DE102009012461A1 - Metallic carrier body such as metal sheet or strip useful as pollutant-reducing component in building construction and civil engineering, comprises patina layer applied on the carrier body, where the patina layer contains metal compounds - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kupferhaltigen metallischen Trägerkörper, umfassend eine auf dem Trägerkörper angeordnete Schicht, wobei die Schicht eine Metallverbindung und Titandioxid enthält und wobei 3 bis 100% der Oberfläche der Schicht von Titandioxid gebildet sind. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des metallischen Trägerkörpers als schadstoffreduzierendes Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung des metallischen Trägerkörpers.The The present invention relates to a copper-containing metallic Carrier body, comprising one on the carrier body arranged layer, wherein the layer is a metal compound and Titanium dioxide contains and wherein 3 to 100% of the surface the layer of titanium dioxide are formed. The invention relates Furthermore, the use of the metallic carrier body as a pollution-reducing component and a method for the production of the metallic carrier body.
Im Stand der Technik ist bekannt, dass TiO2 (insbesondere in der Anatas- oder der Brookit-Modifikation) bei Bestrahlung mit UV-Licht bzw. Tageslicht photokatalytisch wirksam ist und zur Reinigung von Abwasser und Luft verwendet werden kann.It is known in the prior art that TiO 2 (in particular in the anatase or brookite modification) is photocatalytically active on irradiation with UV light or daylight and can be used for the purification of wastewater and air.
Die
Im Stand der Technik sind bereits Dachpfannen bzw. Dachsteine bekannt, die an der Oberfläche TiO2-Partikel enthalten. Durch die TiO2-Partikel wird an der Oberfläche dieser Produkte durch die Einwirkung von Tageslicht photokatalytisch Stickoxid NOx in unschädliche Stoffe wie NO3 – umgewandelt. NOx entsteht beispielsweise bei der Verbrennung von Öl und Gas in Heizungen, Kraftwerken und Fahrzeugen und verschärft die Schadstoffbelastung besonders im urbanen Raum.Roof tiles or roof tiles which contain TiO 2 particles on the surface are already known in the prior art. By means of the TiO 2 particles, photocatalytic nitrogen oxides NO x are converted into harmless substances such as NO 3 - on the surface of these products by the action of daylight. For example, NO x is produced during the combustion of oil and gas in heating systems, power plants and vehicles and exacerbates pollution, especially in urban areas.
Im Stand der Technik ist ferner bekannt, dass durch TiO2 auch organische Substanzen photokatalytisch zersetzt werden können. Beispiele dafür sind der Abbau von Benzol und Aldehyden.It is also known in the prior art that organic substances can also be decomposed photocatalytically by TiO 2 . Examples include the degradation of benzene and aldehydes.
Gerade in der modernen Architektur wird heutzutage sehr viel Metall verbaut. Insbesondere besitzen aber auch sehr viele alte Häuser Metalldächer, insbesondere Kupferdächer. Um die Umweltbelastung durch Verbrennung fossiler Rohstoffe in Heizungen, Kraftwerken und Fahrzeugen zu verringern, wäre es demnach vorteilhaft, auch solche Bauwerksflächen mit katalytisch aktivem TiO2 zu belegen, die über keinen keramischen oder mineralischen Trägerkörper, sondern über einen metallischen Trägerkörper verfügen. Allerdings ist die Haftung von TiO2 auf Metallen schwierig zu realisieren, so dass insbesondere im Außenbereich eine TiO2-Beschichtung mit photokatalytisch wirksamen Partikeln gegebenenfalls keine ausreichende Lebensdauer besitzt.Especially in modern architecture a lot of metal is used nowadays. In particular, but also have many old houses metal roofs, especially copper roofs. In order to reduce the environmental impact of burning fossil fuels in heating systems, power plants and vehicles, it would therefore be advantageous also to prove such building surfaces with catalytically active TiO 2 , which have no ceramic or mineral carrier body but a metallic carrier body. However, the adhesion of TiO 2 to metals is difficult to realize, so that, especially outdoors, a TiO 2 coating with photocatalytically active particles may not have a sufficient lifetime.
Titanzink
ist eine im Stand der Technik bekannte Zn-Legierung für
das Bedachungswesen, die gemäß
TiO2 wird auch als Pigment in Lacken und Farben verwendet, die u. a. auch auf Metallblechen angewendet werden, beispielsweise in weißen Lacken bei Autoblechen. Die Partikel sind hierbei in eine Matrix aus organischen Bindematerialien eingebettet und gelangen damit nur sehr eingeschränkt oder gar nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt. Der Beitrag zu photokatalytischen Reaktionen mit der Umgebungsluft ist daher stark eingeschränkt. Derzeit wird versucht, den photokatalytischen Effekt in solchen Lacken nutzbar zu machen, indem Lackbindersysteme mit TiO2-Partikeln entwickelt werden, die sich unter UV-Einwirkung teilweise zersetzen und so die Oberfläche von TiO2-Partikeln für photokatalytische Reaktionen mit der Umgebungsluft vergrößern. Ein Nachteil bei diesem System ist, dass die für Reaktionen mit der Umgebungsluft benötigte freiliegende Oberfläche der TiO2-Partikeln nicht von Anfang an vorhanden ist, sondern erst nach der Umwandlung der Lackoberfläche unter Licht- oder UV-Strahlung mit entsprechend großem Zeitbedarf zur Verfügung steht und zudem immer noch nicht ausreichend groß ist.TiO 2 is also used as a pigment in lacquers and paints, which are also used on metal sheets, for example, in white paints in automotive plates. In this case, the particles are embedded in a matrix of organic binding materials and thus come into contact with the ambient air only to a limited extent or not at all. The contribution to photocatalytic reactions with the ambient air is therefore very limited. An attempt is currently being made to utilize the photocatalytic effect in such paints by developing paint binder systems with TiO 2 particles, which partially decompose under UV action and thus increase the surface of TiO 2 particles for photocatalytic reactions with the ambient air. A disadvantage with this system is that the exposed surface of the TiO 2 particles required for reactions with the ambient air is not present from the beginning, but is available only after the conversion of the paint surface under light or UV radiation with correspondingly large time requirements and still not big enough.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb in der Bereitstellung eines metallischen Baumaterials, das eine ausreichende Haftung von TiO2 bietet und eine ausreichend große katalytisch aktive Oberfläche aufweist.The object of the present invention was therefore to provide a metallic building material which provides sufficient adhesion of TiO 2 and has a sufficiently large catalytically active surface.
