CN110099746A - 用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途 - Google Patents

用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途 Download PDF

Info

Publication number
CN110099746A
CN110099746A CN201780077436.2A CN201780077436A CN110099746A CN 110099746 A CN110099746 A CN 110099746A CN 201780077436 A CN201780077436 A CN 201780077436A CN 110099746 A CN110099746 A CN 110099746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carrier
titanium dioxide
coating
carrier material
carrier fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780077436.2A
Other languages
English (en)
Inventor
T·施那贝尔
C·哈恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rina Tox Co Ltd
Original Assignee
Rina Tox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rina Tox Co Ltd filed Critical Rina Tox Co Ltd
Publication of CN110099746A publication Critical patent/CN110099746A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0228Coating in several steps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J35/39
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0232Coating by pulverisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • B01J37/10Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/342Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electric, magnetic or electromagnetic fields, e.g. for magnetic separation

Abstract

本发明涉及一种用于将基于二氧化钛的光催化涂层无粘合剂地施加到载体材料上的方法。本发明还涉及所述涂层的用途。根据本发明将具有载液的二氧化钛悬浮液作为细气溶胶喷雾到热载体上,使得载液快速蒸发并且二氧化钛悬浮液快速烧结在载体材料上,其中使用水作为载液,其中所述载体材料在喷雾期间具有150‑250℃的温度。由此产生多孔的并且同时稳定的层用于催化剂用于有效并快速分解有害物质。

