氧化钛光催化剂薄膜的制造方法技术

一种氧化钛光催化剂薄膜，是表面层含有氧化硅和氧化钛层的氧化钛光催化剂薄膜。以及，一种具有包含氧化硅和氧化钛的表面层的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，它具有在形成氧化钛薄膜的衬底材料上，在含硅化合物的存在下，以及在真空或气体气氛中，一边加热衬底材料，一边在氧化钛薄膜上照射受激准分子光的工序。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有在衬底材料上赋予抗菌、防污、空气净化、超亲水性等光催化剂活性的氧化钛光催化剂薄膜及其制造方法。另外，人们也知道光催化剂薄膜根据它的光反应其表面被高度地亲水化，可用于各种对镜子(浴室、汽车)、棱镜、玻璃窗等防雾化的应用。而且，人们还知道，若在建筑物外壁、汽车玻璃、窗玻璃的表面上形成光催化剂薄膜，由于该膜表面的亲水性，能够起到这样的自净作用，即，除了疏水性污垢难以附着之外，由于所述的光催化剂薄膜的亲水性，即使附着的污垢也被分解，它的污垢或它的分解物通过雨水或水洗等很容易被冲洗掉。所述光催化剂薄膜，通常将钛醇盐、乙酸钛盐等钛化合物水解，将它涂敷在衬底材料的表面，干燥后，在500℃以上烧结得到锐钛矿型氧化钛膜的方法，或通过蒸镀法形成非晶型的氧化钛层之后，将所得到的非晶型氧化钛层在400℃以上退火并成为包含锐钛矿型氧化钛薄层的方法，或将金属钛的表面在500℃以上氧化并结晶的方法，以及在将衬底材料在250℃以上加热的状态下通过射频(RF)溅射法得到锐钛矿型氧化钛膜的方法等。所述光催化剂薄膜通过接受紫外线表现它的亲水性。但是，它具有这样的特征若该光催化剂薄膜也放置在暗处，在1周左右，亲水性变弱，而疏水化了。为改善这一缺点，在日本申请号为特开平2001-98187号专利中记载着这样的光催化剂性亲水性构件，该构件在衬底材料表面形成包含碱性硅酸盐、以及用等电离点在pH5以下的无机氧化物颗粒(二氧化硅等)覆盖在表面的光催化剂性氧化钛的表面层，若在表面层除光催化剂外含有碱性硅酸盐，那么，表面将呈现水浸湿面角为20°以下高度的亲水性，同时，提高保持在暗处时的亲水维持性。另外，在日本申请号为特开平9-57912号专利中记载着通过在光催化剂半导体薄膜的上面设置二氧化硅或有机硅树脂(含有羟基)等亲水性层，得到即使在暗处经过长时间放置也具有良好的亲水性维持性的复合材料。这些方法通过二氧化硅等使氧化钛颗粒或氧化钛薄膜的表面全都被覆膜，由于表面覆膜的存在，因此存在着氧化钛颗粒或氧化钛薄膜的有机物分解活性等的光催化剂能力下降的问题。另外，为提高光催化剂活性加大光催化剂膜的膜厚是简单的解决方法，但由于氧化钛的折射率高，存在着附加了干涉色的问题，因此，不能过分地加厚。上述目的是通过提供以下的氧化钛光催化剂薄膜及其制造方法而被解决的。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的第1形态是具有包含氧化硅和氧化钛表面层的氧化钛光催化剂薄膜。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的第2形态是在所述第1形态中，所述氧化钛光催化剂薄膜在衬底材料上所形成的氧化钛光催化剂薄膜。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的第3形态是在所述第1形态中，所述氧化钛光催化剂薄膜在衬底材料上被形成，并且在所述氧化钛光催化剂薄膜和所述衬底材料之间至少设置反射防止膜和保护膜中的一种的氧化钛光催化剂薄膜。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的第4形态是在所述第1形态中，所述氧化钛光催化剂薄膜的膜厚在10～120nm的范围内或在180～230nm的范围内的氧化钛光催化剂薄膜。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第1形态是具有包含氧化硅和氧化钛的表面层的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，该制造方法具有在衬底材料上形成氧化钛薄膜的工序，以及在含有硅的化合物的存在下，在真空或气体气氛中一边加热所述衬底材料，一边在所述氧化钛薄膜上照射受激准分子光的工序。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第2形态是在所述第1形态中，所述含有硅的化合物是具有-Si-O-键的化合物的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第3形态是在所述第1形态中，所述气体气氛是还原性气体气氛或氮气体气氛的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第4形态是在所述第1形态中，所述衬底材料的加热温度在室温～300℃的范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第5形态是在所述第1形态中，所述衬底材料的加热温度在50℃～230℃的范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第6形态是在所述第1形态中，所述衬底材料是塑料衬底材料，并且衬底材料的加热温度是在室温～该塑料衬底材料的耐热温度范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第7形态是在所述第1形态中，在所述氧化钛薄膜和所述衬底材料之间设置反射防止膜的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第8形态是在所述第7形态中，所述反射防止膜是无机氧化物薄膜的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第9形态是在所述第7形态中，所述反射防止膜的折射率在1.5～2.3的范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第10形态是在所述第7形态中，所述反射防止膜的折射率在所述基片的折射率和所述氧化钛光催化剂薄膜的折射率之间，并且，用所述反射防止膜的膜厚与折射率之积表示的光学膜厚是在可见频带的中心附近波长的1/4或波长1/4的整数倍的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第11形态是在所述第7形态中，所述反射防止膜的光学厚度在110nm～160nm范围内或在330nm～480nm范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第12形态是在所述第1形态中，所述衬底材料是塑料衬底材料，并且在所述氧化钛薄膜和所述塑料衬底材料之间设置保护膜的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第13形态是在所述第12形态中，所述保护膜是无机氧化物薄膜的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第14形态是在所述第13形态中，所述无机氧化物薄膜从非晶型氧化钛薄膜、SnO2薄膜、SiO2薄膜、ITO薄膜选择一种的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第15形态是在所述第12形态中，所述保护膜的折射率在1.4～2.3的范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第16形态是在所述第12形态中，所述保护膜的折射率在所述基片的折射率和所述氧化钛光催化剂薄膜的折射率之间，并且用所述保护膜的膜厚和折射率之积所表示的光学膜厚是在可见频带的中心附近的波长的1/4或波长1/4的整数倍的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第17形态是在所述第12形态中，所述保护膜的光学膜厚在10nm～160nm范围内或在330nm～480nm范围内的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。本专利技术的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法的第18形态是在所述第1形态中，所述氧化钛薄膜通过从溅射法、电子束蒸镀法以及离子电镀法中选择一种方法形成的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法。附图说明图1(B)是表示处理后的氧化钛薄膜的XPS测定结果的曲线图。图2是将图1B的Ti-O和Si-O的复合的峰值分离成Ti-O和Si-O的峰值的曲线图。图3是将在进行实施例1的处理的前后的XPS测定结果的Ti2p3/2放大的曲线图。图4是表示在实施例1和实施例2的处理前后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化钛光催化剂薄膜，其特征在于，该薄膜具有含氧化硅和氧化钛的表面层。

【技术特征摘要】
JP 2002-1-31 2002-0231751.一种氧化钛光催化剂薄膜，其特征在于，该薄膜具有含氧化硅和氧化钛的表面层。2.如权利要求1所述的一种氧化钛光催化剂薄膜，其特征在于，所述氧化钛光催化剂薄膜在衬底材料上形成。3.如权利要求1所述的一种氧化钛光催化剂薄膜，其特征在于，在衬底材料上形成所述氧化钛光催化剂薄膜，并且在所述氧化钛光催化剂薄膜和所述衬底材料之间至少设置反射防止膜和保护膜中的一种。4.如权利要求1所述的一种氧化钛光催化剂薄膜，其特征在于，所述氧化钛光催化剂薄膜的厚度在10～120nm的范围或180～230nm的范围。5.一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法是具有包含氧化硅和氧化钛的表面层的氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，该方法具有在衬底材料上形成氧化钛薄膜的工序，以及在含硅化合物的存在下，在真空或气体气氛中，一边加热所述衬底材料，一边在所述氧化钛薄膜上照射受激准分子光的工序。6.如权利要求5所述的一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，所述含硅化合物是-Si-O-键的化合物。7.如权利要求5所述的一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，所述气体气氛是还原性气体气氛或氮气气氛。8.如权利要求5所述的一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，所述衬底材料的加热温度在室温～300℃的范围。9.如权利要求5所述的一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，所述衬底材料的加热温度在50℃～230℃的范围内。10.如权利要求5所述的一种氧化钛光催化剂薄膜的制造方法，其特征在于，所述衬底材料是塑料衬底材料，衬底材料的加热温度在室温～该塑料衬底材料的耐热温度的范围内。11.如权利要求5所述的一种氧化钛光...

【专利技术属性】
技术研发人员：大津茂，丸山达哉，圷英一，桥本和仁，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，株式会社东京大学TLO，
类型：发明
国别省市：JP[日本]