Die Aufgabe wurde gelöst durch einen metallischen Trägerkörper, welcher aus einer Metalllegierung besteht, die mindestens 0,01 Gew.-% Kupfer enthält, umfassend eine auf dem Trägerkörper angeordnete Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht als Metallverbindung Kupfersalz und/oder Kupferoxid und/oder Kupferhydroxid und/oder intermetallische Phasen von Zinn und Kupfer und/oder Zinn-Kupfer-Verbindungen und Titandioxid enthält und wobei 3 bis 100% der Oberfläche der Schicht von Titandioxid gebildet sind.The Task was solved by a metallic carrier body, which consists of a metal alloy containing at least 0.01% by weight Contains copper, comprising one on the carrier body arranged layer, characterized in that the layer as Metal compound copper salt and / or copper oxide and / or copper hydroxide and / or intermetallic phases of tin and copper and / or tin-copper compounds and titanium dioxide and wherein 3 to 100% of the surface the layer of titanium dioxide are formed.
Mit der Oberfläche im Sinne dieser Erfindung ist die für ein fluides Medium, beispielsweise Luft, zugängliche Oberfläche gemeint.With the surface in the context of this invention is the for a fluid medium, such as air, accessible surface meant.
Das entsprechende Metall des Oxids, Hydroxids und/oder Salzes entspricht dabei bevorzugt dem Metall des metallischen Trägerkörpers. Der Anteil der Metallverbindung in der Schicht beträgt vorzugsweise 40 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 99 Gew.-% und besonders bevorzugt 90 bis 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht.The corresponding metal of the oxide, hydroxide and / or salt corresponds preferably the metal of the metallic carrier body. The proportion of the metal compound in the layer is preferably 40 to 99 wt .-%, preferably 60 to 99 wt .-% and especially preferably 90 to 99 wt .-%, based on the total weight of the layer.
Es wurde überraschender Weise festgestellt, dass der photokatalytische Effekt bereits bei sehr geringen Anteilen von Kupferionen oder Kupferatomen in der Schicht sehr ausgeprägt ist, wobei die Kupferionen oder Kupferatome, die insbesondere in patinierten Kupfererzeugnissen aber auch in verzinnten Kupfererzeugnissen ausreichen, wenn in dem Trägerkörper oder der Zinnschicht ein bestimmter Mindestanteil von Kupfer enthalten ist. Die Untergrenze wird bei 0,01 Gew.-% Kupfer gesehen. Bevorzugt werden höhere Kupferanteile von mehr als 0,05 Gew.-%, insbesondere Kupferanteile von mehr als 0,5 Gew.-%.It it was surprisingly found that the photocatalytic Effect even at very low levels of copper ions or copper atoms in the layer is very pronounced, with the copper ions or copper atoms, especially in patinated copper products but also in tinned copper products are sufficient, if in the Carrier body or the tin layer a certain Minimum amount of copper is included. The lower limit is added 0.01 wt .-% copper seen. Preference is given to higher copper shares of more than 0.05 wt .-%, in particular copper content of more than 0.5 Wt .-%.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die auf dem Trägerkörper angeordnete Schicht eine Patinaschicht.In Another preferred embodiment is on The carrier body arranged layer a Patina layer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Patinaschicht eine Kupfer-Patinaschicht. Dabei ist die Metallverbindung bevorzugt Kupferoxid, Kupferhydroxid und/oder ein Kupfersalz oder Mischungen davon. Bei dem Kupfersalz kann es sich beispielsweise um Kupfercarbonat, Kupfersulfat, Kupferchlorid, Kupferhydroxid sowie deren Gemische handeln, ferner um Salze der Harnsäure (Urate) sowie Salze anderer organischer und zum Teil auch anorganischer Säuren (basische Kupferverbindungen).In In a particularly preferred embodiment, the patina layer is a copper patina layer. In this case, the metal compound is preferably copper oxide, Copper hydroxide and / or a copper salt or mixtures thereof. at the copper salt may be, for example, copper carbonate, copper sulfate, copper chloride, Copper hydroxide and mixtures thereof, also salts of Uric acid (urates) and salts of other organic and Part of inorganic acids (basic copper compounds).
Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, dass das Titandioxid in Form von Partikeln in der Schicht vorliegt.According to the invention further preferred that the titanium dioxide in the form of particles in the layer is present.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorzugsweise der Durchmesser D der Partikel größer als die Dicke S der Schicht. Das Verhältnis D:S liegt etwa im Bereich von 1,02 bis 1,5, bevorzugt 1,1 bis 1,4.In An embodiment of the invention is preferably the Diameter D of the particles larger than the thickness S of the layer. The ratio D: S is approximately in the range from 1.02 to 1.5, preferably 1.1 to 1.4.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser D der Partikel kleiner als die Dicke S der Schicht. Das Verhältnis D:S liegt dabei etwa bei 0,002 bis 0,9, bevorzugt 0,01 bis 0,8.In Another preferred embodiment is the diameter D of the particles smaller than the thickness S of the layer. The relationship D: S is about 0.002 to 0.9, preferably 0.01 to 0.8.
In noch einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der auf dem Trägerkörper angeordneten Schicht zu zumindest 95%, insbesondere zu 100% von Titandioxid gebildet. Vorzugsweise liegt das Titandioxid als Film auf einer Schicht aus Metallverbindungen mit Cu(I)-Oxid und/oder Cu(II)-Oxid vor, deren Schichtdicke 400 nm nicht überschreitet.In Still another preferred embodiment is the surface the layer arranged on the carrier body at least 95%, in particular 100% formed by titanium dioxide. The titanium dioxide is preferably in the form of a film on a layer Metal compounds with Cu (I) oxide and / or Cu (II) oxide, whose Layer thickness does not exceed 400 nm.
In der für fluide Medien zugänglichen Oberfläche beträgt der Anteil der Metallverbindung vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht.In the surface accessible to fluid media the proportion of the metal compound is preferably 0.1 to 1.0 wt.%, preferably 0.01 to 0.1 wt.%, more preferably less than 0.01 wt .-%, based on the total weight of the layer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht und/oder der Titandioxidfilm transparent.In Another preferred embodiment is the layer and / or the titanium dioxide film transparent.
In noch einer weiter bevorzugten Ausführungsform enthält die Schicht und/oder der Titandioxidfilm Mikrorisse.In still another preferred embodiment the layer and / or the titanium dioxide film microcracks.
Die auf dem Trägerkörper angeordnete Schicht kann ferner eine Kupfer enthaltende Zinnbeschichtung sein.The arranged on the carrier body layer can further, a copper-containing tin coating.
Der erfindungsgemäße metallische Trägerkörper eignet sich als schadstoffreduzierendes Bauteil, insbesondere als Bauteil im Hoch- und Tiefbau als Bedachung oder als Fassadenverkleidung.Of the Inventive metallic carrier body is suitable as a pollution-reducing component, in particular as Component in building construction and civil engineering as roofing or as facade cladding.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Trägerkörpers, umfassend das Erzeugen einer Schicht, enthaltend eine kupferhaltige Metallverbindung und Titandioxid, auf einem Trägerkörper.object The invention is also a method for producing a metallic Carrier body, comprising the production of a layer, containing a copper-containing metal compound and titanium dioxide, on a carrier body.
Als metallischer Trägerkörper im Sinne dieser Erfindung soll ein metallischer Trägerkörper verstanden werden, der sich insbesondere im Bauwesen, beispielsweise zur Bedachung oder Fassadenverkleidung eignet. Bevorzugt besteht der metallische Trägerkörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, beispielsweise aus einer CuAl-, oder SnCu-LegierungBesonders bevorzugt ist ferner eine Kombination eines Trägerkörpers aus Kupfer oder eine Kupferlegierung, die mit einer kupferhaltigen Zinnlegierung beschichtet ist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem metallischen Trägerkörper um ein Blech oder Band. Das Blech oder Band kann beispielsweise eine Dicke von 0,2 bis 0,8 mm, bevorzugt 0,25 bis 0,75 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,6 mm Dicke besitzen.As a metallic carrier body in the context of this invention is to be understood a metallic carrier body, which is particularly in construction, for example, for roofing or facades fairing is suitable. The metallic carrier body preferably consists of copper or a copper alloy, for example of a CuAl or SnCu alloy. Particularly preferred is also a combination of a carrier body of copper or a copper alloy which is coated with a copper-containing tin alloy. Particularly preferably, the metallic carrier body is a metal sheet or strip. The sheet or strip may, for example, have a thickness of 0.2 to 0.8 mm, preferably 0.25 to 0.75 mm, particularly preferably 0.3 to 0.6 mm in thickness.
Die Schicht, welche die Metallverbindung enthält, kann sich einerseits durch natürliche Witterungseinflüsse auf dem Metallträgerkörper bilden, kann aber auch künstlich, d. h. werksseitig, erzeugt werden. Beispielsweise ist bei Kupfer und Kupferlegierungen bekannt, dass sich im Laufe der Zeit eine Patina-Schicht bildet, welche auch synthetisch auf einem Kupferblech oder einer Kupferlegierung erzeugt werden kann. In diesem Fall handelt es sich bei der auf dem Träger angeordneten Metallverbindung um eine Kupferverbindung, wobei hier komplexe Mischungen von Kupfersalzen, Kupferoxiden und Kupferhydroxiden entstehen. Im einfachsten Fall kann eine Patina-Schicht erzeugt werden, indem eine Reaktionslösung auf Kupfer oder eine Kupferlegierung aufgetragen wird, welche in der Lage ist, eine Kupferoxidschicht bzw. eine Patina zu bilden. Methoden zum Patinieren sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise das Auftragen von Lösungen, enthaltend Kupfersalze und/oder Ammoniumverbindungen.The Layer containing the metal compound may be on the one hand by natural weather conditions can form on the metal carrier body, but can also artificial, d. H. factory-generated. For example is known for copper and copper alloys that are in the course of the time forms a patina layer, which is also synthetic a copper sheet or a copper alloy can be produced. In this case, it is located on the carrier Metal compound to a copper compound, in which case complex mixtures arise from copper salts, copper oxides and copper hydroxides. in the In the simplest case, a patina layer can be created by a reaction solution applied to copper or a copper alloy which is capable of a copper oxide layer or a patina to build. Methods for patinating are known in the art, for example the application of solutions containing copper salts and / or Ammonium compounds.
Das Titandioxid liegt in der auf dem Trägerkörper angeordneten Schicht, vorzugsweise in Form von Partikeln vor. Entscheidend für die photokatalytische Aktivität des Titandioxids ist, dass dieses mit der Umgebungsluft in Kontakt treten kann und somit die Umwandlung von Luftschadstoffen erfolgen kann. Dies kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass der Durchmesser D der Partikel größer als die Dicke S der Schicht ist. Dabei kann das Verhältnis D:S etwa im Bereich 1,02 bis 1,5 gewählt werden. Die Partikelgröße beträgt bevorzugt 2 nm bis 40 μm, besonders bevorzugt 2 nm bis 100 nm. In diesem Fall ist die Dicke der Schicht bevorzugt etwa 1,96 nm bis etwa 39,2 μm, besonders bevorzugt etwa 1,96 nm bis etwa 98 nm. Die Oberfläche der TiO2-Partikel, d. h. die Oberfläche der unbedeckten und die für ein Fluid freie zugängliche Oberfläche beträgt vorzugsweise 3 bis 70%, besonders bevorzugt > 40 bis 60% und insbesondere etwa 50% der Oberfläche der Schicht.The titanium dioxide is present in the layer arranged on the carrier body, preferably in the form of particles. Crucial for the photocatalytic activity of titanium dioxide is that this can come into contact with the ambient air and thus the conversion of air pollutants can take place. This can be achieved according to the invention in that the diameter D of the particles is greater than the thickness S of the layer. The ratio D: S can be chosen approximately in the range of 1.02 to 1.5. The particle size is preferably 2 nm to 40 μm, more preferably 2 nm to 100 nm. In this case, the thickness of the layer is preferably about 1.96 nm to about 39.2 μm, more preferably about 1.96 nm to about 98 nm The surface area of the TiO 2 particles, ie the surface of the uncovered and the fluid-free accessible surface is preferably from 3 to 70%, more preferably> 40 to 60% and in particular about 50% of the surface of the layer.
