DE10326570A1

DE10326570A1 - Photokatalytische Beschichtung

Info

Publication number: DE10326570A1
Application number: DE10326570A
Authority: DE
Inventors: Ryoutarou Matsuda; Akiko Saitou; Kazunari Otsuka; Ariyoshi Ishizaki; Satoshi Uchiyama
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20030232186A1; JP2004066218A

Abstract

Die Erfindung gibt eine photokatalytische Beschichtung an, welche eine Mischung von feinen Partikeln eines UV-Strahlungsphotokatalysators und feinen Partikeln eines Photokatalysators des sichtbaren Bereichs in einem Mengenverhältnis von 3 : 7 bis 7 : 3 (bezogen auf Massen-%) umfasst.

Description

Die Erfindung basiert auf den früheren japanischen Patentanmeldungen JP 2002-17511 , eingereicht am 12. Juni 2002, und JP 2003-81507 , eingereicht am 24. März 2003, deren Prioritäten in Anspruch genommen werden und deren Inhalte Teil dieser Offenbarung sein sollen.
Die Erfindung betrifft eine photokatalytische Beschichtung, die durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht und Ultraviolettlicht aktiviert wird.
Es ist bekannt, eine photokatalytische Beschichtung auf eine Fluoreszenzlampe aufzubringen (siehe bpsw. JP 10 072241-A).
Herkömmlicherweise ist eine solche photokatalytische Beschichtung, die für Fluoreszenzlampen verwendet wird, aus einem Photokatalysator aufgebaut, welcher unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht die Fähigkeit zum Gasabbau entwickelt. Nachstehend wird diese Art von Photokatalysator als "W-Strahlungsphotokatalysator" bezeichnet. In der Praxis wird für einen W-Strahlungsphotokatalysator Titandioxid vom Anatastyp verwendet.
Jedoch entwickelt eine Fluoreszenzlampe mit herkömmlichen photokatalytischen Beschichtungen unter Einsatz von W-Strahlungsphotokatalysatoren keine ausreichende Aktivität in Bezug auf den Gasabbau. Der Grund hierfür ist, dass die Menge an W-Strahlen, die für das Aktivieren der photokatalytischen Beschichtung wirksam ist, ein sehr kleiner Teil des Lichtes ist, das von einer Fluoreszenzlampe emittiert wird, und dass das von der Fluoreszenzlampe emittierte Licht nicht effektiv zum Aktivieren der photokatalytischen Beschichtung eingesetzt werden kann.
Kürzlich wurde eine andere Art von Photokatalysator ent wickelt, der bei sichtbarem Licht die Aktivität zum Gasabbau entwickelt (siehe bpsw. JP 11-047611-A ). Nachstehend wird diese Art von Photokatalysator als "Photokatalysator des sichtbaren Lichtbereichs" bezeichnet. In der Praxis wird für Photokatalysatoren im sichtbaren Lichtbereich ein Rutil-Titandioxid verwendet. Es ist auch eine photokatalytische Beschichtung bekannt, gemäß der ultrafeine Metallteilchen, welche mindestens eines der Elemente Pt, Au, Pd, Rh und Ag enthalten, auf den feinen Partikeln des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereiches, welche vorzugsweise aus Rutil-Titandioxid gemacht sind, haften. Auch eine Art von Titandioxid mit Gitterfehlern ist als Photokatalysator des sichtbaren Lichtbereichs bekannt. Des Weiteren ist eine photokatalytische Beschichtung bekannt, bei der das Rutil-Titandioxid und das Titandioxid vom Anatastyp eutektisch in einen kontinuierlichen dünnen Film einer festen Lösung unter Einsatz von Hochfrequenz-Zerstäubung gemischt werden (siehe bspw. JP 2001-062310-A ).
Es wird erwartet, dass eine photokatalytische Beschichtung unter Einsatz eines Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs eine günstige Gasabbaueigenschaft zur Verwendung mit Leuchtmitteln, bspw. Fluoreszenzlampen, aufweist.
Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung wurde versucht, eine photokatalytische Beschichtung unter Einsatz eines Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs auf eine Fluoreszenzlampe aufzubringen. Dies lieferte jedoch nicht die gewünschten Ergebnisse. Es wird angenommen, dass das folgende Phänomen zum Zeitpunkt des Ausbildens der photokatalytischen Beschichtung auftritt: Beim Heizen des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs, um ihm die Fähigkeit zum Abbau unter sichtbaren Licht zu verleihen, tendiert die Teilchengröße dazu zuzunehmen, und es tritt das Phänomen auf, dass der spezifische Oberflächenbereich der photokatalytischen Beschichtung abnimmt. Photokatalytische Beschichtungen können eine größere Gasabbauaktivität auf weisen, wenn sie über eine größere Oberfläche mit den abzubauenden Substanzen in Kontakt gelangen. Wenn jedoch der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) einer photokatalytischen Beschichtung abnimmt, nimmt proportional auch die Aktivität des Gasabbaus ab.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine photokatalytische Beschichtung anzugeben, die für Licht geeignet ist, das ultraviolette Strahlen und sichtbares Licht aus einer Fluoreszenzlampe, aus Sonnenlicht usw. enthält, und die günstige Gasabbaueigenschaften aufweist.
Die feinen Partikel eines Ultraviolettstrahlen-Photokatalysators und die feinen Partikel eines Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs werden im Massenverhältnis 3:7 bis 7:3 gemischt, und es wird eine photokatalytische Beschichtung der ersten Form der vorliegenden Erfindung gebildet.
Im Hinblick auf diesen Aspekt der Erfindung und andere, nachstehend noch beschriebene Aspekte, werden im folgenden einige Definitionen und ihre technische Bedeutung für die folgenden spezifischen Ausdrücke gegeben, wenn nichts anderes angezeigt ist.
Photokatalytische Beschichtung
Eine photokatalytische Beschichtung bedeutet eine Beschichtung, welche von einem Substrat getragen werden kann und eine photokatalytische Aktivität aufweist, bspw. eine solche der Fäulnishemmung, der Nebelauflösung, der Desodorierung, der Sterilisierung, der abbauenden Reinigung umweltverschmutzener Bestandteile usw. Das Substrat zum Tragen der photokatalytischen Beschichtung kann ein Körper mit Oberflächen sein, bspw. ein platonischer Körper, sphärische Körper, lineare Körper, Faserkörper usw. Deshalb kann das Substrat eine feste Substanz sein. Bspw. sind Gläser, Keramiken und Metalle vorteilhafte Beispiele für das Substrat.
Die feinen Partikel des UV-Strahlungsphotokatalysators und die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs, welche hauptsächlich die photokatalytische Beschichtung ausmachen, können teilweise auch aus Alkoxiden bestehen und machen insgesamt eine dichte Struktur aus. Hierbei bedeutet der Ausdruck "hauptsächlich", dass die feinen Partikel des Photokatalysators normalerweise 50% oder mehr, vorzugsweise 80% oder mehr und im Optimalfall 95% oder mehr der gesamten Masse der photokatalytischen Beschichtung ausmachen. Hierbei ist anzumerken, dass die photokatalytische Beschichtung vollständig aus feinen photokatalytischen Partikeln bestehen kann. Die feinen Partikel des UV-Strahlungsphotokatalysators werden durch ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von etwa 380 nm oder weniger aktiviert. Die feinen Partikel eines Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs werden durch sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von nicht wesentlich kürzer als 400 nm und ultralviolettem Licht mit einer Wellenlänge von nicht wesentlich weniger oder gleich etwa 380 nm aktiviert. Ein Photokatalysator ist aus einem Metalloxid aufgebaut, welches eine photokatalytische Aktivität aufweist. Beispiele solcher Metalloxide sind TiO₂, WO₃, CdO₃, In₂O₃, Ag₂O, MnO₂ und Co₂O₃, Fe₂O₃, V₂O₅, ZrO₂, RuO₂ und Cr₂O₃, CoO₃, NiO, SnO₂, CeO₂ und Nb₂O₃, KTaO₃ und SrTiO₃, KN₄bO₁₇ usw. Vom Standpunkt der Konzentrationen der sekundären Elektronen und Löcher, Konzentrationen der Peroxidanionen und Hydroxylradikale und der Korrosionswiderstände, der Sicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften der Peroxidanionen und der Hydroxilradikale sind für den Photokatalysator TiO₂, SrTiO₃ und K₄NbO₁₇ vorzuziehen. Unter diesen ist insbesondere Titandioxid (TiO₂) optimal, da es bezüglich der photokatalytischen Aktivität exzellent, industriell leicht erhältlich, preisgünstig und chemisch stabil ist.
Aufgrund des Unterschieds der Kristallstruktur gibt es zwei Arten von Titandioxid, namentlich den Anatastyp und den Rutiltyp. Titandioxid des Anatastyps weist eine Bandlücken energie von 3,20 eV auf, was einer Wellenlänge von 388 nm entspricht. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist Titandioxid vom Anatastyp als Photokatalysator geeignet, der unter Ultraviolettstrahlen mit einer Wellenlänge von 380 nm oder weniger die Fähigkeit zur Aktivierung besitzt.
Dieser Ultraviolettstrahlungs-Photokatalysator kann aus Partikeln mit relativ geringer Größe hergestellt werden. Bspw. ist es wünschenswert, dass die mittlere Partikelgröße normalerweise 20 nm oder weniger beträgt, vorzugsweise 10 nm oder weniger, jedoch nicht unterhalb eines unteren Grenzwerts von 5 nm liegt. Der untere Grenzwert ist durch Überlegungen bezüglich der Einfachheit der industriellen Herstellung der feinen Partikel des Ultraviolettstrahlungs-Photokatalysators gegeben. Die photokatalytische Beschichtung unter Verwendung der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators als Photokatalysator, welche 0,1 bis 5 Massenprozent Bindemittel auf Siliciumdioxidbasis enthalten, sollte einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von normalerweise um 40 m²/g oder mehr aufweisen, vorzugsweise um 100 m²/g oder mehr und im Optimalfall um 120 m²/g oder mehr. Unter Berücksichtung der Einfachheit der industriellen Herstellung liegt der obere Grenzwert des spezifischen Oberflächenbereichs (BET-Verfahren) etwa um 300 m²/g bei höchstem Schwierigkeitsgrad, etwa bei 250 m²/g bei erhöhtem Schwierigkeitsgrad und etwa bei 200 m²/g bei einem adäquaten Schwierigkeitsgrad.
Der W-Strahlungsphotokatalysator sollte hauptsächlich aus Titandioxid des Anatastyps und/oder eines Brookittyps sein. Des Weiteren kann der W-Strahlungsphotokatalysator ausschließlich aus Titandioxidartikeln aufgebaut sein oder aus Titandioxidpartikeln, an denen ultrafeine Metallpartikel und/oder ultrafeine Oxidpartikel haften. Die Metallsubstanz zum Bilden der haftenden ultrafeinen Partikel kann aus einem oder mehreren Elementen der folgenden Gruppe sein: Platin, Gold, Chrom, Mangan, Vanadium, Nickel und Palladium.
Die Oxidsubstanz zum Bilden der haftenden ultrafeinen Partikel kann eines oder mehrere der folgenden Oxide sein: Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid, Nioboxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Chromoxid, Wolframoxid und ITO (Indiumzinnoxid).
