对表面进行光催化活性涂覆的方法技术

本发明专利技术涉及对表面进行光催化活性涂覆的方法，以及根据该方法以光催化活性的方式涂覆的物件(1)。通过以下方法实现提供特别是金属表面的光催化活性涂覆的方法的目的(通过该方法在不会不利地影响该层的光催化活性的情况下产生永久稳定的涂层)：在该方法中，准备具有表面的基底物件，将金属粘合增强层施用到基底物件的表面上，将一种或多种金属氧化物的光催化活性层施用到粘合增强层上，其中金属粘合增强层和基底物件的表面由不同材料组成并且选择粘合增强层以使得所述粘合增强层不被光催化活性层氧化或还原。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及，尤其是卫生物件和厨房物件的金属表面，由金属组成或具有金属表面的医疗设备的金属表面，以及涉及可以通过这种方法生产的物件。现有技术光催化涂层可以用于水净化、空气净化和制氢以及自清洁表面和自消毒表面。在水净化中，尤其是采用其它方式移除具有困难的高度可溶性有机废物，可以采用光催化被氧化或还原。在空气净化的情况下，汽车尾气例如一氧化氮可以被氧化成硝酸盐，并且醛类和酮类在各自情况下可以被氧化成CO2并且由此变成无害的。在医院、卫生设施和餐厅厨房中表面消毒尤其被看重并且有意义，公共厕所和盥洗池中的细菌污染和难闻气味仍然是一个问题。汽车协会做的实验反复证实了在高速公路服务区的绝大部分公共厕所里具有对人体健康造成有害影响的病菌和细菌。尤其是在门把手、马桶座和盥洗池发现存在各种微生物。已经发现的细菌的目录通常非常长并且让人担忧。那些每年反复出现在检测者名次表中的细菌包括由于没有充分清洁而出现的粪源病菌。此外，重复发现引起各种肠道和蠕虫疾病的病原体以及真菌。在极少的情况下，可发生甲型肝炎、衣原体或性传染疾病。现有的消毒方法只能以非常高的人力和时间成本进行，并且尽管如此仍然是不完全的。在公共厕所墙壁上的清洁方案用于提供一种安全感，然而通常不能掩盖实际的清洁程度。这是因为在许多情况下，在负责的清洁人员中存在巨大的不确定性。举例来说，如果采用抹布清洁不同的表面，细菌只是被携带到更远的地方，而不是被清除。在游泳池、健身房或桑拿房的卫生设施中，发现全部类型的细菌都成倍增长，因为这里的潮湿环境帮助它们扩散。此外，考虑到成本，公共卫生设施通常具有非常难以清洁的金属表面。水垢堆积在能够滋生菌落的界面上，比陶瓷表面更加难以清除。直到现在还在使用没有涂层的金属表面，因为传统的溶胶-凝胶涂层不抗磨并且在较长时期后有机粘结剂降解。厨房物件例如工业厨房，尤其是餐厅厨房的操作面、搁架或抽油烟机罩，以及医疗物件例如手术台或病床具有金属表面，因为它们能够更好地对入侵细菌进行消毒。因此，这些厨房物件和医疗设备通常规定进行定期的清洁和卫生措施。规定的消毒程序的目的是减少细菌，例如至特定数量级的活微生物。然而，经验显示清洁和卫生措施并不总是能够可靠地执行。没有正确消毒的后果导致发生污染，其中细菌、真菌和病毒在普遍存在的条件下能够快速地传播。在消毒循环之间还会发生无菌的间隙，因为化学消毒仅在短时间内有效。医院里的医院内传染也是一个问题。尤其是，由大多数抗生素对其不再有效的多耐药病原体引起的感染对医院提出了新的挑战。DE 10 2004 038 795描述了通过冷气体喷涂在塑料上产生光催化活性表面。光催化活性氧化物材料的颗粒通过运载气体被加速，在碰撞时完全或部分渗入聚合物表面并且由于它们的高动能形成物理上牢固粘合的聚合物/氧化物结合。该申请仅涉及聚合物层。必须注意到二氧化钛的催化效果也会引起塑料降解。DE 10 2005 053 263描述了通过冷气体喷涂在金属上产生光催化活性表面。二氧化钛陶瓷和金属粉末的混合物被喷涂到金属表面上。采用金属混合物喷涂硬陶瓷具有如下优点:即总是可以获得在碰撞时能够变形的部件。金属部分在碰撞时变形并且由此形成更厚的层。然而，该公开的文件仅描述了通过光催化活性二氧化钛降解有机物质，而没有杀死细菌或病毒。DE 10 2009 043 319 Al描述了采用冷气体喷涂技术对金属表面，尤其是卫生物件、厨房物件和医疗设备进行光催化活性涂覆的方法以及采用这种方法生产的物件。根据这种方法，同样像根据现有技术已知的其它方法，光催化活性层被直接施用到金属表面上，从而这两种物质彼此直接接触。描述的光催化活性涂层确保了涂覆表面上细菌的降解。在光催化作用中，如果光子的能量远大于涂层的能带隙，那么光在光催化活性层中产生电子空穴对。随后，在光催化活性层的表面上，电子或空穴形成自由基，该自由基引起有机物质降解即细菌降解。在根据现有技术的涂层的情况下，然而发现在长期使用中，在通常对天气和化学物质有抵抗性的基底材料，例如高级钢、铜或铝的情况下，它们的光催化活性同样引起分解现象。例如，已经发现二氧化钛可将钢中存在的Fe3+离子还原为水可溶的Fe2+离子。基底材料和涂层间的粘结区域可因此被腐蚀，从而涂层变得不稳定并且脱落。在基底材料为铜(贵金属)和铝时已经发现了类似的情形。尤其令人惊奇的是这些材料在它们的表面上形成相对稳定的氧化物并且由此难以氧化。尽管如此，光催化活性材料明确地能够侵袭氧化铝和氧化铜以及由氧化镍和/或氧化铜制成的高级钢涂层。从现有技术出发，本专利技术的目的因此是提供一种光催化活性涂覆金属表面的方法，采用这种方法能够生成永久稳定的涂层，不会对涂层的光催化活性产生不利影响。