Das Einbringen der TiO2-Partikel erfolgt in dieser Ausführungsform bevorzugt während oder im Anschluss an den Patinier-Prozess, in dem z. B. entweder eine TiO2-Suspension aufgesprüht oder eine TiO2-Suspension mit einer Reaktionslösung zur Patinierung aufgebracht wird. Die TiO2-Partikel ragen durch diese Aufbringungsarten aufgrund ihrer Größe aus der Patina-Schicht heraus und stehen damit für photokatalytische Reaktionen zur Verfügung. Zudem kann die Luft auch in die Patinaschicht diffundieren und auch dort mit TiO2, das nicht aus der Schicht herausragt, reagieren.The introduction of the TiO 2 particles is carried out in this embodiment, preferably during or after the Patinier process in which z. B. sprayed either a TiO 2 suspension or a TiO 2 suspension is applied with a reaction solution for patination. Due to their size, the TiO 2 particles protrude out of the patina layer due to their size and are therefore available for photocatalytic reactions. In addition, the air can also diffuse into the patina layer and also react there with TiO 2 , which does not protrude from the layer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Durchmesser D der Partikel kleiner als die Dicke S der Schicht, wobei das Verhältnis D:S etwa 0,002 bis 0,9, bevorzugt 0,01 bis 0,8, ist. In diesem Fall erfolgt das Einbringen der TiO2-Partikel zu einem Zeitpunkt, wenn sich bereits ein Teil der Patinaschicht gebildet hat. Die Partikel, die kleiner als die Patina-Schicht sind, befinden sich dadurch vorwiegend an der Oberfläche der Schicht. Auch in diesem Fall kann gewährleistet werden, dass eine genügend große Oberfläche (bevorzugt 3 bis 70% besonders bevorzugt > 40 bis 60%, insbesondere etwa 50%) als photokatalytisch reaktive Komponente zur Verfügung stehen. Die Partikelgröße in diesem Fall beträgt bevorzugt 2 nm bis etwa 10 μm und die Schichtdicke beträgt bevorzugt > 20 bis 400 μm, besonders bevorzugt 40 bis 200 μm.In a further embodiment of the invention, the diameters D of the particles are smaller than the thickness S of the layer, wherein the ratio D: S is about 0.002 to 0.9, preferably 0.01 to 0.8. In this case, the introduction of the TiO 2 particles takes place at a time when part of the patina layer has already formed. The particles, which are smaller than the patina layer, are thus predominantly on the surface of the layer. Also in this case it can be ensured that a sufficiently large surface (preferably 3 to 70% particularly preferably> 40 to 60%, in particular about 50%) are available as a photocatalytically reactive component. The particle size in this case is preferably 2 nm to about 10 μm and the layer thickness is preferably> 20 to 400 μm, more preferably 40 to 200 μm.
Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Teilchengröße der Partikel durch das Debeye-Scherrer-Verfahren in Zusammenhang mit der Röntgenbeugung und der damit verbundenen Rietveld-Verfeinerung.Preferably the determination of the particle size of the particles takes place by the Debeye-Scherrer method in the context of X-ray diffraction and the associated Rietveld refinement.
Das
von Peter Debeye und Paul Scherrer sowie unabhängig davon
von Albert Hull entwickelte Verfahren arbeitet nicht mit Einkristallen,
sondern mit pulverförmigen Proben. Das Pulver besteht aus
einer Reihe zufällig angeordneter Kristallite, so dass
auch die Netzebenen zufällig im Raum angeordnet sind und
so einige Kristallite immer die Bragg'sche Reflexionsbedingung erfüllen.
Zusätzlich rotiert die Probe um eine Achse senkrecht zum
einfallenden Strahl. Um die Probe herum bilden sich Kegelmäntel
aus Röntgenstrahlen, welche aus der konstruktiven Interferenz
stammen. Um die Probe liegt ein fotographischer Film, auf dem sich
die Kegelmäntel als Reflexe abzeichnen. Aus den Abständen
der vom einfallenden Strahl auf dem Film aufgenommenen Reflexe lässt
sich der Glanzwinkel θ berechnen:
Der
Abstand x des Beugungsreflexes auf dem Film vom einfallenden Strahl
verhält sich zum Umfang der Kamera x/2πR wie der Öffnungswinkel des
entsprechenden Beugungskegels zu 360°. Hinsichtlich der
Röntgendiffraktometrischen Rietveld-Analyse verweisen wir
zudem auf
Die
Titandioxidpartikel können auch porös sein, gegebenenfalls
mit polymodaler Porenverteilung (d. h. der Partikel enthält
Mikroporen, Mesoporen und/oder Makroporen), wodurch sich ihre BET-Oberfläche
erhöht. Bevorzugt sind BET-Oberflächen größer
5 m2/g, mehr bevorzugt 10 bis 350 m2/g, insbesondere 15 bis 150 m2/g.
Die Bestimmung der BET-Oberfläche erfolgt gemäß
In
einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Porenvolumen
der TiO2-Partikel bei 10 mm3/g
bis 500 mm3/g, insbesondere zwischen 20
und 300 mm3/g. Besonders bevorzugt liegt
das Porenvolumen zwischen 25 und 150 mm3/g.
Das Porenvolumen wird nach der Quecksilber-Intrusionsmethode in
Anlehnung an die
Die Metallverbindung besitzt insbesondere in Gestalt einer Patinaschicht eine poröse und stark unebene Oberfläche, die deutlich größer ist als die einer relativ glatten Metallschicht, wie sie z. B. durch eine galvanische Abscheidung erzeugt wird. Wenn diese ohnehin unebene Oberfläche mit porösen TiO2-Partikeln mit ihrer großen inneren Fläche kombiniert wird, so ergibt sich insgesamt eine wesentlich größere Reaktionsoberfläche als bei TiO2-Partikeln, die tief in eine Metallschicht eingebettet sind. Die photokatalytisch aktive Oberfläche von TiO2 in einer Schicht einer Metallverbindung konnte gegenüber der von TiO2 in einer reinen Metallschicht erhöht werden.The metal compound has, in particular in the form of a patina layer, a porous and strongly uneven surface, which is significantly larger than that of a relatively smooth metal layer, as described, for example, in US Pat. B. is generated by a galvanic deposition. When this already uneven surface is combined with porous TiO 2 particles with their large inner surface, the overall result is a much larger reaction surface than TiO 2 particles, which are deeply embedded in a metal layer. The photocatalytically active surface of TiO 2 in a layer of a metal compound could be increased in relation to that of TiO 2 in a pure metal layer.
Im Sinne dieser Erfindung kann der Farbton, der in die Oxid- oder Patina-Schicht einzulagernden TiO2-Partikel so gewählt werden, dass sie unterschiedlichen Anforderungen an die Farbe entsprechen kann. Für den Fall, dass der ästhetische Gesamteindruck der mit TiO2-Partikeln durchsetzten Schicht oder Patina-Schicht nicht wesentlich verschieden von dem einer üblichen Patina ohne TiO2-Partikel sein soll, wird ein Farbton für die TiO2-Partikel gewählt, der zu keinen wesentlichen farblichen Veränderungen führt.For the purposes of this invention, the hue of the TiO 2 particles to be incorporated into the oxide or patina layer may be chosen to suit different color requirements. In the event that the overall aesthetic impression of the TiO 2 particles interspersed layer or patina layer should not be substantially different from that of a conventional patina without TiO 2 particles, a hue is selected for the TiO 2 particles, which does not belong to any significant color changes.
