形成经氧化物涂覆的基材的方法技术

形成经氧化物涂覆的基材的方法，所述方法包括：在基材存在下加热预涂混合物以合成所述基材上的氧化物涂层。预涂混合物包含可溶性还原添加剂、可溶性氧化添加剂和所述基材。加热在如下温度下进行，所述温度足够高至使所述可溶性还原添加剂和所述可溶性氧化添加剂放热反应且足够低至控制所述氧化物的相和组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 与相关申请的交叉引用 本申请要求2013年1月7日提交的美国临时专利申请61/749, 815的权益，其通 过引用被全部并入本文。 专利技术背景 现有抟术简介 光催化材料可用于流体纯化。然而，纳米光催化粉末的使用存在问题，例如，需 要从被处理的流体中分离粉末。对该问题的一些响应包括：将光催化材料装载在支撑物 上，从而使从经处理的流体中分离光催化材料较容易。这可涉及下述方法，例如浸涂、注浆 (slip-casting)等。另一种方法是合成可磁分离的光催化剂。这可涉及核壳型磁性光催化 剂复合物的制备，且水纯化后，分离复合物需要磁场。这两种方法均涉及在第一个步骤中合 成光催化剂，随后涂覆在需要的基材上。此外，这类方法可涉及昂贵的仪器和化学品。 已提出一些方法来制造光催化活性涂料。通常，这些方法首先形成粉末，然后使粉 末与期望的表面结合。这些方法可具有下述问题：粉末对期望基材的粘附不足。通常，用光 催化材料涂覆基材的方法和设备包括：基于流动的操作、分批处理、聚合等。
技术实现思路
本公开涉及使无机材料附着于基材的方法。一些实施方式包括形成经氧化物涂覆 的基材的方法。所述方法包括加热反应混合物（例如，预涂混合物），所述混合物包含能够 形成氧化物材料的材料。可形成任何氧化物材料，例如用于基材的氧化物涂层或粉末状氧 化物材料。这种形成氧化物的反应混合物（例如，预涂混合物）包含可溶性还原添加剂和可 溶性氧化添加剂。形成氧化物的反应混合物中还可存在额外的添加剂。可在基材存在下加 热形成氧化物的反应混合物（例如，预涂混合物）以合成所述基材上的氧化物涂层。通常， 在如下温度下加热形成氧化物的反应混合物，所述温度足够高至使添加剂放热反应且足够 低至控制氧化物的相和组成。 -些实施方式包括，所述方法包括：在基材存在 下加热预涂混合物以合成所述基材上的氧化物涂层；其中所述预涂混合物包含可溶性还原 添加剂、可溶性氧化添加剂和基材；且其中，加热在如下温度下进行，所述温度足够高至使 所述可溶性还原添加剂和所述可溶性氧化添加剂放热反应且足够低至控制所述氧化物的 相和组成。 在一些实施方式中，光催化材料附着于基材，从而使从光催化材料所暴露的流体 中分离光催化材料较容易。 一些实施方式可使能够在三维基材上装载光催化材料。 -些实施方式可使能够附着温度敏感性金属氧化物（掺杂的或无掺杂的），同时 大幅度减少不期望副产物的产生，维持基材材料的材料特性，和/或维持材料的掺杂特性。 在一些实施方式中，氧化物材料是非金属氧化物，例如二氧化硅或Bi2O3。在一些实施方式 中，氧化物材料是金属氧化物，例如TiO2。在一些实施方式中，氧化物是非化学计量的。 -种实施方式包括使催化材料附着在基材上的原位法。 -种实施方式包括，所述方法包括：使可溶性还 原添加剂、可溶性氧化添加剂与基材表面接触；加热添加剂和基材以合成所述基材上的氧 化物涂层，加热在如下温度下进行，所述温度足够高至使添加剂放热反应且足够低至控制 金属氧化物的相和组成。 一些实施方式包括通过本文中所述的任何方法制成的附着有氧化物的基材。 -些实施方式包括形成光催化粉末的方法，所述方法包括：加热包含可溶性还原 添加剂和可溶性氧化添加剂的混合物以形成氧化物；其中，加热在如下温度下进行，所述温 度足够高至使可溶性还原添加剂和可溶性氧化添加剂放热反应且足够低至控制氧化物的 相和组成。 下文将更详细地描述这些和其它实施方式。 附图简介 图1是本文中所述方法的实施方式的示意性流程图。 图2是本文中所述实验的示意图。 图3示出了 ：与凭借仅基材的染料降解相比，凭借本文中所述经附着基材的实施 方式染料随时间的降解。 图4示出了 ：与本文中所述经附着基材的样品的实施方式相比，仅有基材的样品 的X射线衍射谱。 