本发明专利技术的主题是包括玻璃基底的材料，所述玻璃基底在其一个面的至少一部分上配备有基于二氧化钛的光催化涂层，所述涂层最多覆盖下邻表面的15%，所述光催化涂层为互连线股的二维网络的形式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括配备有光催化涂层的玻璃基底的材料的领域。
技术介绍
众所周知，光催化涂层、特别是基于二氧化钛的涂层能赋予其所配备的基底自清洁和抗污性能。这些有利特征源自两方面的性能。首先二氧化钛能光催化，就是说在合适的辐照下，通常为在紫外线幅照下，二氧化钛能够催化有机化合物的降解反应。该光催化活性通过产生电子空穴对而在层内引发。此外，二氧化钛通过同一辐照类型的辐照时具有极其明显的亲水性。该高亲水性有时称为“超亲水性”，可使矿物质污物在水的冲刷下除去，例如雨水冲刷。这类材料、尤其是玻璃件例如在申请EP A 0850204中有说明。 二氧化钛具有高的折光指数，这导致配备有光催化涂层的基底具有高的光反射系数。在建筑物玻璃件领域这点构成为缺点，在光伏电池领域更是如此，因为在光伏电池领域要求光电材料的透射最大化，由此使对阳光辐照的所有吸收和反射最小化。然而，存在对能提供含光催化涂层的光伏电池的需求，因为污物的沉积每年能够降低光伏电池的效率约6%。该数值明显依赖于电池的地理位置。为了降低光反射系数，可以减少光催化涂层的厚度，但是这样做会损害其光催化活性。本专利技术的目的是提出结合高的光催化活性和低的光反射系数两者的基于二氧化钛的光催化材料。为此目的，本专利技术的一个主题是包括玻璃基底的材料，所述玻璃基底在其一个面的至少一部分上配备有基于二氧化钛的光催化涂层，所述涂层覆盖下邻表面的最多15%，所述光催化涂层为互连线股的二维网络的形式。本专利技术的另一个主题是得到本专利技术材料的方法。该优选方法包括以下步骤-在玻璃基底上沉积掩模层，-干燥所述掩模层，直到得到间隙(interstice)的二维网络，-在涂有掩模的基底上沉积基于二氧化钛的涂层，-除去掩模层。通过引起掩模层收缩而对其干燥，产生开裂，这会造成间隙的二维网络，所述间隙被随后沉积的二氧化钛填充。本专利技术涂层的低覆盖率使其能够相当程度地降低二氧化钛对光反射的负面影响。然而，证明更能保持高的光催化活性，因为二氧化钛的表面量可以较大，所述量部分地是由线股的高度决定。可以显示出二氧化钛光催化作用产生的自由基能够扩散到距离非常远(没有被二氧化钛覆盖)的下邻表面，可远达几微米或几十微米。因此可以赋予没有被二氧化钛覆盖的表面高的光催化活性和超亲水性。优选地，基底为玻璃片。玻璃片可以是平的或弯曲的，可以有任何类型的尺寸，特别是可大于I米。玻璃优选钠钙硅类型的，但是也可以使用其它类型的玻璃，例如硼硅酸盐玻璃或铝硅酸盐。玻璃可以是透明或超透明的，或者是染色的，例如染蓝色、绿色、琥珀色、古铜色或灰色的。玻璃片的厚度典型地为0.5-19mm，尤其是2-12mm，或甚至是4-8mm。在光伏电池领域，玻璃优选超透明的；其优选包括重量总含量最多为150ppm、或lOOppm、甚至90ppm的氧化铁，或者氧化还原比最多为O. 2，特别是O. I，甚至为O的氧化还原比。术语“氧化还原比”应理解为是指氧化亚铁(表示为FeO形式)的重量含量与氧化铁(表示为Fe2O3形式)的总重量含量之比。优选地，为了使反射最小化的目的，光催化涂层覆盖最多10%、或8%、或甚至5%的下邻表面。构成本专利技术涂层的线股网络(因此也是间隙网络)被称为“二维”，因为它主要在基底平面中扩展。如本文其它部分中更详细说明的，线股也在与基底平面正交的方向有一定的“高度”，其对应于涂层的厚度。线股优选由二氧化钛构成，所述线股形成构成本专利技术涂层的二维网络。二氧化钛优选至少部分以锐钛矿形式结晶，该形式为最具活性的形式。也可以是锐钛矿相和金红石 相的混合。