Falls die Farbe der Schicht- oder Patina-Schicht gezielt abgewandelt werden soll, um einen ästhetischen Gesamteindruck zu erzeugen welcher mit üblichen Mitteln nicht oder nur schwer erzielbar ist, kann entsprechend der Farbton der TiO2-Partikel so gewählt werden, dass der gewünschte neue Farbton aus der Mischung der Farben der Schicht- oder Patinaschicht und eingelagerten Partikeln entsteht. Die Vorteile der Erfindung zeigen sich darin, dass die TiO2-Partikel bereits sofort nach der Einlagerung photokatalytisch aktiv sind und ein zeitaufwendiges Umwandeln von beispielsweise Lackkomponenten entfällt.If the color of the layer or patina layer is to be modified specifically in order to produce an overall aesthetic impression which is difficult or impossible to achieve by customary means, the color shade of the TiO 2 particles can be chosen in such a way that the desired new shade from the mixture of colors of the layer or patina layer and embedded particles arises. The advantages of the invention appear in the fact that the TiO 2 particles are already photocatalytically active immediately after storage and a time-consuming conversion of, for example, paint components is eliminated.
Besonders bemerkenswert ist, dass im Fall einer Kupfer-Patina Kupferionen der Patina durch Feuchtigkeit mobilisiert und an die Oberfläche der TiO2-Partikel gelangen können. Dadurch kann eine erhöhte katalytische Wirksamkeit der TiO2-Partikel bereitgestellt werden, so dass undotierte TiO2-Partikel eingesetzt werden können, die nicht durch einen aufwändigen chemischen Prozess zuvor mit Fremdionen, bzw. Kupferionen dotiert werden müssen. Der enge räumliche Kontakt von TiO2-Partikeln mit Kupferoxid in der Patina wirkt sich daher positiv auf die Steigerung der photokatalytischen Aktivität von TiO2 aus.It is particularly noteworthy that in the case of a copper patina copper ions of the patina can be mobilized by moisture and reach the surface of the TiO 2 particles. As a result, an increased catalytic activity of the TiO 2 particles can be provided so that undoped TiO 2 particles can be used, which need not be previously doped by a complex chemical process with foreign ions, or copper ions. The close spatial contact of TiO 2 particles with copper oxide in the patina therefore has a positive effect on increasing the photocatalytic activity of TiO 2 .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der auf dem Trägerkörper angeordneten Schicht zu mindestens 95%, insbesondere zu 100% von Titandioxid gebildet. Bevorzugt liegt das Titandioxid als Film auf dem Trägerkörper vor und weiter bevorzugt ist, dass der Titandioxidfilm transparent ist. Der dem Trägerkörper zugewandte Schichtbereich enthält Metallverbindungen mit Cu(I)-Oxid und/oder Cu(II)-Oxid, wobei die Dicke dieses an den Trägerkörper angrenzenden Schichtbereichs 400 nm nicht überschreitet.In Another preferred embodiment is the surface the layer arranged on the carrier body at least 95%, in particular 100% formed by titanium dioxide. The titanium dioxide is preferably present as a film on the carrier body and further preferred is that the titanium dioxide film is transparent. The carrier body facing layer region contains metal compounds with Cu (I) oxide and / or Cu (II) oxide, the thickness of which adjoins the carrier body Layer area does not exceed 400 nm.
Das Erzeugen einer flächendeckenden Schicht bzw. eines Titandioxidfilms auf dem metallischen Trägerkörper kann beispielsweise durch ein PVD-Verfahren oder ein CVD-Verfahren erfolgen, wobei metallisches Titan auf dem Trägerkörper abgeschieden wird und danach thermisch und/oder in Gegenwart von Sauerstoff oxidiert wird. Auch die Verwendung anderer Oxidationsmittel ist hier denkbar. Um den Titandioxidfilm, also die auf dem Träger angeordnete Schicht, transparent zu gestalten, ist eine kleine Schichtdicke vorteilhaft, bevorzugt 5 bis 1000 nm. Besonders bevorzugt 10 bis 400 nm. Unterhalb des Titandioxidfilms kann sich erfindungsgemäß auch eine Metallverbindung bzw. eine Patina-Schicht befinden, wodurch im Falle eines transparenten Films die Eigenschaften, d. h. der Farbeindruck des metallischen Trägerkörpers bzw. der Patinaschicht erhalten bleibt.The Generating a surface-covering layer or a titanium dioxide film on the metallic carrier body, for example be carried out by a PVD method or a CVD method, wherein metallic Titanium is deposited on the carrier body and is then oxidized thermally and / or in the presence of oxygen. The use of other oxidants is conceivable here. Around the titanium dioxide film, so arranged on the support Layer, to make transparent, is a small layer thickness advantageous, preferably 5 to 1000 nm. Particularly preferably 10 to 400 nm. Below the titanium dioxide film can also be used according to the invention a metal compound or a patina layer are, thereby in the case of a transparent film, the properties, i. H. of the Color impression of the metallic carrier body or the patina layer is preserved.
Weiterhin bevorzugt ist, wenn die aufgebrachte Schicht bzw. der Titandioxidfilm Mikrorisse enthält. Dadurch kann weiterhin Wasserdampf und Umgebungsluft auf den metallischen Trägerkörper einwirken und eine natürliche Patina-Schicht bilden bzw. eine bereits vorhandene Patina-Schicht erweitern. Der Titandioxidfilm wirkt dabei zusätzlich als Schutz für die darunter liegende Metallverbindungen enthaltende Schicht bzw. Patina-Schicht, so dass bei der Bearbeitung des metallischen Trägerkörpers mit mechanischen Mitteln es in verringertem Maße zum Abplatzen oder zu Beschädigungen der Schicht kommt. Das Erzeugen der Mikrorisse kann beispielsweise durch einfaches Umformen des metallischen Trägerkörpers erreicht werden.It is further preferred if the applied layer or the titanium dioxide film contains microcracks. As a result, water vapor and ambient air can continue to act on the metallic carrier body and form a natural patina layer or widen an already existing patina layer. The titanium dioxide film additionally acts as protection for the underlying metal compounds containing layer or patina layer, so that in the processing of the metallic support body by mechanical means it to a reduced extent to Chipping or damage to the layer comes. The generation of the microcracks can be achieved, for example, by simply reshaping the metallic carrier body.
Gleichzeitig ist es auch möglich zusammen mit Titan weitere Metalle im Vakuum aufzudampfen, beispielsweise Pt, Rh, Mn, Cr, Ru, Ni, Pd, Fe, Co, Ir, Cu, Nb, Zr, Re, Au und Ag. Durch den nach dem Aufdampfen erfolgenden Oxidationsschritt werden auch diese Metalle zu Oxiden umgewandelt, so dass im einfachsten Fall ein Mischoxid von Titan mit einem weiteren Metall bzw. eine Mischung von Metalloxiden vorliegt.simultaneously It is also possible together with titanium other metals evaporate in vacuo, for example, Pt, Rh, Mn, Cr, Ru, Ni, Pd, Fe, Co, Ir, Cu, Nb, Zr, Re, Au and Ag. By the after evaporation As a result of the oxidation step, these metals also become oxides converted, so that in the simplest case a mixed oxide of titanium with a further metal or a mixture of metal oxides is present.
Vorzugsweise wird die Titanoxidation bei erhöhter Temperatur, bevorzugt bei 250°C bis 600°C, besonders bevorzugt bei 300 bis 550°C, an Luft oder im Sauerstoffstrom durchgeführt. Alternativ kann eine Oxidationsglühung auch in Gegenwart von CO/CO2 oder H2- oder H2O-Gasgemischen ggf. mit N2-Zusatz durchgeführt werden. Dadurch bildet sich an der Oberfläche ein Film aus TiO2, ggf. mit eingelagerten Metallionen anderer Metalle aus dem Grundmetall, z. B. Kupfer bei Kupfer als Grundmetall oder Kupfer und Aluminium bei Kupferaluminiumlegierungen als Grundmetall.The titanium oxidation is preferably carried out at elevated temperature, preferably at 250 ° C. to 600 ° C., more preferably at 300 ° to 550 ° C., in air or in an oxygen stream. Alternatively, an oxidation annealing can also be carried out in the presence of CO / CO 2 or H 2 or H 2 O gas mixtures, if appropriate with N 2 addition. As a result, a film of TiO 2 forms on the surface, possibly with embedded metal ions of other metals from the base metal, for. As copper in copper as the parent metal or copper and aluminum in copper aluminum alloys as the parent metal.
Die zusätzlichen Metallionen tragen zur Erhöhung der photokatalytischen Aktivität des TiO2 bei. Ein transparenter TiO2-Film dient zusätzlich als witterungsbeständige Schutzschicht für das darunter liegende Grundmetall, das, beispielsweise bei Fehlen einer Patina-Schicht, seine legierungsspezifische Färbung behält, beispielsweise kupferfarbig oder goldfarbig bei Kupferaluminium-Legierungen.The additional metal ions contribute to increasing the photocatalytic activity of the TiO 2 . A transparent TiO 2 film additionally serves as a weather-resistant protective layer for the underlying base metal which, for example in the absence of a patina layer, retains its alloy-specific coloration, for example copper-colored or gold-colored in copper-aluminum alloys.
Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
metallischen Trägerkörpers, umfassend das Erzeugen einer
Schicht, enthaltend eine Metallverbindung und Titandioxid, auf einem
Trägerkörper. Die Schicht (
Das
Erzeugen der Schicht erfolgt beispielsweise durch Aufbringen einer
Reaktionslösung oder Patinierungslösung, in die
TiO2 beigemischt wird. Bevorzugt soll die
erzeugte Schicht eine Patinaschicht sein. Besonders bevorzugt ist
das metallische Trägermaterial Kupfer oder eine Kupferlegierung
und die Patina eine Kupfer-Patinaschicht. Das Erzeugen einer synthetischem
Patina ist im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
Erfindungsgemäß kann das Titandioxid während oder nach dem Aufbringen der Reaktionslösung oder nach dem Erzeugen der Schicht aufgebracht werden. Im ersten Fall wird das Titandioxid, bevorzugt in Form von Partikeln der Reaktionslösung beigemischt bzw. darin suspendiert, wodurch es sich auf dem metallischen Trägerkörper abscheidet. In einem weiteren Fall wird das Titandioxid dann aufgebracht, wenn sich bereits ein Teil der Schicht aus der Reaktionslösung gebildet hat. Eine weitere Möglichkeit ist, dass das Titandioxid nach Fertigstellung der Schicht aufgebracht wird, wobei diese dann noch weiterwachsen kann.According to the invention the titanium dioxide during or after the application of the reaction solution or be applied after generating the layer. In the first case is the titanium dioxide, preferably in the form of particles of the reaction solution admixed or suspended therein, causing it to be on the metallic Cartridge separates. In another case The titanium dioxide is then applied, if already a part the layer has formed from the reaction solution. A Another possibility is that the titanium dioxide after completion the layer is applied, which then continue to grow can.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Erzeugen der Schicht ferner durch Abscheiden von Titan nach dem PVD- oder CVD-Verfahren und anschließender Oxidation des Titans erfolgen. PVD(physical vapor deposition)- oder CVD(chemical vapor deposition)-Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Erfindungsgemäß können zusammen mit dem Titan weitere Metalle mit den genannten Verfahren abgeschieden und anschließend oxidiert werden.In the inventive method can generate the layer further by depositing titanium after the PVD or CVD process and subsequent oxidation of the titanium take place. PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition) method are known in the art. According to the invention deposited together with the titanium other metals with the above methods and then oxidized.
Die
Erfindung soll nun anhand einiger nicht als limitierend auf den
Umfang zu verstehenden Ausführungsbeispiele näher
erläutert werden, wobei zusätzlich auf die
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Beispiel 1:Example 1:
Neuartiges werksseitig patiniertes oder oxidiertes Cu-Band mit schadstoffzersetzender Eigenschaft durch eingelagerte TiO2-Partikel.Novel factory patinated or oxidized Cu-band with pollutant decomposing property by embedded TiO 2 particles.
Ein
Blech aus Kupfer mit 0,6 mm Dicke besitzt auf einer Oberfläche
eine künstlich werksseitige erzeugte grüne Patina-Schicht
von 30 μm durchschnittlicher Dicke (siehe
Besonderer Vorteil:Special advantage:
- – Relativ grobe TiO2-Partikel sind einsetzbar, die weniger Aufwand bei der Herstellung erfordern als feinkörniges Material (weniger Mahlaufwand).- Relatively coarse TiO 2 particles can be used, which require less effort in the production than fine-grained material (less grinding costs).
- – große Kontaktfläche zur umgebenden Patina, die besonders festes Einbinden der Partikel in die Patina-Schicht ermöglicht (hohe Abriebbeständigkeit).- large contact surface to the surrounding Patina, the particularly strong binding of the particles into the patina layer allows (high abrasion resistance).
Beispiel 2:Example 2:
TiO2-Partikel mit Durchmesser 20 nm (siehe
Besonderer Vorteil:Special advantage:
- – Die TiO2-Partikel liegen nur im oberflächennahen Bereich vor, daher werden weniger TiO2-Partikel benötigt als bei Beispiel 1, was eine Materialeinsparung bedeutet.- The TiO 2 particles are present only in the near-surface region, therefore less TiO 2 particles are required than in Example 1, which means a saving of material.
Beispiel 3:Example 3:
Bereits
mit einer Patina versehene Bänder werden mit einer TiO2-haltigen Suspension besprüht, die
das Patinawachstum begünstigt. Die dadurch auf der ursprünglichen
Patinaoberfläche aufgebrachten TiO2-Partikel
werden durch die weiter wachsende Patina-Schicht teilweise eingeschlossen
und fixiert und stehen mit der freien Oberfläche für
photokatalytische Reaktionen zur Verfügung (siehe
Besonderer Vorteil:Special advantage:
Bereits vorhandene Patina-Schichten können für photokatalytische Reaktionen nachträglich erschlossen werden.Already Existing patina layers can be photocatalytic Reactions be subsequently opened up.
Beispiel 4:Example 4:
Neuartiges Cu-Band mit schadstoffzersetzender Eigenschaft durch flächig abgeschiedenes TiO2.Novel Cu-band with pollutant-decomposing property by surface-deposited TiO 2 .
Aufbau: Ausgangsmaterial ist ein Blech oder Band aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit 0,5 mm Dicke. Dieses Blech oder Band weist an der Oberfläche eine ca. 50 nm dicke Oxid-Schicht enthaltend Cu(I)-Oxid und/oder Cu(II)-Oxid auf. Die Oxid-Schicht kann beispielsweise durch eine Wärmebehandlung, z. B. durch Auslagern an Luft bei 200°C, erzeugt werden. Das die Oxid-Schicht aufweisende Blech oder Band wird mit Ti im Vakuum (PVD-Verfahren) bedampft. Alternativ kann die Ti-Schicht auch mit dem CVD-Verfahren abgeschieden werden. Die Dicke liegt im Bereich von 100 nm. Der Ti-Film wird anschließend in einem folgenden zusätzlichen Prozessschritt durch Sauerstoff der Umgebungsluft zu Ti-Oxid umgewandelt. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt dabei von der Temperatur und dem Sauerstoffpartialdruck ab.Construction: Starting material is a sheet or strip of copper or a copper alloy with 0.5 mm thickness. This sheet or band points to the surface an approximately 50 nm thick oxide layer containing Cu (I) oxide and / or Cu (II) oxide on. The oxide layer can, for example, by a Heat treatment, z. B. by aging in air at 200 ° C, be generated. The sheet metal or ribbon having the oxide layer is steamed with Ti in a vacuum (PVD method). Alternatively, you can the Ti layer can also be deposited by the CVD method. The Thickness is in the range of 100 nm. The Ti film then becomes in a following additional process step by oxygen the ambient air converted to Ti oxide. The reaction rate depends on the temperature and the oxygen partial pressure from.
Die Ti-Oxidation wird bei erhöhter Temperatur (500°C) an Luft durchgeführt. Hierdurch wird das Ti an der Bandoberfläche in einen Film aus TiO2 umgewandelt, welcher transparent ist. Es handelt sich dabei um eine deckende transparente TiO2-Schicht auf kupferhaltigem Grundmaterial, welche einen maximalen Schutz vor Verfärbung durch Witterung bei gleichzeitig schadstoffverminderter Aktivität bietet.The Ti oxidation is carried out at elevated temperature (500 ° C) in air. This converts the Ti at the strip surface into a film of TiO 2 , which is transparent. It is an opaque transparent TiO 2 layer on copper-based base material, which offers maximum protection against discoloration by weathering at the same time mitigated activity.
Besonderer Vorteil:Special advantage:
- – Ein transparenter TiO2-Film dient zusätzlich als witterungsbeständige Schutzschicht für das darunter liegende Grundmetall, das dadurch seine legierungsspezifische Färbung behält, z. B. Cu-farbig oder Gold-farbig bei CuAl-Legierungen.- A transparent TiO 2 film also serves as a weather-resistant protective layer for the underlying base metal, which thereby retains its alloy-specific color, for. B. Cu-colored or gold-colored in CuAl alloys.
- – Gute Haftung von Ti-Oxid-Schicht auf metallischen Oberflächen; die gute Haftung wird auf folgende Weise erreicht: Es wurde beobachtet, dass eine Oxidschicht auf einem Metallband oder Blech dann mit guter Haftung verankert werden kann, wenn diese Oxidschicht durch eine oxidierende Wärmebehandlung auf dem Grundmetall aufwächst und die Oxidschicht eine bestimmte für die Haftung kritische Dicke nicht überschreitet.- Good adhesion of Ti oxide layer on metallic surfaces; the good adhesion is achieved in the following way: It has been observed that An oxide layer on a metal strip or sheet can then be anchored with good adhesion, if this oxide layer grows on the base metal by an oxidizing heat treatment and the oxide layer does not exceed a certain critical thickness for the adhesion.
- – Dieses wird erreicht durch eine Cu-Oxid-haltige Zwischenschicht von < 400 nm, die wegen der geringen Dicke nahezu transparent wirkt, und einem darüber angeordneten dünnen Ti-Oxidfilm, der durch die Oxidation eines 100 nm dicken Ti-Filmes entsteht.- This is achieved by a Cu oxide-containing intermediate layer of <400 nm, the because of the small thickness almost transparent acts, and one about it arranged thin Ti oxide film, by the oxidation a 100 nm thick Ti film is formed.
- – Verbesserte Reaktionsfähigkeit der TiO2-Schicht: Während der Ti-Oxidfilm durch Oxidation bei erhöhter Temperatur entsteht, werden Cu-Oxid-Teilchen aus der unmittelbar angrenzenden Cu-Oxid-haltigen Zwischenschicht in diesen Film eingebaut, wodurch die Reaktionsfähigkeit des Ti-Oxids erhöht wird.Improved reactivity of the TiO 2 layer: While the Ti oxide film is formed by oxidation at elevated temperature, Cu oxide particles from the immediately adjacent Cu oxide-containing intermediate layer are incorporated into this film, thereby increasing the reactivity of the Ti oxide becomes.
Beispiel 5:Example 5:
Neuartiges Cu-Band mit schadstoffzersetzender Eigenschaft durch flächig abgeschiedenes TiO2.Novel Cu-band with pollutant-decomposing property by surface-deposited TiO 2 .
Aufbau: Ausgangsmaterial ist ein Blech oder Band aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit 0,6 mm Dicke. Dieses Blech wird mit Ti im Vakuum (PVD-Verfahren) bedampft. Die Dicke der Schicht liegt im Bereich von 100 nm.Construction: Starting material is a sheet or strip of copper or a copper alloy with 0.6 mm thickness. This sheet is vacuumed with Ti (PVD method) steamed. The thickness of the layer is in the range of 100 nm.
Bei einer anschließenden Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur (600°C) kommt es zu einer Diffusion von Cu-Atomen in die Ti-Schicht, wodurch die Ti-Schicht intensiv mit dem Grundmetall verankert wird. Anschließend wird die Ti-Schicht in oxidierender Gasatmosphäre (z. B. O2 + N2) bei erhöhter Temperatur (500°C) in Ti-Oxid umgewandelt. Die in die Ti-Schicht eindiffundierten Cu-Atome werden dabei zu Cu-Oxid umgewandelt und es entsteht zwischen der Ti-Oxid-reichen Oberfläche eine Cu-Oxid-haltige Zwischenschicht, die die Cu-Ionen für eine verbesserte Reaktionsfähigkeit des TiO2 bereitstellt.In a subsequent heat treatment at elevated temperature (600 ° C), there is a diffusion of Cu atoms in the Ti layer, whereby the Ti layer is firmly anchored to the base metal. Subsequently, the Ti layer is converted into Ti oxide in an oxidizing gas atmosphere (eg O 2 + N 2) at elevated temperature (500 ° C.). The Cu atoms diffused into the Ti layer are thereby converted to Cu oxide, and a Cu oxide-containing intermediate layer is formed between the Ti oxide-rich surface, which provides the Cu ions for improved reactivity of the TiO 2 .
Besonderer Vorteil:Special advantage:
Siehe Beispiel 4See example 4
Beispiel 6:Example 6:
Es wird eine mikrorissige transparente TiO2-Schicht auf metallischem Grund für gesteigerte katalytische Reaktionsfähigkeit der TiO2-Deckschicht erzeugt. Die Herstellung erfolgt gemäß Beispiel 4, wobei die Mikrorisse durch eine geringe Umformung erzeugt werden.A microcracked transparent TiO 2 layer on a metallic basis is generated for increased catalytic reactivity of the TiO 2 cover layer. The preparation is carried out according to Example 4, wherein the microcracks are produced by a small deformation.
Besonderer Vorteil:Special advantage:
Durch Mikrorisse werden unter dem Witterungseinfluss geringe Mengen von Cu-Ionen mobilisiert und gelangen damit zur Oberfläche des TiO2-Filmes, wo sie die Reaktionsfähigkeit des TiO2 steigern. Das Grundmetall, das sich in der Nachbarschaft eines Mikrorisses unter der intakten TiO2-Schicht befindet, bleibt vor Verfärbung durch Witterungseinfluss geschützt.Microcracks mobilize small amounts of Cu ions under the influence of the weather and thus reach the surface of the TiO 2 film, where they increase the reactivity of the TiO 2 . The parent metal, which is in the vicinity of a microcrack under the intact TiO 2 layer, is protected from discoloration by weathering.
Durch das Ausmaß der Rissigkeit lässt sich damit die photokatalytische Reaktionsfähigkeit des TiO2-Filmes im Verhältnis zur Schutzwirkung des Grundmetalls optimieren.The extent of the cracking can thus optimize the photocatalytic reactivity of the TiO 2 film in relation to the protective effect of the base metal.
Beispiel 7:Example 7:
Auf einer Kupferoberfläche wird zunächst ein Film aus metallischem Ti mit Anteilen an Cu im Vakuum aufgedampft. In einem anschließenden Oxidationsschritt werden sowohl das Ti als auch das in der Ti-Schicht enthaltenden Kupfer oxidiert, so dass ein TiO2-Film mit eingelagerten Kupferoxiden gebildet wird. Die Art und Konzentrationen der neben dem Ti zusätzlich abgeschiedenen Metalle wurde dabei so gewählt werden, dass die photokatalytische Reaktionsfähigkeit des TiO2 optimal bzw. höher als bei Rein-Ti sind.On a copper surface, first a film of metallic Ti with proportions of Cu is evaporated in a vacuum. In a subsequent oxidation step, both the Ti and the copper contained in the Ti layer are oxidized, so that a TiO 2 film is formed with embedded copper oxides. The type and concentrations of the additionally deposited in addition to the Ti metals was chosen so that the photocatalytic reactivity of TiO 2 are optimal or higher than in pure Ti.
Besonderer Vorteil:Special advantage:
Höherer Nutzen für die Reinigung der Luft als bei reinem Ti.higher Benefits of purifying the air compared to pure Ti.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - WO 99/33564 [0003] WO 99/33564 [0003]
- - EP 1835051 A2 [0009] - EP 1835051 A2 [0009]
- - DE 19809904 A1 [0048] - DE 19809904 A1 [0048]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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- - R. Kriegel, Ch. Kaps, Thüringer Werkstofftag „Röntgendiffraktometrische Rietveld-Analyse von nanokristallinen Precursoren und Keramiken”, Verlag Dr. Köster, Berlin 2004, Seiten 51–56 [0034] - R. Kriegel, Ch. Kaps, Thuringian Materials Day "X-ray diffractometric Rietveld analysis of nanocrystalline precursors and ceramics", Verlag Dr. med. Köster, Berlin 2004, pages 51-56 [0034]
- - DIN 66132 [0035] - DIN 66132 [0035]
- - DIN 66133 [0036] - DIN 66133 [0036]
- - DIN 66133 [0036] - DIN 66133 [0036]
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- 2009-03-12 DE DE102009012461A patent/DE102009012461A1/en not_active Withdrawn
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