具有改进表面性质的二氧化钛层制造技术

本发明专利技术涉及基于溶胶－凝胶体系的热催化活性二氧化钛涂料，该涂料的特征在于含有产生结构的组分和／或由产生结构的方法制成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进表面性质的二氧化钛层对于在汽车技术中和在发电厂技术中的许多应用，污物沉积(烃类，油，粉尘，等等)持续不利地影响组件例如传感器、喷射器、岡门、涡轮机或气体和空气压缩机的功能。因此建议提供此类组件，它在操作过程中通常暴露于20(TC到600。C的温度环境且具有涂层，该涂层具有热诱导的自清洁作用。在很多情况下必须考虑的是，对于可靠性、使用期限、有害物质散发的减少和提高效率而言的显著改进是以这一方式实现的。降解^且只有少数的此类涂料在目前可、供使用。 ''、在现有技术中使用的许多涂料是以金属氧化物为基础的。例如，用于内燃^L的进口阀的DE 101 3067 3中的五氧化二钒涂料为大家所熟知。DE 199 153 77描述用于除臭的过渡金属(锰，钴，铈)氧化物的混合物。作为光催化的活性材料，二氧化钛已描述在D. Bahnemann"Photocatalytic water treatment-solar energy applications", Solar Energy(2004), Vol.77,第445.459页中。本专利技术的目的因此是发现二氧化钛涂料，它也能够以热诱导的催化方式工作。该目的是通过本专利技术权利要求1的二氣化钛涂料和权利要求10的方法来实现的。据此，建议了以溶胶-凝胶体系为基础的热催化活性二氧化钛涂料，特征在于该二氧化钛涂料含有至少 一种产生结构的组分和/或利用至少一种产生结构的方法生产。在本专利技术的意义上的术语"二氧化钛涂料，，尤其指或包括含有二氧化钛作为主要組分的涂料-排除可能存在的至少 一种产生结构的组分。其中，该涂料的》70%，更优选》80%，和最优选>90%至《100由二氧化钬组成。4在本专利技术的意义上的术语"以溶胶-凝胶体系为基础"尤其指或包括利用含有溶胶-凝胶步骤的方法和优选是就此而言利用以下所示的方法生产二氧化钛涂料。在本专利技术的意义上的术语"产生结构的组分"尤其指或包括能够增加二氧化钛涂料的活性表面的各组分。在本专利技术的意义上的术语"产生结构的方法"尤其指或包括利用含有结构化步骤的方法生产二氧化钛涂料，通过所述步骤尤其和就此而言优选会增大二氧化钛涂料的活性表面。借助于这种根据本专利技术的二氧化钛涂料， 一 个或多个下列优点能够在本专利技术内的许多应用中实现-与基于贵金属组分的催化剂相比，根据本专利技术的涂料特征在于简单和节约材料的制备和涂覆，它避免了复杂的过程如真空镀覆(CVD/PVD)。-大型基材(例如发电厂中压缩机的组件)在现场的后续涂覆在很多情况下是可能的。-在许多应用中，所生产的二氧化钛涂层的厚度至多是几个微米。因此，它基本上不受热应力的影响且仅仅轻微地影响组件尺寸和耐受性。本专利技术的优选实施方案特征在于二氧化钛涂料被施涂于预结构化的基材上。其被证明适合于在本专利技术内的许多系列的应用，因为以这一方式根据本专利技术的二氧化钛涂料能够在很多情况下以特别简单的方式获得。术语"预结构化"可包括基材(其上施涂有根据本专利技术的二氧化钛涂料)通过尤其是如下所述的工艺步骤被结构化。然而，对于在本专利技术内的一些应用(例如下面的实施例，但不限于这些实施例)，发现该基材可按照合适的方式"本身自动地(von sichaus)，，预结构化。然而，这必须主要在本专利技术的二氧化钛涂料被施涂之前#皮确定。本专利技术的 一个优选实施方式特征在于预结构化的基材的粗糙度是>50 nm到《100iuM。在本专利技术的^[艮多情况和应用中已经发现，该粗糙度特别适合于获得本专利技术的二氧化钛涂层。优选预结构化的基材的粗糙度是> 100 nm至《50nm,更优选》200 nm到《10 ju m。本专利技术的一个优选实施方式特征在于该预结构化的基材是利用冲压、辗压和/或湿化学法和/或等离子体蚀刻方法来预结构化的。