二氧化钛可以是纯的或掺杂的，例如用过渡金属(例如W、Mo、V、Nb)，镧系元素离子或贵金属(例如，诸如钼或钯)掺杂，或者用氮、碳或氟原子掺杂。这些各种掺杂形式或可以提高材料的光催化活性，或可以改变二氧化钛对接近可见光或在可见光范围内的波长的带隙。互连线股的二维网络(因此还有间隙二维网络)优选为无规的和/或非周期性的。术语“线股”应理解为材料的三维沉积物，其中一个维度在基底平面中，称为“长度”，其远大于位于基底平面中的称为“宽度”的另一个维度，也大于位于与基底平面正交方向的称为“高度”的维度。线股的宽度优选为O. 5-50微米，尤其是O. 5-5微米，或甚至高达I微米。使用根据专利技术的方法时，线股的宽度对应于掩模层中干燥产生的间隙的宽度。线股高度(因此即光催化涂层的厚度)优选为5-1000纳米，尤其是10_150nm。高的线股高度可以提高涂层的光催化活性，然而不会明显增加光反射，这基本上取决于涂层所覆盖的表面。本专利技术值得注意之处在于它可以得到很厚的厚度，因此有高的光催化活性，尽管其覆盖率水平低，这与某些解决方案相反，在这些解决方案中由于极少量的材料沉积得到的是轻微覆盖的涂层。线股的高度仅仅受掩模层厚度的限制。词语“网络开口(opening)”应理解为是指没有被光催化涂层覆盖的区域，其由部分线股划定界线，并露出下邻表面。使用根据本专利技术的方法时，网络开口对应于先前干燥后由掩模层所覆盖的区域。典型地，大多数网络开口由三、四或五部分线股划定界线。优选地，至少80%、或甚至90%的网络开口由四部分线股划定界线。对于至少80%或甚至90%的网络开口，由两个相邻的线股部分在每个角落形成的角度优选60-110°，尤其是80-100°。本专利技术方法值得注意之处在于可以得到间隙，所述间隙的壁在基底表面正交或基本上正交。壁和基底表面之间形成的角度典型地为80-100°，尤其是85-95°。因此，随后沉积的二氧化钛可以容易地到达基底的表面，即使当间隙宽度极小时。因此可以得到非常细的线股，其对光反射的影响极其有限。线股的宽度和高度(因此还有间隙)通常在涂层的整个表面上是均匀的。优选地，线股最大宽度与线股最小宽度之比最高为4，最高尤其为2。类似地，网络开口的尺寸优选地相对均匀，最大开口与最小开口之间的表面积之比例优选最高为4，或最高为2。抗反射涂层优选插入在基底与光催化涂层之间，这可以进一步降低本专利技术材料的反射系数。词语“抗反射涂层”应理解为是指可以实现光反射系数低于基底的涂层。抗反射涂层通常为完全覆盖，就其覆盖基底表面全部的意义而言。在根据本专利技术的方法中，抗反射涂层因此通常在掩模层沉积之前被沉积。抗反射涂层可以由层的叠层构成，由高折光指数层与低折光指数交互形成。举例来说，它可以是含H/L/H/L类型的四个层的叠层，其中每个H (高指数)层例如为由二氧化钛或氮化硅制成，而每个L (低指数)层由二氧化硅制成。在这类干扰滤光片中，可选择层的指数和厚度，使其产生相消干扰。它尤其可以是专利申请WO 01/94989或W02007/077373中所描述的叠层。根据第二实施方案，抗反射涂层可以由折光指数低于基底的层构成。优选为二氧化硅的层，其与玻璃基板完全相容，但也可以是其它的氧化物，例如铝、锆或锡的氧化物。为 了其折光指数最小化，该涂层优选多孔的。孔隙率优选为10-80%。孔隙可以是开放的或封闭的，优选封闭的。孔优选为中孔(其平均直径为2-50nm)，或者更好是大孔(其平均直径优选50nm-100nm)。这类孔(中孔或大孔)可以使用涂层组成物质的有机金属前体(在二氧化硅层的情况下，例如正硅酸四乙酯-TE0S)和造孔剂、通过溶胶-凝胶方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：B·严，R·阿吉亚尔，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。