Beim Photokatalysator des sichtbaren Lichtbereichs, der für die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung eingesetzt wird, können an dessen Partikeln ultrafeine Metallpartikel und/oder ultrafeine Oxidpartikel haften. Der Photokatalysator des sichtbaren Lichtbereichs kann auch aus Rutil-Titandioxid hergestellt sein. Obwohl das Rutil-Titandioxid als Feststoff im Vergleich zu Anatas-Titandioxid preisgünstig ist, erwies es sich als für die photokatalytische Beschichtung ungeeignet, da es bezüglich seiner photokatalytischen Aktivität schwach ist. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die photokatalytische Aktivität feiner Partikel aus Rutil-Titandioxid bedeutender wird, wenn daran ultrafeine Metall- und/oder Sauerstoffpartikel haften. Die Bandlückenenergie des Rutil-Titandoxids beträgt 3,05 eV, was einem Äquivalentwert der Wellenlänge von 407 nm entspricht. Daher ist ein Rutil-Titandioxid als Photokatalysator im sichtbaren Lichtbereich geeignet, der mit sichtbarem Licht und ultraviolettem Licht von Wellenlängen von nicht weniger als etwa 400 nm aktiviert wird. Die feinen Partikel eines Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs, welche für eine photokatalytische Beschichtung gemäß der Erfindung eingesetzt werden, werden durch sichtbares Licht mit Wellenlängen von nicht weniger als etwa 400 nm und ultraviolettem Licht mit Wellenlängen von nicht weniger oder gleich etwa 380 nm aktiviert. Daneben ist es wünschenswert, dass das sichtbare Licht Wellenlängen von 410 nm oder mehr aufweist. Es ist auch wünschenswert, dass das ultraviolette Licht Wellenlängen innerhalb eines Bereichs von vorzugsweise 300 bis 380 nm aufweist.
Die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs werden mit einer relativ großen Teilchengröße für die photokatalytische Beschichtung gemäß der Erfindung eingesetzt. Bspw. werden feine Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs mit einer mittleren Teilchengröße von normalerweise 10 bis 1000 nm oder vorzugsweise 30 bis 500 nm eingesetzt. Die photokatalytische Beschichtung, bei der die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs als Photokatalysator eingesetzt sind und die 0,1 bis 5,0 Massenprozent auf Siliciumdioxid basierendem Bindemittel enthält, sollte einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von etwa 15 m²/g oder mehr, vorzugsweise 30 m²/g oder mehr, aufweisen. Im Hinblick auf die Einfachkeit der industriellen Herstellung beträgt die obere Grenze des spezifischen Oberflächenbereichs (BET-Verfahren) etwa 100 m²/g bei der höchsten Schwierigkeit, etwa 75 m²/g bei einer erhöhten Schwierigkeit und etwa 50 m²/g bei einer angemessenen Schwierigkeit. Darüber hinaus werden erfindungsgemäß die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs und die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators als Mischung verwendet, was dazu führt, dass die photokatalytische Beschichtung effektiver ihre photokatalytische Wirkung entfaltet. Es ist notwendig, feine Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs zu verwenden, deren Teilchengröße diejenige der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators übersteigt. Mit anderen Worten ist es notwendig, eine photokatalytische Beschichtung mit einem kleineren spezifischen Oberflächenbereich, gemessen nach dem BET-Verfahren, einzusetzen.
Darüber hinaus enthält der Photokatalysator des sichtbaren Bereichs vorzugsweise Titandioxidpartikel des Rutiltyps und/oder des substituierten Stickstoff enthaltenden Anatastyps. Die mittlere Teilchengröße beträgt vorzugsweise 10 bis 100 m in den hauptsächlichen Anteilen, und an den Partikeln haften ultrafeine Metall- und/oder Oxidpartikel. Die Metallsubstanz zum Bilden der haftenden ultrafeinen Partikel kann eines oder mehrere der folgenden Elemente sein: Platin, Gold, Chrom, Mangan, Vanadium, Nickel und Palladium. Die Oxidsubstanz zum Bilden der haftenden ultrafeinen Partikel kann eines oder mehrere der folgenden Oxide sein: Vanadiumoxid, Molibdänoxid, Eisenoxid, Nioboxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Chromoxid, Wolframoxid und ITO (Indiumzinnoxid).
Es ist wünschenswert, dass die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs und die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators in einem Massenverhältnis von 3:7 zu 7:3 gemischt werden. In diesem Fall wird eine hohe Gasabbauaktivität unter sichtbarem Licht und W-Licht erhalten, welches Licht durch Beleuchtungsquellen, bspw, eine Fluoreszenzlampe erzeugt wird. Mit anderen Worten weist diese Art von Photokatalysatorbeschichtung keine praktisch ausreichende Fähigkeit zum Gasabbau auf, wenn das Mischungsverhältnis der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs und derjenigen des W-Strahlungsphotokatalysators in einem Verhältnis außerhalb des Bereichs von 3:7 zu 7:3 liegt. Der Grund hierfür liegt darin, dass der gesamte spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der photokatalytischen Beschichtung abnimmt, wenn die Menge an feinen Partikeln des Photokatalysators des sichtbaren Lichtbereichs das Mischverhältnis von 3:7 übersteigt. Obwohl bei einer photokatalytischen Beschichtung dieser Art die photokatalytische Aktivität der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs und der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators sich multipliziert, wird dieser synergetische Effekt schwach, wenn die Mengendifferenz groß wird. Wenn die Menge an feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators größer oder gleich 70% wird, wird die photokatalytische Aktivität durch W-Strahlung dominant, so dass es unmöglich wird, sichtbares Licht effektiv zu absorbieren. Die Bereiche eines wünschenswerten Mischungsverhältnis der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators, gemäß dem eine vergleichsweise hohe Gasabbauaktivität erreicht werden kann, und der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtba ren Bereichs betragen 4:6 bis 6:4. Das optimale Mischungsverhältnis der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators, gemäß dem eine noch höhere Gasabbauaktivität erreicht werden kann, und der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs beträgt etwa 5:5. Ein wünschenswerter spezifischer Oberflächenbereich (BET-Verfahren) einer erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung liegt im Bereich von 20 bis 65 m²/g, und der optimale spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) liegt im Bereich von 25 bis 60 m²/g.
Um die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und diejenigen des Photokatalysators des sichtbaren Bereiches miteinander zu verbinden, um die mechanische Festigkeit der photokatalytischen Beschichtung zu erhöhen, sollte vorzugsweise eine Zumischung eines Bindemittels in einem geeigneten Mischungsverhältnis erfolgen. Es können verschiedene Arten von Bindemitteln verwendet werden, bspw. Silikon und SiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ oder es können zwei oder mehrere Sorten hiervon verwendet werden. Diese Substanzen können die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und diejenigen des Photokatalysators des sichtbaren Bereiches effektiv miteinander verbinden. Da die Transmission von W-Strahlen und sichtbarem Licht hoch ist, verringert es nicht die Gasabbauaktivität einer photokatalytischen Beschichtung. Die geeignete Menge in Massenprozent bezogen auf die Gesamtmenge der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs beträgt 1 bis 30 %, und was das Mischungsverhältnis des Bindemittels betrifft, so ist ein Bereich von 7 bis 15 wünschenswert. Wenn zu viel Bindemittel vorhanden ist, versinken die feinen Partikel des Photokatalysators im Bindemittel, so dass sie ihre photokatalytischen Aktivitäten nur schwer entfalten können. Wenn die Menge des Bindemittels zu gering ist, wird die nötige Haftung nicht erreicht. Ein Bindemittel kann zwischen feinen Partikeln des Photokatalysators und zwischen einer photokatalytischen Beschichtung und Basen binden, indem eine Fusionsverfestigung ausgeführt wird. Ein Bindemittel nimmt eine ultrafeine partikelartige Form an, und es kann durch Van-der-Waals-Wechselwirkung binden oder den Photokatalysator selbst an das Substrat binden.
Durch Beimischen eines Bindemittels, wie vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung eine hohe mechanische Festigkeit erhalten, wobei eine starke Gasabbaufähigkeit im Bereich von 150 bis 1000 nm der Beschichtungsdicke aufrechterhalten wird. Für die photokatalytische Beschichtung können Verfahren eingesetzt werden, bspw. verschiedene bekannte Verfahren zur Schichtaufbringung, bspw. ein Sprühverfahren, ein Tauchverfahren, die Bürstenapplikationsmethode oder das elektrostatische Absorptionsverfahren, und können so ausgelegt sein; dass eine Kalzinierung auf einer Basis bei normaler Temperatur, niedriger Temperatur oder hoher Temperatur erfolgt.
Das Substrat sollte, um eine photokatalytische Aktivität zu zeigen, eine geeignete Form für eine photokatalytische Beschichtung aufweisen. Obwohl Baumaterialien, wie bspw. Elektroprodukte, z. B. ein Beleuchtungserzeugnis, eine Fensterscheibe, ein Fensterrahmen und eine Fliese, ein Lufterfrischer, ein Gesundheitserzeugnis, Fahrzeuge, Möbel usw. erwähnt werden, sind die Basen nicht hierauf beschränkt. Der Ausdruck "Beleuchtungserzeugnis" ist ein Ausdruck, der eine Lichtquelle, einen Leuchtkörper, mit dem die Lichtquelle ausgestattet ist, und eine Komponente, die den Leuchtkörper bildet, bezeichnet. Eine mögliche Lichtquelle ist bspw. eine Fluoreszenzlampe, eine Hochdruck-Entladungslampe, eine Wolfram-Halogenlampe usw. Als Leuchtkörper können bspw. Leuchtgeräte für den Innenbereich, Leuchtgeräte für den Außenbereich, Signalausrüstungen, eine Anzeigelampeneinheit, eine Schildbeleuchtungseinheit usw. eingesetzt werden. Als eine Komponente, welche den Leuchtkörper bildet, sind möglich: ein Schatten, ein Handschuh, eine Flutlichtapertur, eine Reflexionsplatte usw. Die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung wird allgemein von einer Basis getragen, bspw. einem Beleuchtungsprodukt, welches sich in einer Position befindet, auf die Licht von einer Lichtzelle aus abgestrahlt wird.
Bei der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung wird, da die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs durch sichtbares Licht aktiviert werden, das von einer Lichtquelle für das Beleuchten erzeugt wird, während die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und diejenigen des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs durch W-Strahlen aktiviert werden, die Aktivität des Gasabbaus noch stärker, da sich die photokatalytische Aktivität der feinen Partikel des Photokatalysators multipliziert.
Als nächstes werden in einem Teststück derselben Ausführung die herkömmliche photokatalytische Beschichtung (Vergleichsbeispiel 1), gemäß der zum Vergleich nur die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators eingesetzt sind, die herkömmliche photokatalytische Beschichtung (Vergleichsbeispiel 2), bei der nur die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs eingesetzt sind, und eine photokatalytische Beschichtung (erfindungsgemäßes Beispiel) der vorliegenden Erfindung ausgebildet, und das Ergebnis der Messung der photokatalytischen Aktivität jedes Teststücks wird erläutert. Die Abbauaktivität von Ethanolgas beim Ausführen einer optischen Bestrahlung wird für jedes vorstehend erwähnte Teststück gemessen, und zwar unter Einsatz einer Fluoreszenzlampe, die mit einer Fluoreszenzsubstanz für Dreibandemission für allgemeine Beleuchtungszwecke ausgestattet ist. Die Größenverhältnisse jener Gasabbaueigenschaften waren wie folgt:
"erfindungsgemäßes Beispiel" > "Vergleichsbeispiel 2" > "Vergleichsbeispiel 1"
Bei dem "erfindungsgemäßen Beispiel" wurde eine 4 bis 5 mal so hohe Gasabbauaktivität wie beim "Vergleichsbeispiel 1" erhalten. Bei der Durchführung desselben Experiments unter Verwendung einer Schwarzlichtlampe, deren dominante Wellenlänge 360 nm beträgt, waren die Größenverhältnisse der Gasabbauaktivitäten wie folgt:
"Vergleichsbeispiel 1" > "erfindungsgemäßes Beispiel" > "Vergleichsbeispiel 2"
Die obige Relation sollte zeigen, dass die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung eine hohe Gasabbauaktivität aufweist, selbst wenn die spektrale Verteilung der beleuchtenden Lichtquelle sich ändert. Auch bei Bestrahlung mit Sonnenlicht wurde eine ausreichend hohe Gasabbauaktivität, ebenso wie zuvor, festgestellt.
Bei der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung können die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von 50 bis 400 m²/g aufweisen, während die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von 30 bis 200 m²/g aufweisen können.
Dieser spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) ist der Wert, der durch das BET-Verfahren ermittelt und aufgenommen wird. Bei einer photokatalytischen Beschichtung dieser Art ist es vorzuziehen, dass der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators im Bereich von 100 bis 200 m²/g liegt, wobei der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs im Bereich von 50 bis 80 m²/g liegt. D. h., dass es, damit eine photokatalytische Beschichtung eine effektive photokatalytische Aktivität entfaltet, erforderlich ist, dass die mittlere Teilchengröße der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators geringer ist als die mittlere Partikelgröße der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs. Wenn dies durch einen BET-Wert ausgedrückt wird, ist es erforderlich, dass der BET-Wert der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators größer ist als der BET-Wert der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs.
Wenn die photokatalytische Beschichtung mit obiger Konstruktion versehen ist, ist der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der gesamten photokatalytischen Beschichtung größer als derjenige der herkömmlichen photokatalytischen Beschichtung, welche nur die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators aufweist. Deshalb wird die Gasabbauaktivität, ausgehend von einer photokatalytischen Beschichtung, welche nur eine photokatalytische Beschichtung und die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs umfasst, hin zu der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung stärker, welche nur von den feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators aus umwandelt.
Die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung baut nicht nur schädliches Gas ab, sondern weist einen Antifäulniseffekt auf. Insbesondere da die photokatalytische Beschichtung eine hochglatte Oberfläche aufweist, entsteht der Effekt, dass kaum Bodenpartikel auf der photokatalytischen Beschichtung haften, weswegen ein Beitrag zur Fäulnishemmung geleistet wird.
Bei der photokatalytischen Beschichtung können die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators aus Titandioxid des Anatastyps mit einer mittleren Teilchengröße von 5 bis 20 nm oder Titandioxid des Brookittyps als Hauptkomponente ausgebildet sein. Die photokatalytische Beschichtung kann von der Art sein, gemäß der Metall und/oder Oxid durch das Titandioxid an den feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators haften, wobei das Metall aus der Gruppe aus gewählt ist, welche Platin, Gold, Chrom, Mangan, Vanadium, Nickel und wiederum Palladium enthält, oder zwei oder mehrere Arten hiervon umfasst, wobei das Oxid aus der Gruppe ausgewählt sein kann, welche Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid, Nioboxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Chromoxid, Wolframoxid und eine Gruppe aus ITO enthält, oder zwei oder mehrere Sorten hiervon umfasst.
Die photokatalytische Beschichtung kann ein Bindemittel aufweisen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche SiO₂, ZrO und Al₂O₃ enthält, oder zwei oder mehrere Sorten hiervon, und kann eine Substanz enthalten, die für sichtbares Licht und W-Strahlung hochdurchlässig ist.
Bei der photokatalytischen Beschichtung kann das Bindemittel in einem Anteil von 1 bis 30% der Menge der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und derjenigen des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs enthalten sein.
Falls in einer Fluoreszenzlampe ausgebildet, kann die photokatalytische Beschichtung eine hohe mechanische Belastung aushalten und kann eine günstige photokatalytische Aktivität zeigen. Die photokatalytische Beschichtung kann in einer Dicke im Bereich von 150 bis 1000 nm ausgebildet sein.
Zusätzliche Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor. Letztere bilden einen integralen Bestandteil dieser Anmeldung.
Die Erfindung wird besser verständlich und die damit verbundenen Vorteile werden leicht ersichtlich durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
1 eine schematische Schnittansicht, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen photokatalytischen Be schichtung zeigt:
2 eine perspektivische vergrößerte Teilschnitt-Aufrissansicht von vorne, welche eine Fluoreszenzlampe zeigt, die mit der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung versehen ist;
3 ein Diagramm, das die Spektralverteilungseigenschaften einer Fluoreszenzlampe zeigt, die mit der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung versehen ist, und zwar in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 800 nm im Vergleich mit einer Fluoreszenzlampe, die nicht mit einer solchen photokatalytischen Beschichtung versehen ist;
4 eine vergrößerte Zeichnung, die einen Teil von 3 in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 400 nm zeigt;
5 ein Diagramm, das den Abbau von Formaldehydgas bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung, welche bei einer Fluoreszenzlampe ausgebildet ist, gemäß der Veränderung des Mischungsverhältnisses der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs, die die photokatalytische Beschichtung bilden, zeigt;
6 eine schematische Schnittansicht, die eine Vorrichtung zum Messen der Gasabbauaktivität einer photokatalytischen Beschichtung zeigt; und
7 ein Graph, der das Messergebnis der Gasabbauaktivität der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung, welche auf einer Fluoreszenzlampe ausgebildet ist, gemäß der Veränderung des Mischungsverhältis der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und derjenigen des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs, welche die photokatalytische Beschichtung bilden, zeigt, welches Messergebnis durch die Messeinrichtung von 6 erhalten wird.
Die Erfindung wird nun detailliert mit Bezug auf die 1 bis 7 beschrieben.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung. Wie in 1 gezeigt, ist die photokatalytische Beschichtung LC aus einem Photokatalysator 1 und einem Bindemittel 2 aufgebaut. Die photokatalytische Beschichtung LC wird durch feine Partikel 1a des Photokatalysators sichtbaren Bereichs und feine Partikel 1b des W-Strahlungsphotokatalysators gebildet, die in einem vorgegebenen Verhältnis miteinander vermischt sind. Die feinen Partikel 1a des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs werden allgemein unter W-Licht mit einer Wellenlänge von 380 nm oder etwas kürzer aktiviert und durch sichtbare Strahlung einer Wellenlänge von nicht kürzer als etwa 400 nm. Die feinen Partikel 1a des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs sind jeweils feine Partikel 1a1 aus Titanoxid des Rutil-Typs mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 70 nm, an denen etwa 600 Teile ultrafeiner Partikel 1a2 aus Platin (Pt) mit einer mittleren Teilchengröße von 1,5 nm haften. Andererseits werden die feinen Partikel 1b des W-Strahlungsphotokatalysators allgemein durch W-Strahlen mit einer Wellenlänge von 380 nm oder kleiner aktiviert und sind aus feinen Partikeln aus Titandioxid des Anatas-Typs mit einer mittleren Teilchengröße von 20 nm aufgebaut. Das Mischungsverhältnis der feinen Partikel 1b des W-Strahlungsphotokatalysators und der feinen Partikel 1a des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs ist, ausgedrückt in Massenprozent, 5:5.
Ein Bindemittel 2 ist aus SiO₂ mit einer Feststoff-Lösungsphase ausgebaut, welches die feinen Partikel 1a des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs und die feinen Partikel 1b des W-Strahlungsphotokatalysators miteinander verbindet. Das Mischungsverhältnis des Bindemittels 2 zum Photokatalysator 1 beträgt etwa 10% (Massenprozent). Diese photokatalytische Beschichtung LC haftet an der Außenwand einer transparenten Entladungsummantelung 11 von Fluoreszenzlampen durch das Bindemittel 2, wie nachstehend detaillierter erörtert wird.
Mit Bezug auf 2 wird eine Fluoreszenzlampe erläutert, die mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung versehen ist.
Wie in 2 gezeigt, weist die Fluoreszenzlampe L eine transparente Entladungsumhüllung 11 auf, einen Überzug 12 aus Fluoreszenzmaterial, ein Paar Elektroden 13 und ein Paar Lampensockel 14. Die transparente Entladungsumhüllung 11 ist mit einem Entladungsmedium gefüllt.
Die transparente Entladungsumhüllung 11 weist eine schlanke lange Glasröhre 11a und ein Paar konische Stiele 11b auf. Die Glasröhre 11a ist aus Kaltnatronglas hergestellt. Jeder konisch zulaufende Stiel 11b ist mit einer konischen Verjüngung, einem Paar internen Leitungsdrähte und einem Paar externen Leitungsdrähte versehen. Die konischen Verjüngungen sind jeweils auf beiden Seiten der Glasröhre 11a vorhanden. Ursprünglich ist ein Ausstoßrohr auf der konischen Verjüngung ausgebildet und wird dazu verwendet, die Luft in der transparenten Entladungsumhüllung 11 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Fluoreszenzlampe auszustoßen und anschließend das Entladungsmedium in die transparente Endladungsumhüllung 11 einzuleiten. Die Ausstoßrohre werden abgetrennt, nachdem das Entladungsmedium in die Umhüllung 11 eingefüllt ist. Das Paar interne Leitungsdrähte steht aufrecht parallel auf dem konusförmigen Stiel 11b. Die Elektroden 13, 13 werden jeweils zwischen beiden proximalen Enden der internen Leitungsdrähte 13a, 13a getragen. Das proximale Ende der internen Leitungsdrähte 13a, 13a ist jeweils mit einem Paar externen Leitungsdrähte verbunden. Die distalen Enden der externen Leitungsdrähte sind in dem konusförmigen Stiel eingebettet, und deren proximale Enden sind aus der transparenten Entladungsumhüllung 11 herausgeführt.
Die Beschichtung 12 aus Fluoreszenzmaterial ist aus einer Fluoreszenzsubstanz mit Dreibandemission zusammengesetzt und ist auf der inneren Wand der transparenten Entladungsumhüllung 11 ausgebildet. Die Fluoreszenzsubstanz mit Dreibandemission umfasst BaMgAl₁₆O₂₇:Eu zum Emittieren eines blauen Lichtes LaPO₄:Ce zum Emittieren eines grünes Lichtes und Y₂O₃ zum Emittieren roten Lichts.
Die Elektrode 13 ist aus einem gewundenen Wolframfilament und einer Elektronen emittierenden Substanz aufgebaut, welche auf das gewundene Wolframfilament aufgebracht ist.
Das Entladungsmedium ist aus einer adäquaten Menge an Quecksilber und Argon von etwa 300 Pa aufgebaut.
Der Lampensockel 14 ist aus einem Hauptabschnitt 14a des Lampensockels und einem Paar Stiftanschlüssen 14b und 14b aufgebaut. Die Hauptabschnitte 14a, 14a des Lampensockels sind wie eine Kappe ausgebildet, und beide Enden der transparenten Entladungsumhüllung 11 sind mit Hauptabschnitten 14a, 14a des Lampensockels ausgestattet. Das Paar Stiftanschlüsse 14b und 14b ist isoliert gegeneinander auf dem Lampensockel 14a angebracht und jeweils mit externen Leitungsdrähten verbunden.
Die Fluoreszenzlampe ist mit der photokatalytischen Beschichtung LC gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet, wodurch Interferenz-Randgebiete schwer zu beobachten sind.
3 zeigt die Spektralverteilungseigenschaften einer Fluoreszenzlampe, auf der die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung aufgebracht ist, in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 800 nm im Vergleich zu einer Fluoreszenzlampe, die keine solche photokatalytische Beschichtung aufweist. 4 zeigt einen vergrößerten Abschnitt von 3 um den Wellenlängenbereich von 300 bis 400 nm herum. Sowohl bei 3 als auch bei 4 zeigt die Horizontalachse die Wellenlänge in der Einheit "nm" an, und die Ver tikalachse zeigt die relative spezifische Energie in "%". Hierbei weisen die Fluoreszenzlampe, welche eine erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung aufweist, und die Fluoreszenzlampe, welche keine solche photokatalytische Beschichtung aufweist, dieselbe Spezifikation auf.
In 3 zeigt der Graph mit durchgezogener Linie die Spektralverteilungseigenschaft der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung, und der Graph in durchbrochener Linie zeigt die Spektralverteilungseigenschaft einer Fluoreszenzlampe, welche nicht mit einer solchen photokatalytischen Beschichtung versehen ist. In 3 ist der Graph mit durchbrochener Linie an Abschnitten verborgen, wo sich beide Graphen überlappen, so dass nur die durchgezogene Linie aufscheint. Wie aus 3 ersichtlich ist, werden bei der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung ein Teil des sichtbaren Lichts im Bereich von 400 bis 500 nm Wellenlänge und W-Licht einer Wellenlänge von 380 nm oder weniger in der photokatalytischen Beschichtung LC absorbiert . Hierbei wird ein Teil des W-Lichts und des sichtbaren Lichts durch die feinen Partikel 1a des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs absorbiert, und ein anderer Teil der W-Strahlung wird durch die feinen Partikel 1b des W-Strahlungsphotokatalysators absorbiert. Darüber hinaus ist aus den Zeichnungen auch ersichtlich, dass das sichtbare Licht kaum absorbiert wird, und somit ist das Verhältnis der Absorption sichtbaren Lichts zur Gesamtlichtmenge sehr niedrig.
Wie in 4 gezeigt, nimmt im Wellenlängenbereich von 360 bis 370 nm der Graph mit durchgezogener Linie im Vergleich zum Graphen mit durchbrochener Linie merklich ab. Hieraus ist ersichtlich, dass bei der Fluoreszenzlampe, die mit der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung versehen ist, die photokatalytische Aktivität der photokatalytischen Beschichtung LC unter W-Strahlung im Bereich von 360 bis 370 nm merklich aktiviert wird, und somit werden die ultra violetten Strahlen in diesem Bereich effektiv absorbiert, so dass die ultravioletten Strahlen in diesem Bereich nach außen treten und abnehmen.
5 zeigt die Abbauaktivität der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung, welche auf eine Fluoreszenzlampe aufgebracht ist, in Bezug auf Formaldeydgas gemäß einer Veränderung des Mischungsverhältnisses der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs, welche die photokatalytische Beschichtung bilden. In 5 zeigt die Horizontalachse das Mischungsverhältnis der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs in der Einheit "Massen%", während die Vertikalachse den Faktor der Gasabbauaktivität zeigt. Der Faktor der Gasabbauaktivität wird unter Einsatz einer Messvorrichtung gemessen, wie in 6 gezeigt. D. h., ein Teststück, bspw. ein Stück alkalisches Glas, auf dem die photokatalytische Beschichtung aufgebracht ist, wird in eine abgedichtete Kiste der Vorrichtung gesetzt. Dann wird in die abgedichtete Kiste Formaldehydgas eingeleitet. Unmittelbar nach der Gaseinleitung und dann nach drei Stunden wird die Formaldehydgaskonzentration gemessen. Der Faktor der Gasabbauaktivität wird dann als Dämpfungsgrad aus der Differenz der gemessenen Werte ermittelt. Es ist aus 5 ersichtlich, dass der Aktivitätsfaktor des Gasabbaus umso größer ist, je größer der Aktivitätsfaktor des Gasabbaus ist.
Wie in 6 gezeigt, ist die Messvorrichtung mit vier herkömmlichen 20 Watt (FL20) Fluoreszenzlampen FL mit Dreibandemission in der abgedichteten Kiste versehen, welche Kiste ein inneres Volumen von 1 m³ aufweist. Auf das Teststück werden Lichtstrahlen gerichtet, welche von den Lampen ausgesendet werden, und zwar in einer Atmosphäre aus vorgegebenen Gas.
Wie aus 5 ersichtlich ist, zeigt die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung eine maximale Aktivität des Gasabbaus bei einem Mischungsverhältnis von etwa 50 Massen% der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs. Deshalb ist es bei der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung wünschenswert, dass die Menge an feinen Partikeln des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs im Bereich von normalerweise 30 bis 80 Massen%, vorzugsweise 30 bis 70 Massen%, liegt.
Bei der Messvorrichtung, wie sie in 6 gezeigt ist, sind in einer abgedichteten Kiste 21 aus Edelstahl ein Lüfterrad 22, eine Gasquelle 23 und eine Heizeinrichtung 24 vorhanden. Zusätzlich ist die Messeinrichtung mit einer Gasüberwachungseinheit 25 zum Überwachen des Gases in der abgedichteten Kiste 21 vorhanden. Das Lüfterrad 22 wälzt das Gas in der abgedichteten Kiste 21 um. Die Gasquelle 23 führt Formaldehydgas zu. Die Heizeinrichtung 24 heizt die Gasquelle 23 auf, so dass in der Gasquelle 23 Formaldehydgas erzeugt wird. Die Gasüberwachungseinheit 25 misst die Konzentration des Formaldehydgases in der abgedichteten Kiste 21.
Die Messung des Aktivitätsfaktors für den Gasabbau gemäß der Messeinrichtung wird in dem folgenden Verfahrensablauf ausgeführt: Ein Teststück, bspw. ein Alkaliglasstück, das mit der erfindungsgemäßen photokatalytischen Beschichtung versehen ist, wird in die abgedichtete Kiste 21 eingesetzt. Eine Mischung aus Kr-Gas und N₂-Gas wird in die abgedichtete Kiste 21 eingebracht. Durch die Gasquelle 23 werden 2 ppm Formaldehydgas durch Erwärmen mit der Heizeinrichtung 24 erzeugt. Dann wird das Formaldehydgas in der abgedichteten Kiste 21 mit dem Lüfterrad 22 umgewälzt. Das Gas in der abgedichteten Kiste 21 wird durch das Lüfterrad 22 in Umlauf gehalten, und nach drei Stunden wird die Gaskonzentration gemessen.
7 zeigt den Aktivitätsfaktor für den Gasabbau, welcher den Dämpfungsgrad darstellt, der aus der Gaskonzentration nach drei Stunden ermittelt wurde, welche Konzentration durch das obige Verfahren gemessen wurde. In 7 zeigt die Horizontalachse das Mischungsverhältnis der feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und der feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs, welche die photokatalytische Beschichtung bilden. Die linke Vertikalachse zeigt den spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der photokatalytischen Beschichtung in einer Einheit von m²/g. Die rechte vertikale Achse zeigt den Aktivitätsfaktor des Gasabbaus, welcher den Dämpfungsgrad des Formaldehydgases nach drei Stunden als relativen Wert darstellt. In 7 zeigt das Balkendiagramm den spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) der photokatalytischen Beschichtung in einer Einheit von m²/g, und das Liniendiagramm zeigt den Aktivitätsfaktor des Gasabbaus.
Wie aus 7 ersichtlich ist, zeigt die photokatalytische Beschichtung einen maximalen Aktivitätsfaktor des Gasabbaus in einer Situation, in der die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators und die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs miteinander vermischt werden, und zwar bei einem Mischungsverhältnis (Massenverhältnis) von etwa 5:5. Darüber hinaus zeigt die erfindungsgemäße photokatalytische Beschichtung, wenn das Mischungsverhältnis im Bereich von normalerweise 7:3 bis 2:8, oder vorzugsweise 7:3 bis 3:7, liegt, eine günstige Gasabbauaktivität, die höher liegt als diejenige einer herkömmlichen photokatalytischen Beschichtung, d. h. einer photokatalytischen Beschichtung, welche nur entweder die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators oder die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs enthält.
Wenn die Menge an feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators zunimmt, wird der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) größer. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Menge an feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokataly sators abnimmt, der spezifische Oberflächenbereich (BET-Verfahren) kleiner. Aus dem Vorstehenden ist verständlich, dass die Aktivität des Gasabbaus der photokatalytischen Beschichtung von dem spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) abhängt und dass die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators dazu beitragen, den spezifischen Oberflächenbereich der photokatalytischen Beschichtung zu erhöhen. Da jedoch die photokatalytische Aktivität bei W-Licht dominant wird und es schwierig ist, sichtbare Strahlen effektiv zu absorbieren, wenn die Menge an feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators 70% oder höher wird, nimmt die Gasabbauaktivität der gesamten photokatalytischen Beschichtung ab.
Wie vorstehend beschrieben wurde, gibt die Erfindung eine äußerst günstige photokatalytische Beschichtung an.
Obwohl das, was als bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angesehen wird, beschrieben und veranschaulicht wurde, ist es offensichtlich für den Fachmann, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen gemacht werden können und Elemente derselben durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen gemacht werden, um eine spezielle Situation oder ein Material der Lehre der vorliegenden Erfindung anzupassen, ohne deren zentralen Schutzbereich zu verlassen. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt werden, die als beste Art zum Ausführen der Erfindung offenbart ist. Vielmehr umfasst die Erfindung alle Ausführungsformen, die in den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen werden vom Anmelder als eine Vielzahl individueller erfinderischer Konzepte umfassend angesehen, von denen einige teilweise oder vollständig außerhalb des Schutzbereichs einiger oder aller folgenden Ansprüche liegen können. Die Tatsache, dass der Anmelder zum Zeitpunkt des Einreichens der vorliegenden Anmeldung entschieden hat, den beanspruchten Schutzbereich gemäß den folgenden Ansprüchen zu beschränken, soll nicht als Disclaimer gewertet werden. Alternative erfinderische Konzepte, die in der Anmeldung enthalten sind, können durch Ansprüche definiert werden, die vom Schutzbereich der folgenden Ansprüche abweichen. Solche unterschiedlichen Ansprüche können gegebenenfalls während des Erteilungsverfahrens übernommen werden, bspw. für eine Teilanmeldung.

Claims

Photokatalytische Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Mischung feiner Partikel eines W-Strahlungsphotokatalysators und feiner Partikel eines Photokatalysators des sichtbaren Bereichs im Massenverhältnis von 3:7 zu 7:3 umfasst.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von 50 bis 400 m²/g aufweisen und die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs einen spezifischen Oberflächenbereich (BET-Verfahren) von 30 bis 200 m²/g aufweisen.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die feinen Partikel des W-Strahlungsphotokatalysators hauptsächlich aus Titandioxid des Anatastyps und/oder Titandioxid des Brookittyps sind, welche eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 20 nm aufweisen.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 3, wobei ultrafeine Metallpartikel, welche mindestens ein Element aus der Gruppe umfassen, welche Platin, Gold, Chrom, Mangan, Vanadium, Nickel und Palladium enthält, an den feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators haften.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 3, wobei ultrafeine Oxidpartikel, die mindestens eines der Oxide umfassen, welche aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid, Nioboxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Chromoxid, Wolframoxid und ITO umfassen, an den feinen Partikeln des W-Strahlungsphotokatalysators haften.
Photokatalytische Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs hauptsächlich aus einem Titandioxid des Rutiltyps und/oder einen substituierten Stickstoff enthaltenden Titandioxid des Anatasetyps aufgebaut sind, welche eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 100 nm aufweisen, wobei ultrafeine Metallpartikel an ihnen haften, welche mindestens ein Element umfassen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Platin, Gold, Chrom, Mangan, Vanadium, Nickel und Palladium enthält.
Photokatalytische Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die feinen Partikel des Photokatalysators des sichtbaren Bereichs hauptsächlich aus Titandioxid des Rutiltyps und/oder einem substituierten Stickstoff enthaltendem Titandioxid des Antatastyps zusammengesetzt sind, welche eine mittlere Teilchengröße von 10 bis 100 nm aufweisen, wobei ultrafeine Oxidpartikel auf ihnen haften, welche mindestens eines der Oxide umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, welche Vanadiumoxid, Molybdänoxid, Eisenoxid, Nioboxid, Zinnoxid, Zinkoxid, Chromoxid, Wolframoxid und ITO enthält.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 1, aufweisend ein Bindemittel zum Verbinden der feinen Partikel des Photokatalysators miteinander, welches mindestens einen der Bestandteile aus der folgenden Gruppe umfasst: SiO₂, ZrO und Al₂O₂.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 7, wobei das Bindemittel in einem Mengenverhältnis von 1 bis 30 Massen% enthalten ist.
Photokatalytische Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung eine Dicke von 150–1000 nm aufweist.