这特别是对于其中基材没有以合适的方式"本身自动地，，预结构化的本专利技术许多应用来说是优选的。本专利技术的 一个优选实施方式特征在于二氧化钛涂料含有产生结构的金属氧化物颗粒。对于本专利技术内的许多应用已经发现，以这种方式根据本专利技术的二氧化钛涂料能够以特别简单的方式获得。在本专利技术的意义上的术语"产生结构的金属氧化物颗粒"尤其指或包括颗粒形式的所有金属氧化物，它们能够增大二氧化钛涂料的活性表面。其中，金属氧化物与二氧化钛的(摩尔)比率优选是> 1:1至《1000:1,更优选>10:1至<100:1。这对于在本专利技术中的许多应用已经证明是有利的。本专利技术的一个优选实施方式特征在于所述产生结构的颗粒具有>50 nm到《50 ju m的平均粒度。这对于在本专利技术中的许多应用已经特别证明是有利的。所述产生结构的颗粒优选具有>80 nm至《20j^m,更优选》100nm至《lOmm的平均粒度。本专利技术的一个优选实施方式特征在于所述产生结构的颗粒选自于含有Si02, A1203, Zr02, Ti02,勃姆石(a-AIO(OH)),层状硅酸盐，Ce〇2, Fe203， MnO, Mn304或它们的混合物的材4+。本专利技术的一个优选实施方式特征于二氧化钛涂料被施涂于预结构化的基材上，该基材具有产生结构的颗粒，尤其是产生结构的金属氧化物颗粒，优选如在本专利技术内所述。在本专利技术的意义上的术语"产生结构的颗粒"尤其指或包括颗粒形式的全部材料，它们能够增大二氧化钛涂料的活性表面。本专利技术的 一个优选实施方式特征在于该预结构化的基材具有颗粒，该颗粒含有选自于Si02， A1203, Zr02, Ti02,勃姆石(a -AIO(OH)),层状硅酸盐，Ce02, Fe203, MnO, Mn304或它们的混合物的材料。其中，产生结构的颗粒与二氧化钛的(摩尔)比率优选是>1:1至《1000:1,更优选> 10:1至《100:1。这对于在本专利技术中的许多应用已经证明是有利的。本专利技术的一个优选实施方式特征在于所述产生结构的颗粒具有>50 nm到《50 ym的平均粒度。这对于在本专利技术中的许多应用已经特别证明是有利的。优选地，所述产生结构的颗粒具有》80nm至《20ium，更优选>100 nm至《10 m m的平均粒度。令人吃惊地发现，以这一方式预结构化的基材不仅对于以Ti02涂料为基础的体系，而且对于以其它材料为基础的涂料都能够提高这些涂料的性能。产生结构的颗粒(尤其如在本专利技术中所述)在预结构化的基材上的使用因此具有固有的专利技术重要性。在这一对于许多应用已证明是有利的优选实施方式内因此不是二氧化钛，而是基材和/或Ti02前体溶液具有产生结构的颗粒。然而，本领域中的每一个技术人员会立即认识到，具有颗粒如二氧化钛的基材的组合在本专利技术中也是可能的并且同样地代表本专利技术的优选实施方式。本专利技术的一个优选实施方式特征在于二氧化钛涂料溶液通过溶胶-凝胶法制备并且通过湿化学方法来施涂。在本专利技术的意义上的术语"溶胶-凝胶法"尤其指或包括其中金属前体材料(尤其金属卣化物和/或金属醇盐)在溶液中进行水解和后续缩合的全部方法。另外，本专利技术涉及生产热催化活性二氧化钛涂料的方法，其特征在于该方法是以溶胶-凝胶过程为基础并且包括至少 一个产生结构的步骤和/或添加至少一种产生结构的组分。在本专利技术的意义上的术语"溶胶-凝胶过程"尤其指或包括其中金属前体材料(尤其金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
以溶胶－凝胶体系为基础的热催化活性二氧化钛涂料，特征在于该二氧化钛涂料含有至少一种产生结构的组分和／或利用至少一种产生结构的方法生产。

【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：F埃德，HD福伊希特，R根斯勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]