Description

用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途
本发明涉及一种用于将基于二氧化钛的光催化涂层无粘合剂地施涂到载体材料上的方法。
此外本发明涉及涂层的用途。
基于二氧化钛的光催化涂层对于多种技术应用领域具有重大的经济意义。重要的应用领域例如为制造住宅建筑中的玻璃和玻璃元件上的涂层或者汽车工业的制品用于在不同的载体材料的情况下生产超疏水性层。在制备具有高浓度二氧化钛的高活性光催化层的情况下不利的是,涂层缺乏机械稳定性。
对于二氧化钛涂层,已知的是施涂二氧化钛在挥发性溶剂例如甲醇中的悬浮液,并且随后在高温环境中烧结所述层。然而在该方法中仅可以产生具有低耐磨强度的机械不稳定的层,由此大大限制了使用领域并且必须定期更新涂层。
例如,由K.Amini,“Manufacturing dye-sensitized solar cells”已知一种涂层方法,其中将二氧化钛悬浮液作为涂层喷雾到太阳能电池上并且烧结。
为了生产持久并稳定的层的已知方法在于混入粘合剂例如水玻璃或硅氧烷。在此,不利的是,二氧化钛颗粒被所使用的粘合剂包裹并且由此光催化的涂层仅有限地起效。
此外,根据DE 10 2014 100 385 A1已知用于沉积基材的功能层的等离子体涂层方法和用于实施所述方法的装置。在此,使用大气等离子体,以及惰性载气,从而,一方面可以带来非常高的能量来在涂层材料中启动化学反应,另一方面可实现在排除空气中的氧的情况下在等离子体中的可控的化学反应。用于形成功能层的涂层材料经由供料在排除氧的情况下直接输送到在喷嘴中产生的等离子体中。
由此,可以产生非常稳定的平坦平面,但是其具有低光催化活性,因为该表面具有非常低的孔隙度。
本发明的目的在于,改善开篇提及类型的方法。此外,本发明的目的在于改善开篇提及类型的用途。
该目的所涉及的方法根据本发明通过具有权利要求1中所提及的特征的方法解决。该目的所涉及的用途根据本发明通过权利要求9中所提及的特征解决。
本发明的有利实施方案是从属权利要求的主题。
用该方法将基于液体,优选水的二氧化钛悬浮液作为细溶胶喷雾到热载体上。在此,液体快速蒸发并且二氧化钛悬浮液的二氧化钛颗粒快速烧结到载体材料上。
用该方法生产的二氧化钛层在高表面质量的同时具有高表面均匀性。相比迄今所使用的方法,将实现有效得多的光催化效果并达到高机械稳定性,特别是提供高耐磨性。令人惊讶地证实,如此所获得的二氧化钛层不仅自身稳定,特别是不可擦拭,而且特别好地粘附在载体材料上。所产生的层具有高的孔隙度,从而待处理的物质可以深入所述材料中。用所述方法产生的二氧化钛层因此特别好地适合作为多孔的并且同时稳定的层用于催化剂,用该催化剂可实现有害物质有效并快速分解。
由于悬浮液不含粘合剂,因此,光催化活性的颗粒不被粘合剂包裹。由此,相比迄今所使用的方法,实现快速并温和的涂布。
该方法的特征在于一系列优点,包括:
-省略了用于烧结的分开的加工步骤。由此,还产生星状晶体(四方锐钛矿晶体,也称为八面石)转化为金红石(经常出现的由“氧化物和氢氧化物”的矿物类构成的矿物)减少。该矿物结晶为具有化学组成TiO2的四方晶体体系,并且主要发展短棱镜至长棱镜、垂直带条晶体并且非常经常的以多合成、层状或环状的三胞、四胞和六胞形式的晶体双生体,以及颗粒至团块矿物-聚集体。
-光催化涂层的效率较高。
-可以非常精确地调节层厚度并且精细分级。
-通过快速蒸发产生多孔层,由此可以将有害物质较好地引入光催化层中,因此实现有害物质有效并快速地分解。
-所述方法可以自动进行。
-所施加的层机械稳定并耐冲洗。
-所述方法可以用于所有的直至特定的温度是稳定的载体材料。
-所述方法节约资源,因为仅使用少量二氧化钛。
所述方法的有利实施方案使用由水和份额为5至20质量%的二氧化钛颗粒构成的二氧化钛悬浮液。
因此,可以实现具有高机械强度的品质上高级的、均匀的层。
有利地使所述载体在喷雾期间达到高于载液的沸点的温度。在根据本发明使用水作为载液的情况下,温度为150至250℃。由此确保短加工时间和高效率。
在本发明的方法的有利实施方案中,通过电流流过载体材料而在载体中自身产生热。由此,还可以进一步提高涂层的品质,因为在涂覆过程期间载体温度可以保持恒定。
用该方法产生的涂层的特征在于一系列优点,包括:
-可达到的层厚度和层结合不再取决于加工速度,由此,还可以产生大面积的催化剂;
-通过精确调节温度,固化过程可以在最优条件发生,而无晶体中不受控地改性,这实现了较好的可调节性。
在涂覆不锈钢以及钝化的金属的情况下,特别是在钛的情况下,提供了另外的优点,如良好的化学耐腐蚀性以及由于低导电性而造成的高电阻用于容易地电加热以及高反射能力以较好地利用处于较深的催化剂层。
根据本发明的方法制备的在载体材料上的基于二氧化钛的涂层的用途根据本发明用于催化剂用于有害物质的分解。
以下详细阐释本发明的实施例。
该实施例阐释了由细网格化金属格栅构成的载体材料的涂层。这类格栅非常良好地适合用于处理流经的气体和液体,例如空气净化和水净化。
所述格栅由不锈钢线制成的网构成。网格宽为0.25mm并且线直径为0.16mm。金属格栅为矩形并且织在两个相对的侧上,其中电流流过所述格栅,由此所述金属格栅被加热到约200℃的温度。用商业上常规的喷枪将由水和二氧化钛粉末构成的二氧化钛悬浮液作为细溶胶喷雾到热金属格栅上。在此,水被快速蒸发并且留下的二氧化钛粉末在烧结工艺中与载体材料结合。由此在载体材料上产生均匀的二氧化钛层。重复喷雾直至达到希望的层厚度。以此方式可以产生具有高机械强度的0.5至40g/m2的层厚度。

Claims (9)

1.一种在载体材料上无粘合剂地施涂基于二氧化钛的光催化涂层的方法,其中将具有载液的二氧化钛悬浮液作为细溶胶喷雾到热载体上,使得载液快速蒸发并且二氧化钛悬浮液的二氧化钛颗粒快速烧结到载体材料上,其中使用水作为载液,其特征在于,所述载体材料在喷雾期间具有150-250℃的温度,由此产生多孔且同时稳定的用于催化剂的层,所述催化剂用于有害物质的有效并快速分解。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,所述载体材料在喷雾期间具有高于载液的沸点的温度。
3.根据前述权利要求任一项的方法,其特征在于,所述二氧化钛悬浮液具有5至20质量%的二氧化钛颗粒份额。
4.根据前述权利要求任一项的方法,其特征在于,多次重复所述方法。
5.根据前述权利要求任一项的方法,其特征在于,在所述载体材料中自身产生热。
6.根据权利要求5的方法,其特征在于,电流流过所述载体材料。
7.根据前述权利要求任一项的方法,其特征在于,使用格栅形状的载体材料。
8.根据前述权利要求任一项的方法,其特征在于,使用不锈钢材料作为载体材料,如钝化的金属或玻璃或陶瓷。
9.根据前述权利要求任一项的方法制备的在载体材料上的基于二氧化钛的涂层用于催化剂的用途,所述催化剂用于有害物质分解。
CN201780077436.2A 2016-12-15 2017-12-13 用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途 Pending CN110099746A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016225106.6A DE102016225106A1 (de) 2016-12-15 2016-12-15 Verfahren zum bindemittelfreien Aufbringen photokatalytischer Beschichtungen
DE102016225106.6 2016-12-15
PCT/EP2017/082631 WO2018109013A2 (de) 2016-12-15 2017-12-13 Verfahren zum bindemittelfreien aufbringen photokatalytischer beschichtungen und verwendung einer beschichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110099746A true CN110099746A (zh) 2019-08-06

Family

ID=60957259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780077436.2A Pending CN110099746A (zh) 2016-12-15 2017-12-13 用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11000842B2 (zh)
EP (1) EP3554686B1 (zh)
CN (1) CN110099746A (zh)
DE (1) DE102016225106A1 (zh)
WO (1) WO2018109013A2 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110368920A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 深圳市捷智信智能科技有限公司 一种二氧化钛光催化涂层的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3610338A1 (de) * 1986-03-26 1987-10-01 Kraftwerk Union Ag Plattenfoermiger katalysator
CN1159466A (zh) * 1992-07-28 1997-09-17 石原产业株式会社 氧化钛膜的制造方法
US5853866A (en) * 1993-12-10 1998-12-29 Toto Ltd. Multi-functional material with photocalytic functions and method of manufacturing same
EP1118385A1 (en) * 1998-07-30 2001-07-25 Toto Ltd. Method for producing high-performance material having photocatalytic function and device therefor
US20020025428A1 (en) * 2000-06-01 2002-02-28 Seiichi Rengakuji Titanium dioxide photocatalyst carrier and process for its production
CN1736607A (zh) * 2005-07-08 2006-02-22 清华大学 一种高催化还原活性的光催化剂的制备方法
US20090062109A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 Boyd Joel E Composite catalytic material and process for manufacture of such material
US20120019917A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 Riebel Michael J Biooptical and Biofunctional Properties, Applications and Methods of Polylactic Acid Films
CN202741002U (zh) * 2012-06-27 2013-02-20 刘智勇 一种光触媒涂层过滤网
US20160107152A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Aromate Industries Co., Ltd. Method for forming photocatalyst substrate and apparatus thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8791044B2 (en) * 2010-04-30 2014-07-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Doped titanium dioxide as a visible and sun light photo catalyst
DE102014100385A1 (de) 2014-01-15 2015-07-16 Plasma Innovations GmbH Plasmabeschichtungsverfahren zum Abscheiden einer Funktionsschicht und Abscheidevorrichtung

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3610338A1 (de) * 1986-03-26 1987-10-01 Kraftwerk Union Ag Plattenfoermiger katalysator
CN1159466A (zh) * 1992-07-28 1997-09-17 石原产业株式会社 氧化钛膜的制造方法
US5853866A (en) * 1993-12-10 1998-12-29 Toto Ltd. Multi-functional material with photocalytic functions and method of manufacturing same
EP1118385A1 (en) * 1998-07-30 2001-07-25 Toto Ltd. Method for producing high-performance material having photocatalytic function and device therefor
US20020025428A1 (en) * 2000-06-01 2002-02-28 Seiichi Rengakuji Titanium dioxide photocatalyst carrier and process for its production
CN1736607A (zh) * 2005-07-08 2006-02-22 清华大学 一种高催化还原活性的光催化剂的制备方法
US20090062109A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-05 Boyd Joel E Composite catalytic material and process for manufacture of such material
US20120019917A1 (en) * 2010-07-22 2012-01-26 Riebel Michael J Biooptical and Biofunctional Properties, Applications and Methods of Polylactic Acid Films
CN202741002U (zh) * 2012-06-27 2013-02-20 刘智勇 一种光触媒涂层过滤网
US20160107152A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 Aromate Industries Co., Ltd. Method for forming photocatalyst substrate and apparatus thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李学伟主编: "《金属材料工程实践教程》", 31 March 2014, 哈尔滨工业大学出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3554686B1 (de) 2023-09-20
US11000842B2 (en) 2021-05-11
WO2018109013A3 (de) 2018-09-07
US20200016587A1 (en) 2020-01-16
WO2018109013A2 (de) 2018-06-21
EP3554686C0 (de) 2023-09-20
EP3554686A2 (de) 2019-10-23
DE102016225106A1 (de) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Oh et al. New insight of the photocatalytic behaviors of graphitic carbon nitrides for hydrogen evolution and their associations with grain size, porosity, and photophysical properties
Toma et al. Microstructure and environmental functionalities of TiO2-supported photocatalysts obtained by suspension plasma spraying
CN101641292B (zh) 生产用于光催化剂的三氧化钨粉末的方法,用于光催化剂的三氧化钨粉末,及光催化剂产品
Vargová et al. TiO2 thick films supported on reticulated macroporous Al2O3 foams and their photoactivity in phenol mineralization
Plesch et al. Zr doped anatase supported reticulated ceramic foams for photocatalytic water purification
JP2016106025A (ja) 水系分散液とそれを用いた塗料、および光触媒膜の製造方法
Bassaki et al. Enhanced photocatalytic activity in p-NiO grafted n-TiO2 porous coatings
da Conceição et al. La0. 7Sr0. 3MnO3− δ barrier for Cr2O3-forming SOFC interconnect alloy coated by electrostatic spray deposition
CN110099746A (zh) 用于无粘合剂地施涂光催化涂层的方法以及涂层的用途
Seremak et al. Photocatalytic activity enhancement of low-pressure cold-sprayed TiO2 coatings induced by long-term water vapor exposure
Denisov et al. Role of iron and chromium in the photocatalytic activity of titanium dioxide films on stainless steel
US20220111357A1 (en) Reduction of organic compounds
CN110935441A (zh) 一种高效降解甲醛的钛基复合催化网及其制备方法
JP2015105202A (ja) 酸化チタン膜及びその形成方法
Merupo et al. Cu, Mo-doped and pristine-BiVO 4 thin films prepared by rf sputtering process for photocatalytic applications
JPH10130887A (ja) 多孔質酸化チタン皮膜の製造方法及び多孔質酸化チタン皮膜及び窒素酸化物ガス分解用光触媒
JP2005132944A (ja) 光触媒粒子固定用塗布剤、光触媒粒子固定方法及び光触媒担持部材。
RU2477257C1 (ru) Композиция на основе нанокристаллического диоксида титана, способ ее изготовления и способ применения композиции для получения фотокаталитического покрытия на стекле
JP3825391B2 (ja) 光触媒前駆体ゾルの製造方法、並びに光触媒体及びその製造方法
JP5532504B2 (ja) 光触媒素子
JPH11157966A (ja) 光触媒機能を有する陶磁器及びその製造方法
CN115125568B (zh) 一种大面积镍基电催化剂薄膜及其制备方法与应用
KR101339970B1 (ko) 분무열분해법을 이용한 크롬과 탄탈럼 원소가 도핑된 스트론튬 티탄산 광촉매 입자의 제조방법
KR101519563B1 (ko) 가시광 감응성 바나디아-티타니아 광촉매의 제조방법
Torabi Merajin et al. Performance of WO3 nanoparticles in photocatalytic conversion of greenhouse gases under visible light irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination