DE102008057801A1 - Schicht mit dauerhafter Hydrophilie sowie Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung der Schicht - Google Patents

Schicht mit dauerhafter Hydrophilie sowie Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung der Schicht Download PDF

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Abstract

Bei bisherigen hydrophilen Schichten auf Basis von Titandioxid (TiO2) ist eine regelmäßige Aktivierung der Schicht durch Photokatalyse mittels Strahlung notwendig, um das Bestehen der hydrophilen Oberflächeneigenschaft der Schicht gewährleisten zu können. Die Hydrophilie von TiO2-Schichten ist die Grundlage der verbesserten Reinigungseigenschaften der damit ausgerüsteten Oberflächen. Die Abdeckung der TiO2-Oberfläche mit Schmutzpartikeln, welche nicht photokatalytisch abbaubar sind, kann im Extremfall dazu führen, dass das TiO2 durch den Mangel an Strahlung seine Hydrophilie verliert. Auch bei zu hoher Belastung mit photokatalytisch abbaubaren Schmutzpartikeln kann es zum Verlust der hydrophilen Eigenschaften kommen. In diesem Fall ist eine herkömmliche Reinigung und anschließende zeitaufwendige Strahlungsaktivierung der genannten Oberflächen notwendig. Bei der erfindungsgemäßen Schicht sollen die verbesserten Reinigungseigenschaften hydrophiler Schichten auch ohne Strahlungsaktivierung dauerhaft zur Verfügung stehen. Mittels Sol-Gel-Verfahren und Wärmebehandlung wird eine Schicht auf einer zu beschichtenden Oberfläche erzeugt, wobei die Beschichtungszusammensetzung aus Titandioxidsol besteht, welches einen Zusatz einer Verbindung oder mehrerer Verbindungen von einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten Elemente enthält: Silizium, Germanium, Bor, Antimon, Bismut, Phosphor, Arsen. Die erfindungsgemäße Schicht bewirkt einen Selbstreinigungseffekt von ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schicht mit dauerhaft hydrophilem Verhalten. Die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung hergestellte Schicht kann die Reinigung von damit beschichteten Oberflächen mittels Wasser erleichtern. Das kann zum Beispiel die Oberfläche von Sanitärporzellan oder von Wandfliesen sein. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Schicht zum Zweck der Führung oder der Übertragung von Wasser oder wässrigen Lösungen zur Anwendung kommen. Das kann zum Beispiel auf biologischen Arrays der Fall sein. Ein weiterer Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Schicht sind Brennstoffzellen, bei denen diese Schicht eingesetzt werden kann, um das im Verbrennungsprozess entstehende Wasser aus der Reaktionszone zu beseitigen. Ein weiteres Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Schicht betrifft Feuchtübertragungswalzen in der Druckindustrie. Die Ausrüstung von Oberflächen mit Antibeschlageigenschaften ist ebenfalls ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Schicht.
  • Zur Erzeugung von hydrophilen Oberflächen wurde bereits mehrfach die Nutzung von TiO2-Schichten in verschiedenen Varianten vorgeschlagen.
  • Nach dem gegenwärtigen Stand des Wissens ist eine TiO2-Oberfläche im nicht kontaminierten Zustand stark hydrophil [1]. Bei Lagerung an Luft unter Ausschluss von UV-Strahlung geht hydrophiles TiO2 durch Kontamination mit hydrophobierenden organischen Luftbestandteilen in den hydrophoben Zustand über. Durch photokatalytische Oxidation mittels Strahlung oder durch starke Erwärmung können die hydrophobierenden Substanzen von der TiO2-Oberfläche beseitigt und der hydrophile Zustand des TiO2 reproduziert werden [1].
    • [1] Andrew Mills and Matthew Crow, A Study of Factors that Change the Wettability of Titania Films, International Journal of Photoenergy, Hindawi Publishing Corporation, Volume 2008, Article ID 470670, 6 pages
  • Die bisher vorgeschlagenen Anwendungen von TiO2 für hydrophile Oberflächen haben die Reproduktion des hydrophilen Zustandes mittels photokatalytischer Oxidation zur Grundlage.
  • In United States Patent Application 20050191505 wird eine photokatalytisch aktive TiO2-Schicht vorgeschlagen, welche als Antibeschlagschicht eingesetzt werden kann. Dieser Schicht kann vorteilhaft eine große Zahl von verschieden Metallen, Nichtmetallen und Verbindungen von beiden zugesetzt werden, wobei in der TiO2-Schicht ein Konzentrationsgradient der zugesetzten Elemente besteht, welcher dazu führt, dass die Oberfläche der Schicht besonders reich an TiO2 ist. Als vorteilhaft zugesetzte Nichtmetalle werden Kohlenstoff, Stickstoff Bor und Arsen aufgeführt.
  • United States Patent 6,830,785 beschreibt eine photokatalytisch wirksame Oberflächenschicht, durch welche ein Beschlagen mit kondensierendem Wasser verhindert oder verringert wird. Als verwendbare Photokatalysatoren werden TiO2, ZnO, SnO, SrTiO3, WO3, Bi2O3 und Fe2O3 vorgeschlagen. Als vorteilhafte Zusätze werden Pt, Pd, Rh, Ru, Os und Ir genannt.
  • In United States Patent Application 20050163924 wird eine Methode vorgeschlagen, mit der eine Oberfläche in den superhydrophilen Zustand überführt werden kann. Dabei wird ein Beschichtungsmaterial, welches Titanalkoxid, ein Tensid und eine Säure enthält, auf die Oberfläche aufgebracht und ein Temperschritt bei 200 bis 850°C durchgeführt. Durch UV-Bestrahlung wird ein Wasserkontaktwinkel unterhalb von 10° erhalten.
  • United States Patent 7,096,692 beschreibt eine hydrophile photoaktive Schicht, hergestellt mittels CVD, bei welcher die Hydrophilie mit Hilfe von sichtbarem Licht hergestellt werden kann. Die Schicht besteht aus TiO2 mit einer Reihe von Zusätzen, wie Cr, V, Mn, Cu, Fe, Mg, Sc, Y, Nb, Mo, Ru, W, Ag, Pb, Ni, Re.
  • Bei allen genannten Schichten wird eine regelmäßige Aktivierung der Schicht mittels Strahlung vorausgesetzt, um das Bestehen der hydrophilen Oberflächeneigenschaft der Schicht über die Einsatzdauer der Schicht gewährleisten zu können.
  • Ein wichtiger Anwendungsbereich der beschriebenen hydrophilen Schichten ist die Realisierung eines verbesserten Reinigungsverhaltens der damit ausgerüsteten Oberflächen. Die Hydrophilie bewirkt die „Unterwanderung” des auf der Oberfläche befindlichen Schmutzes durch fließendes Wasser und das Abtragen des Schmutzes mit dem Wasserstrom.
  • Der Reinigungseffekt ist im Außenbereich nur bei ausreichender Niederschlagshäufigkeit voll wirksam, bei längerer Trockenheit wird die TiO2-Oberfläche zunehmend durch nichtoxidierbare Substanzen, wie anorganischen Staub, abgedeckt. Damit wird die UV-Einstrahlung auf das TiO2 zunehmend abgeschirmt und die Wirksamkeit des Photokatalysators herabgesetzt.
  • Die Abdeckung der TiO2-Oberfläche mit Schmutzpartikeln kann im Extremfall dazu führen, dass das TiO2 durch den Mangel an UV-Strahlung seine Hydrophilie verliert.
  • Auf Grund der begrenzten Menge des pro Zeiteinheit an der Oberfläche einer photokatalytisch wirksamen Schicht durch Oxidationsprozesse umsetzbaren Materials kann es bei diesen Oberflächen bei zu hoher Belastung mit oxidierbaren Substanzen zum Verlust der hydrophilen Eigenschaften kommen.
  • Bei einer Oberfläche mit dauerhafter (stabiler) Hydrophilie treten diese nachteiligen Effekte nicht auf. Vorteile für den Anwender ergeben sich bei diesen Schichten dadurch, dass die verbesserte Reinigungsleistung hydrophiler Schichten ohne Aktivierungszeit zur Verfügung steht. Derzeit verwendete Beschichtungen zeigen außerdem eine unbefriedigende Langzeitstabilität aufgrund unzureichender mechanischer Verschleißfestigkeit.
  • Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Bereitstellung einer hydrophilen Schicht, welche die Eigenschaft der Hydrophilie dauerhaft aufweist und eine zureichende mechanische Langzeitstabilität besitzt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Beschichtungszusammensetzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die dauerhaft hydrophile Schicht nach Anspruch 10 und durch das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schicht mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Weitere spezielle oder bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung der dauerhaft hydrophilen Schicht besteht aus Titandioxidsol, welches einen Zusatz einer Verbindung oder mehrerer Verbindungen von einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten netzwerkbildenden (glasbildenden) Elemente in gelöster oder dispergierter Form enthält, wobei der Masseanteil der Elemente bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung 0,1% bis 20% beträgt: Silizium, Germanium, Bor, Antimon, Bismut, Phosphor, Arsen. Bei den Verbindungen der netzwerkbildenden Elemente kann es sich zum Beispiel um Oxide, Chloride, Nitrate, Acetylacetonate, Salze von Fettsäuren oder Naphtenate handeln.
  • Bei vergleichenden Untersuchungen zum Reinigungsverhalten von mittels Sol-Gel-Verfahren hergestellten TiO2-haltigen Schichten mit reinem Wasser wurde überraschend festgestellt, dass Schichten, welche die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen, im Unterschied zu reinen TiO2-Schichten auch ohne Aktivierung mittels Bestrahlung ihre hydrophilen Eigenschaften dauerhaft beibehalten.
  • Eine Verstärkung der hydrophilen Eigenschaften einer mit der erfindungsgemäßen Schicht versehenen Oberfläche wird erreicht, wenn die Oberfläche eine Rauheit mit einer mittleren Rautiefe im Mikrometerbereich und darunter aufweist. Eine zur Verstärkung der Hydrophilie geeignete Morphologie der mit der erfindungsgemäßen Schicht versehenen Oberfläche kann zum Beispiel durch Einbringen eines Zusatzes von Metalloxidpartikeln mit einer Partikelgröße von kleiner 1 μm in dispergierter Form in die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung erzeugt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung einer solchen Morphologie ist die Erzeugung von Poren in der Oberfläche der erfindungsgemäßen Schicht. Das kann zum Beispiel durch einen Zusatz in geringer Menge zur Beschichtungszusammensetzung geschehen, welcher während der Wärmebehandlung der Schicht beseitigt wird und Poren in der Schichtoberfläche hinterlässt. Dabei kann es sich um eine oder mehrere polymere Substanzen, wie Polyethylenglykol oder Hydroxypropylcellulose, handeln. Eine weitere Möglichkeit ist der Zusatz von Polyetherdi- und/oder -polyolen, wie Blockcopolyethern aus Ethylenoxid- und Propylenoxideinheiten, die beispielsweise von der Fa. BASF AG unter dem Handelsnamen Pluronic vertrieben werden.
  • Ausführungsbeispiel
  • Zur Herstellung eines TiO2-Sols werden zunächst 15,8 g Titanisopropoxid mit 23,9 g Tetrahydrofuran verrührt und anschließend 1,1 g HCl (37%ig) eingemischt (Lösung 1). Zu 128 g Tetrahydrofuran werden 1,2 g Wasser gegeben und verrührt (Lösung 2). Anschließend wird Lösung 2 tropfenweise unter Rühren in Lösung 1 gegeben und die Mischung 12 Stunden gerührt. Anschließend werden 0,46 g Bismut-2-ethylhexanoat, das 24 Gew.-% Bismutmetall enthält, in 10 g n-Heptan gelöst zugesetzt.
  • Diese Lösung wird durch Tauchen und Ziehen auf Glas-Substraten abgeschieden. Die Schicht wird bei 120 bis 150°C innerhalb von 30 Minuten getrocknet. Die metallorganischen Verbindungen werden anschließend bei 500°C ungefähr eine Stunde thermisch zersetzt.
  • Nach dreimaligem Beschichten erfolgt eine Umsetzung für 30 Minuten bei 560°C. Anschließend werden die Schichten innerhalb von 15 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Die so hergestellte Schicht weist ein Selbstreinigungsreinigungsverhalten auf.
  • Wenn der auf der Schichtoberfläche befindliche Schmutz Anteile enthält, welche hydrophobierende Wirkung haben, wie Ölablagerungen, weist die so hergestellte Schicht ein Leichtreinigungsverhalten auf. Dabei kann eine vollständige Reinigung ohne Anwendung von Reinigungsmitteln mittels Wasser und mäßiger mechanischer Reibung, zum Beispiel mit einem textilen Material, erfolgen.
  • In Versuchsreihen wurde das Reinigungsverhalten einer erfindungsgemäßen Schicht im Vergleich zu einer reinen TiO2-Schicht untersucht. Dazu wurden beide Schichten mit einem Modellschmutz, welcher aus einer Dispersion von 2,2 g Kolloidgraphit 43 019 (Thielmann Graphite GmbH & Co. KG) in 50 g Heptan 43019 und 0,1 g Leinöl besteht, überspült und bei Raumtemperatur getrocknet. Anschließend wurden die Proben mittels Wasserstrahl abgespült und getrocknet. Anschließend wurde auf diesen Proben der Wasserkontaktwinkel gemessen und der Rückstand des Modellschmutzes visuell beurteilt. Diese Zyklen zur Beurteilung des Reinigungsverhaltens wurden mehrfach wiederholt.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt ein Diagramm, in dem der nach jedem Reinigungszyklus auf der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Schicht mit 1,6% Bismutanteil und einer reinen TiO2-Schicht gemessene Wasserkontaktwinkel aufgetragen ist. Durch die Bestandteile des im Modellschmutz vorhandenen Leinöls kommt es zur schrittweisen Hydrophobierung der Schichtoberflächen, erkennbar am Anstieg des Wasserkontaktwinkels. Nach Erreichen eines Wasserkontaktwinkels im Bereich von 60° und darüber kommt es zur Abscheidung eines fest haftenden Rückstandes des Modellschmutzes. Es wird deutlich, dass die reine Titandioxidschicht deutlich schneller hydrophobiert wird als die erfindungsgemäße Schicht mit 1,6% Bismutanteil.
  • Bei der reinen TiO2-Schicht tritt der dunkle Modellschmutzrückstand bereits beim dritten Beschmutzungs- und Reinigungszyklus auf, bei der erfindungsgemäßen Schicht beginnt die Rückstandbildung erst beim sechsten Zyklus.
  • Im Anschluss an den sechsten Zyklus wurden beide Proben mit einem mit Wasser gesättigten Stofftuch abgewischt und getrocknet. Im Anschluss wurde bei der erfindungsgemäßen Schicht ein Wasserkontaktwinkel von 30° gemessen. Der Wasserkontaktwinkel der reinen TiO2-Schicht betrug nach gleicher Behandlung 58°.
  • Im Anschluss daran wurde mit den genannten Proben wiederum eine Messreihe mit weiteren sechs Beschmutzungs- und Reinigungszyklen durchgeführt.
  • Die reine Titandioxidschicht weist nach dem insgesamt siebenden Reinigungszyklus bereits wieder einen deutlichen Modellschmutzrückstand auf. Im Unterschied dazu kommt es bei der erfindungsgemäßen Schicht erst bei dem insgesamt zwölften Zyklus wieder zu einer geringen Abscheidung eines Modellschmutzrückstandes.
  • Nach dem insgesamt zwölften Zyklus wurden beide Proben wiederum mit einem mit Wasser gesättigten Stofftuch abgewischt und getrocknet. Der anschließend gemessene Wasserkontaktwinkel betrug bei der erfindungsgemäßen Schicht 29° und bei der reinen TiO2-Schicht 69°.
  • Die beschriebenen Versuchsergebnisse zeigen, dass der bei der Anwendung des Modellschmutzes auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Schicht aufgebrachte hydrophobierende Ölfilm mittels Abwischen mit einem mit Wasser befeuchteten Stofftuch beseitigt und auf diese Weise ein hydrophiles Verhalten dieser Schichtoberfläche hergestellt werden kann. Damit wird bei dieser Probe das Selbstreinigungsverhalten reproduziert. Bei der gleich behandelten reinen TiO2-Schicht ist es nicht möglich, auf diese Weise ein Selbstreinigungsverhalten zu reproduzieren.
  • Das beschriebene Verhalten der erfindungsgemäßen Schicht wird bisher noch nicht vollständig verstanden. Es kann angenommen werden, dass die Wasseraffinität der Oberfläche der erfindungsgemäßen Schicht stärker als die von reinem TiO2 ist, so dass adsorbierte hydrophobierende organische Substanzen im höheren Maße als bei einer reinen TiO2-Oberflächen durch Wassermoleküle verdrängt werden können.
  • 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Änderung des Wasserkontaktwinkels von erfindungsgemäßen Schichten aus TiO2 mit Zusatz von unterschiedlichen netzwerkbildenden Elementen bei Lagerung in Laborluft über 60 Tage dargestellt ist. In diesem Diagramm ist ebenfalls die Änderung des Wasserkontaktwinkels einer reinen TiO2-Schicht unter analogen Bedingungen dargestellt. Es zeigt sich, dass der Anstieg des Wasserkontaktwinkels, als dessen Ursache die Anlagerung von hydrophobierenden Bestandteilen der Luft an die Oberfläche der gemessenen Proben angenommen werden kann, bei den Schichten mit netzwerkbildenden Elementen deutlich langsamer erfolgt als bei der reinen TiO2-Schicht.
  • Bei allen Schichten erhöht sich der Wasserkontaktwinkel mit der Zeit bis zu einem „Sättigungswert”, welcher bei den hier untersuchten Schichten mit netzwerkbildenden Elementen deutlich niedriger liegt als bei der reinen TiO2-Schicht. Dabei bleibt der Wasserkontaktwinkel der Schichten mit netzwerkbildenden Elementen stabil unter 30°. Es handelt sich somit um dauerhaft hydrophile Schichten.
  • 1
    • Änderung des Wasserkontaktwinkels einer erfindungsgemäßen Schicht aus TiO2 mit 1,6% Bi und einer TiO2-Schicht ohne Zusätze bei mehrfacher Wiederholung von Behandlungsschritten zur Beurteilung des Reinigungsverhaltens
  • Behandlungsschritte:
    • (0: Zustand nach Herstellung)
    • 1 bis 6: Erster bis sechster Reinigungszyklus (Auftrag von Modellschmutz/Trocknen/Wasserspülen)
    • 7: Abwischen mit Stofftuch und Wasser
    • 8 bis 13: Achter bis dreizehnter Reinigungszyklus (Auftrag von Modellschmutz/Trocknen/Wasserspülen)
    • 14: Abwischen mit Stofftuch und Wasser
  • 2
    • Änderung des Wasserkontaktwinkels von erfindungsgemäßen Schichten aus TiO2 mit Zusatz von unterschiedlichen netzwerkbildenden (glasbildenden) Elementen bei Lagerung in Laborluft über 60 Tage
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 20050191505 [0005]
    • - US 6830785 [0006]
    • - US 20050163924 [0007]
    • - US 7096692 [0008]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Andrew Mills and Matthew Crow, A Study of Factors that Change the Wettability of Titania Films, International Journal of Photoenergy, Hindawi Publishing Corporation, Volume 2008, Article ID 470670, 6 pages [0003]

Claims (11)

  1. Beschichtungszusammensetzung zur Herstellung einer dauerhaft hydrophilen Schicht mittels Sol-Gel-Verfahren, gekennzeichnet dadurch, dass die Beschichtungszusammensetzung aus Titandioxidsol besteht, welches einen Zusatz von einem oder mehreren netzwerkbildenden Elementen in Form von Verbindungen dieser Elemente enthält.