图5示出了 ：将附着氧化物的基材的实施方式与仅支撑物、可商购的粉末和金属 氧化物粉末的实施方式比较的漫反射光谱图。 图6示出了：附着氧化物的基材的实施方式和仅基材的实施方式的色散X射线光 谱。 专利技术详述 通常，方法包括：加热形成氧化物的反应混合物以合成氧化物，例如基材上的氧化 物涂层。形成氧化物的反应混合物（例如，预涂混合物）的组分可在能够导致氧化物形成 的任何合适温度（例如，能够导致基材上的氧化物涂层的任何合适温度）下加热。例如，在 一些实施方式中，可在约l〇〇°C至约1500°C、约100°C至约800°C、约200°C至约400°C、最低 约100°C、最低约200°C、最低约300°C、高达约800°C、高达约600°C、高达约500°C、高达约 450°C、高达约400°C、高达约375°C的温度下、或者任意这些值所限定的或之间的范围内的 任意温度下加热形成氧化物的反应混合物或预涂混合物。 放热反应期间释放的热可使反应一旦开始便能自蔓延（self propagating)。例 如，在高于至少一种添加剂的闪点的温度下加热能够启动反应，且在一些情况下，来自反应 的热能够保持反应混合物的温度高于闪点。因此，无需外部加热，反应也可持续，只要来自 反应的热保持形成氧化物的反应混合物（例如，预涂混合物）的温度高于闪点即可。以这 种方式，放热反应可持续至大致完成。这类反应可被描述为自蔓延低温合成方法。自蔓延 低温合成可比火焰合成有利，因为它可发生在液相而非气相中。此外，因为自蔓延合成可在 较低温度下发生，所以可更易于维持金属氧化物的期望相和/或名义上期望的元素。例如， 锐钛矿TiO2比金红石相更优选，因为锐钛矿相有光催化活性，而金红石相的光催化活性程 度要低得多。施加高于700°C的温度增加复合物中存在的金红石相的量。在一些实施方式 中，反应实质上全部发生在液相中。 加热可持续可允许氧化物（例如，基材表面上的氧化物涂层）形成的任何合适的 时间。在一些实施方式中，加热形成氧化物的反应混合物（例如，预涂混合物）持续约1分 钟至约400分钟、约1分钟至约40分钟、约20分钟、或者任意这些值所限定的或之间的范 围内的任意时间量。 在一些实施方式中，可在约100°C至约1500°C、约100°C至约800°C、约200°C至约 400°C、低于约800°C、低于约600°C、低于约500°C、低于约450°C、低于约400°C、或低于约 375°C的温度下加热形成氧化物的反应混合物（预涂混合物）持续约1分钟至约400分钟、 约1分钟至约40分钟、或约20分钟。在一些实施方式中，可在相同的加热条件下进行无基 材的反应以产生光催化粉末。 在阴燃温度下加热可能是有益的。阴燃温度可足够高以至于使添加剂放热反应并 足够低至实质上控制金属氧化物的相和组成。阴燃温度可引燃要燃烧的材料，该材料一旦 被引燃便自蔓延。阴燃温度可以为100°C至约800°C、约200°C至约400°C、低于约800°C、低 于约600°C、低于约500°C、低于约450°C、低于约400°C、或低于约375°C。阴燃温度可受下 述因素影响，例如添加剂材料的闪点、和/或添加剂的分解温度。在一些实施方式中，阴燃 温度和产生反应的温度未高至改变所产生材料的相。 在一些实施方式中，氧化添加剂和/或还原添加剂可以是不溶的。 在一些实施方式中，可在加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成经氧化物涂覆的基材的方法，所述方法包括：在基材存在下加热预涂混合物以合成所述基材上的氧化物涂层；其中所述预涂混合物包含可溶性还原添加剂、可溶性氧化添加剂和所述基材；且其中，加热在如下温度下进行，所述温度足够高至使所述可溶性还原添加剂和所述可溶性氧化添加剂放热反应且足够低至控制所述氧化物的相和组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊坎巴拉姆·山姆班登，拉杰什·慕克吉，拓也福村，望月周，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP