の 屈折率を有する、 請求項24~26のいずれか一項 に記載の基体。
  28. 28
    少なくとも1種の 層が 、前記基体と 前記 光触媒 性 被覆との間に挿入され ている 、 請求項17~27のいずれか一項 に記載の基体。
  29. 29
    前記少なくとも1種の層が、アルカリ金属に対するバリア機能、及び/又は光学的機能、及び/又は帯電防止機能、及び/又は粘着機能を有する、請求項28に記載の基体。
  30. 30
    前記少なくとも1種の層が、Si、SiO 2 、SiOC、SiON、及びSi 3 N 4 からなる群より選択される、請求項28又は29に記載の基体。
  31. 31
    前記少なくとも1種の層が、金属酸化物を主成分とする層である、請求項28又は29に記載の基体。
  32. 32
    ガ ラス又はプラスチック型の少なくとも1種の透明材料を含む、 請求項17~31のいずれか一項 に記載の基体。
  33. 33
    ガラス又はプラスチック型の少なくとも1種の透明材料が、テレビ機器又はコンピューター機器用のスクリーンの窓材部分を形成するためのものである、請求項32に記載の基体。
  34. 34
    前記 スクリーンが、タッチスクリーンである、請求項33に記載の基体。
  35. 35
    断熱窓 材 の内側又は外側面の一 部、 又は積層若しくは「モノリシック」窓 材 の一部を形成している、 請求項32に 記載の基体。
  36. 36
    前記 断熱窓材が、1又は複数のガス中間層を有する断熱窓材又は「真空」断熱窓材の一部である、請求項35に記載の基体。
  37. 37
    金属又はセラミック 型の 、壁材 、ク ラッディング材 、 屋根材 、又は 床 材で構成 されている、 請求項17~31のいずれか一項 に記載の基体。
  38. 38
    請求項1~16のいずれか一項に記載の方法によって得られる、請求項17~37のいずれか一項に記載の基体。
  39. 39
    結晶化二酸化チタン (Ti) 粒子 、及び 結晶状態で光触媒 性の 金属Bの酸化物のための少なくとも1種の前駆 体 を 含む液相分散体であって、 前記結晶化二酸化チタン (Ti) 粒子、 及び金属Bの酸化物のための少なくとも1種の前駆体に含まれる金属の質量による 相対的割合 Ti/Bが、 60/40~40/60である、 光触媒性被覆(3)を少なくとも表面の一部に備える基体(1)であって、結晶状態で光触媒性の少なくとも1種の金属Bの酸化物のみを含む無機バインダー(5)を用いて、光触媒性の金属Aの酸化物の結晶化粒子(4)が前記被覆(3)に配合されている基体(1)を得るために用いられる分散体 。
  40. 40
    光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物を更に含み、かつ 前記結晶化二酸化チタン(Ti)粒子、金属Bの酸化物のための前駆体、金属Mの酸化物のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合Ti/(B+M)が、60/40~40/60である、 請求項39に記載の分散体。
  41. 41
    酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記結晶化二酸化チタン(Ti)粒子、金属Bの酸化物のための前駆体、及び酸化ケイ素(Si)のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合Ti/(B+Si)が、60/40~40/60である、 請求項39に記載の分散体。
  42. 42
    光触媒特性を欠いている少なくとも1種の金属Mの酸化物及び酸化ケイ素(Si)を更に含み、かつ 前記結晶化二酸化チタン(Ti)粒子、金属Bの酸化物のための前駆体、金属Mの酸化物のための前駆体、及び酸化ケイ素(Si)のための前駆体に含まれる金属の質量による相対的割合Ti/(B+M+Si)が、60/40~40/60である、 請求項39に記載の分散体。
  43. 43
    前記二酸化チタン粒子がアナターゼ結晶形である、 請求項39~42のいずれか一項に 記載の分散体。
  44. 44
    前記二酸化チタン粒子が 、5 ~80nmの平均大きさ、及 び5 ~20nmの平均大きさの結晶干渉領域を有する、 請求項39~43のいずれか一項に 記載の分散体。
  45. 45
    金 属Bの酸化物が、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ及び酸化タングステンから なる群より 選ばれる、 請求項39~44のいずれか一項 に記載の分散体。
  46. 46
    金 属Mの酸化物が 、 酸化アルミニウム 及び 酸化ジルコニウムから なる群より 選ばれる、 請求項40又は42 に記載の分散体。
  47. 47
    金 属 Bの 酸化物のための前駆 体が 、有機金属化合物である、 請求項39~46のいずれか一項 に記載の分散体。
  48. 48
    前記有機金属化合物が、式B(OR) 4 のテトラアルコキシド、式BR’(OR) 3 のトリアルコキシド、及び金属ハライドからなる群より選択される(R及びR’は炭素含有残基)、請求項47に記載の分散体。
  49. 49
    金 属Mの酸化物のための前駆 体が 、有機金属化合物である、 請求項40又は42 に記載の分散体。
  50. 50
    前記有機金属化合物が、式 M (OR) 4 のテトラアルコキシド、式 M R’(OR) 3 のトリアルコキシド、及び金属ハライ ドか らなる群より選択される (R及びR’は炭素含有残基) 、 請求項49に 記載の分散体。
  51. 51
    酸化ケイ素(Si)のための前駆体が、 シリコンアルコキシドから なる群より 選ばれる、 請求項41又は42 に記載の分散体。
  52. 52
    キレート/安定剤を 更に 含む、 請求項39~51のいずれか一項 に記載の分散体。
  53. 53
    液相が、水、エチレングリコール、エタノール、プロピレングリコール 、 及びそれらの混合物から なる群より 選ばれる溶媒を含む、 請求項39~52のいずれか一項 に記載の分散体。
  54. 54
    結晶化二酸化チタン (Ti) 粒子 、 金属Bの酸化物のための前駆 体と して の、 チタンテトラブトキシド 、及び 酸化ケイ素(Si)のための前駆体と しての 、 テトラオルトシリケート を含む 、 請求項41又は42 に記載の分散体。
Independent claims54