  2. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung eine Verbindung oder mehrere Verbindungen von einem oder mehreren der nachfolgend aufgeführten netzwerkbildenden Elemente in gelöster oder dispergierter Form enthält, wobei der Masseanteil der Elemente bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Beschichtungszusammensetzung 0,1% bis 20% beträgt: Silizium, Germanium, Bor, Antimon, Bismut, Phosphor, Arsen.
  3. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung einen Zusatz von Metalloxidpartikeln mit einer Partikelgröße von kleiner 1 μm in dispergierter Form aufweist.
  4. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Metalloxidpartikeln um SiO2, TiO2 oder Al2O3 handelt.
  5. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung einen Zusatz von einer oder mehreren polymeren Substanzen, wie Polyethylenglykol oder Hydroxypropylcellulose, enthält.
  6. Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung einen Zusatz von einem oder mehreren Dispersionshilfsmitteln, wie Pluronic, enthält.
  7. Verfahren zur Herstellung einer dauerhaft hydrophilen Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass – aus einem TiO2-Sol und einer Verbindung oder mehreren Verbindungen von einem oder mehreren netzwerkbildenden Elementen eine homogene flüssige Mischung hergestellt wird, – die flüssige Mischung auf eine zu beschichtende Oberfläche aufgetragen wird, – die entstehende Schicht getrocknet wird und – die beschichtete Oberfläche einer Temperaturbehandlung unterzogen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur bei der Temperaturbehandlung mehr als 450°C, beträgt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu beschichtende Oberfläche aus Metall, Glas oder Keramik besteht.
  10. Dauerhaft hydrophile Schicht, hergestellt unter Verwendung der Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–6.
  11. Dauerhaft hydrophile Schicht nach Anspruch 10, hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7–9.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011100774A1 (de) 2010-05-04 2011-11-17 Gmbu E.V., Fachsektion Dresden Hydrophile Schicht und Verfahren zur Herstellung der Schicht

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830785B1 (en) 1995-03-20 2004-12-14 Toto Ltd. Method for photocatalytically rendering a surface of a substrate superhydrophilic, a substrate with a superhydrophilic photocatalytic surface, and method of making thereof
US20050163924A1 (en) 2002-09-17 2005-07-28 3M Innovative Properties Company Porous surfactant mediated metal oxide films
US20050191505A1 (en) 2002-07-09 2005-09-01 Institut Fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige Gmbh Substrates comprising a photocatalytic TiO2 layer
US7096692B2 (en) 1997-03-14 2006-08-29 Ppg Industries Ohio, Inc. Visible-light-responsive photoactive coating, coated article, and method of making same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6830785B1 (en) 1995-03-20 2004-12-14 Toto Ltd. Method for photocatalytically rendering a surface of a substrate superhydrophilic, a substrate with a superhydrophilic photocatalytic surface, and method of making thereof
US7096692B2 (en) 1997-03-14 2006-08-29 Ppg Industries Ohio, Inc. Visible-light-responsive photoactive coating, coated article, and method of making same
US20050191505A1 (en) 2002-07-09 2005-09-01 Institut Fuer Neue Materialien Gemeinnuetzige Gmbh Substrates comprising a photocatalytic TiO2 layer
US20050163924A1 (en) 2002-09-17 2005-07-28 3M Innovative Properties Company Porous surfactant mediated metal oxide films

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Andrew Mills and Matthew Crow, A Study of Factors that Change the Wettability of Titania Films, International Journal of Photoenergy, Hindawi Publishing Corporation, Volume 2008, Article ID 470670, 6 pages

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011100774A1 (de) 2010-05-04 2011-11-17 Gmbu E.V., Fachsektion Dresden Hydrophile Schicht und Verfahren zur Herstellung der Schicht

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