技术实现思路
本目的通过一种而实现，在该方法中:i)准备具有表面的基底物件，ii)将金属粘合增强层施用到基底物件的表面，iii)将由一种或多种金属氧化物组成的光催化活性层施用到粘合增强层，其中金属粘合增强层和基底物件的表面由不同的材料组成并且选择粘合增强层使得其不被光催化活性层氧化或还原。基底物件的表面优选地为金属表面，其中基底物件除了待涂覆的表面之外还可以包括其它材料，例如塑料或陶瓷。根据本专利技术由此可以想到的是，例如基底物件基本上由塑料形成但是在其表面上具有金属涂层。可以涂覆任何表面。然而优选地涂覆金属表面。金属表面优选地由铝、铜、钢，优选高级钢或这些材料的合金组成。在进一步优选的实施方式中，基底物件的金属表面由高级钢、铝或铜形成。高级钢、铝和铜是容易感染细菌的物件的最常用金属材料。然而，还可以想到其它金属作为表面材料。光催化活性材料对本领域技术人员来说是公知的。这些通常为光半导体，如果光子的能量远大于价电子和导电带(光电效应)之间的能带隙，当暴露于光时其产生电子空穴对。电子和空穴在光催化材料的表面上扩散并且在那里产生引起有机物质降解的自由基。光催化活性材料优选地选自由 Ti02，W03，SrT13, Sn02，SiC，NaTaO，ZnO，a -Fe2O3, BiVO4,TaON, Ta3N5, InTaO4和InNbO4组成的组。特别优选地光催化材料为二氧化钛，尤其是锐钛矿。选择粘合增强层以使得其不被光催化活性材料还原或氧化。粘合增强层的材料优选地选自由钛、锌、锡、镍和/或铬组成的组。钛尤其优选地作为粘合增强层的材料。然而，如果光催化活性材料不是二氧化钛，也可以考虑采用其它材料作为粘合增强层，尤其是与形成光催化活性层的金属氧化物的金属组分相对应的金属。在使用WO3作为光催化活性材料时，除了上述的材料，钨由此也可以被用作粘合增强层的材料；在BiVO4被用作光催化活性材料的情况下，除了上面给出的材料，铋或钒由此也可以被用作粘合增强层的材料。根据一个优选实施方式，采用热喷涂工艺或者采用化学或物理沉积工艺将光催化活性层施用到金属表面上，热喷涂工艺选自由冷气体喷涂、HVOF喷涂、等离子体喷涂、悬浮液喷涂组成的组；沉积工艺选自由溶胶-凝胶工艺、CVD、PVD、溅射组成的组。这里，尤其优选冷气体喷涂，其中进一步优选喷涂材料具有的横截面在5 μ m到150 μ m之间的粒径，进行喷涂的压力优选地为20bar到10bar并且在喷涂中气体的温度优选地为200°C到1200°C。根据进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
对表面进行光催化活性涂覆的方法，其中：i)预备具有表面的基底物件，ii)向所述基底物件的表面施用金属粘合增强层，iii)将由一种或多种金属氧化物组成的光催化活性层施用到所述粘合增强层上，其中所述金属粘合增强层和所述基底物件的表面由不同材料组成并且选择粘合增强层以使得所述粘合增强层不被光催化活性层氧化或还原。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.20 DE 102011083054.51.对表面进行光催化活性涂覆的方法，其中:1)预备具有表面的基底物件， ii)向所述基底物件的表面施用金属粘合增强层， iii)将由一种或多种金属氧化物组成的光催化活性层施用到所述粘合增强层上， 其中所述金属粘合增强层和所述基底物件的表面由不同材料组成并且选择粘合增强层以使得所述粘合增强层不被光催化活性层氧化或还原。2.根据权利要求1的方法，特征在于粘合增强层(7)由金属形成，该金属对应于形成光催化活性层(9)的金属氧化物的金属组分。3.根据前述任一项权利要求的方法，特征在于光催化活性层(9)由Ti02、W03、SrTi03、SnO2, SiC、NaTaO, ZnO, a -Fe2O3, BiVO4, TaON、Ta3N5, InTaO4 和 InNbO4 构成的组中的元素形成。4.根据权利要求3的方法，特征在于光催化活性层(9)由二氧化钛形成。5.根据权利要求4的方法，特征在于光催化活性层(9)由锐钛矿形成。6.根据权利要求1到3任一项的方法，特征在于粘合增强层(7)由选自由钛、锌、锡、钥、钨、钽、镍和/或铬组成的组中的元素形成。7.根据权利要求1到6任一项的方法，特征在于粘合增强层(7)由钛形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：JO·克利曼，H·古茨曼，T·克拉森，F·格特纳，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE