ES2209182T3

ES2209182T3 - Uso de una composicion fotocatalitica para eliminar sustancias nocivas del aire.

Info

Publication number: ES2209182T3
Application number: ES98938925T
Authority: ES
Inventors: Kazuya Tsujimichi; Hiroto Hasuo; Hideki Kobayashi
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2004-06-16
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: CZ301921B6; ID27059A; KR20010015871A; DE69818866T2; WO1999029424A1; CN1281388A; EP1327475A3; DE69818866D1; BR9813433B1; EP1053788A1; KR100408470B1; EP1053788B1; CZ20002151A3; CN1148260C; EP1327475A2; BR9813433A; EP1053788A4; AU8748498A

Abstract

Uso de un material compuesto que contiene por lo menos un sustrato y una capa superficial, dicha capa superficial se convierte en hidrófila y autolavante con agua por fotoexcitación, dicha capa superficial consta de: componente (i): un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz, componente (ii): por lo menos un óxido metálico elegido entre Al2O3, ZnO, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb2O, Na2O, K2O y P2O5 y componente (iii): por lo menos un óxido metálico elegido entre SiO2, ZrO2, Ge2 y ThO2, para eliminar óxidos de nitrógeno, amoníaco, monóxido de carbono y/u óxidos de azufre del aire.

Description

Uso de una composición fotocatalítica para eliminar sustancias nocivas del aire.

La presente invención se refiere al uso de un material compuesto que contiene un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz para eliminar óxidos de nitrógeno, amoníaco, monóxido de carbono y/u óxidos de azufre del aire.

Los fotocatalizadores que pueden funcionar como catalizadores cuando se exponen a la luz están encontrando cada vez más aplicaciones porque la energía que se emplea en las reacciones catalíticas es energía luminosa, por ejemplo la luz solar, que es inagotable. Por ejemplo el dióxido de titanio (TiO_{2}), un tipo de fotocatalizador, en especial el óxido de titanio en forma cristalina anatasa, produce electrones de excitación y huecos positivos cuando se expone a la energía de la luz (luz ultravioleta) y los electrones de excitación y los huecos positivos dan lugar a especies activas de oxígeno, por ejemplo O_{2}^{-}, O^{-} y \cdotOH (en la que \cdot indica un electrón no apareado y significa que la especie marcada con \cdot es una especie radical), en presencia de oxígeno y de agua en la superficie del catalizador. Se han propuesto aplicaciones que recurren a las propiedades radicales de las especies activas de oxígeno, por ejemplo aplicaciones de purificación de aire, en las que se oxidan los óxidos de nitrógeno (NOx) del aire con las especies activas de oxígeno y después se convierten en un producto de reacción inocuo (ácido nítrico) y la degradación de bacterias por oxidación de materia orgánica, es decir, las aplicaciones llamadas "anti-microbianas".

En el curso de la oxidación de los óxidos de nitrógeno con las especies activas de oxígeno, el dióxido de nitrógeno (NO_{2}) se produce como producto intermedio que sufre una oxidación ulterior y se convierte finalmente en ácido nítrico. Como resultado de la producción de ácido nítrico, disminuye la cantidad de óxidos de nitrógeno del aire y el aire se purifica. Por esta razón, la co-presencia de especies activas de oxígeno y de óxido de nitrógeno o dióxido de nitrógeno es indispensable para aumentar el porcentaje de disminución de la cantidad de los óxidos de nitrógeno. Pero, como el dióxido de nitrógeno es un compuesto químico relativamente estable (gas), el dióxido de nitrógeno producido no resulta afectado por el sistema reaccionante. Esto disminuye la eficacia de la oxidación con la especie activa de oxígeno, lo cual se traduce en un menor porcentaje de disminución de la cantidad los óxidos de nitrógeno. El uso de adsorbentes porosos, por ejemplo el carbón activo, se considera efectivo para prevenir que el dióxido de carbono sea apartado del sistema reaccionante. Tal como se aprecia en la descripción siguiente, este método no siempre es
efectivo.

En concreto, cuando el dióxido de nitrógeno, que se había apartado inicialmente, se adsorbe sobre el adsorbente anterior, después de tal adsorción el dióxido de nitrógeno permanece a menudo dentro de los poros del adsorbente, sin que se suelte. Por esta razón, en muchos casos el dióxido de nitrógeno adsorbido se coloca fuera del sistema de oxidación con la especie activa de oxígeno y no sufre la reacción de oxidación, por ello no llega a convertirse en ácido nítrico como producto final de la oxidación. Esto inhibe la disminución de la cantidad de los óxidos de nitrógeno. En este caso hay que señalar que el dióxido de nitrógeno adsorbido sobre el adsorbente en una región en la que el dióxido de nitrógeno puede estar presente junto con la especie activa de oxígeno y es en este sistema reaccionante, es decir, en una región próxima al fotocatalizador, donde tiene lugar la oxidación para producir ácido nítrico. Pero, dado que la región próxima al fotocatalizador ocupa solo una pequeña proporción del conjunto de la región de adsorción de material (incluidos los poros) del adsorbente, puede decirse que la proporción de dióxido de nitrógeno, que no puede oxidarse a ácido nítrico, es elevada. Es decir, el adsorbente adsorbe y retiene meramente al dióxido de nitrógeno y el porcentaje de disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno por conversión en ácido nítrico no parece ser satisfactorio.

La presente invención pretende abordar los problemas recién descritos y un objeto de la presente invención consiste en seguir mejorando la eficacia de una reacción catalítica en la que participa un fotocatalizador, o en mejorar el porcentaje de disminución de la cantidad de un reactivo aplicado a la reacción catalítica mediante la conversión de los reactivos en el producto final. Otro objeto de la presente invención es suplementar la función de un fotocatalizador.

La presente invención va dirigida al uso de un material compuesto que consiste por lo menos en un sustrato y una capa superficial, dicha capa superficial se hace hidrófila y autolavante con agua por fotoexcitación, dicha capa superficial consta de:

un componente (i): un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz,

un componente (ii): por lo menos un óxido metálico elegido entre Al_{2}O_{3}, ZnO, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O y P_{2}O_{5} y

un componente (iii): por lo menos un óxido metálico elegido entre SiO_{2}, ZrO_{2}, GeO_{2} y ThO_{2},

para eliminar del aire los óxidos de nitrógeno, el amoníaco, el monóxido de carbono y/o los óxidos de azufre.

Las formas de ejecución preferidas de la presente invención se describen en las reivindicaciones secundarias.

El material compuesto empleado según la presente invención consta de una capa superficial que contiene un primer componente, es decir, un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz, un segundo componente elegido entre Al_{2}O_{3}, ZnO, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O y P_{2}O_{5} y un tercer componente que se elige entre SiO_{2}, ZrO_{2}, GeO_{2} y ThO_{2}.

Cuando un reactivo que participa en una reacción catalítica, en la que interviene un fotocatalizador, sufre una reacción catalítica y se convierte en un producto final especificado por la estructura del reactivo y la reacción catalítica; el segundo componente funciona en presencia simultánea del fotocatalizador de modo que aumenta el grado de conversión del reactivo en el producto final.

Según la formulación fotocatalítica, que tiene la composición anterior, la conversión del reactivo en el producto final puede aumentarse y, por tanto, puede aumentarse también el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo.

En la formulación fotocatalítica que tiene la composición anterior, el otro compuesto es un reactivo o un compuesto unido a un producto intermedio producido antes de que el reactivo reaccione catalíticamente y se convierta en el producto final.

El reactivo o el producto intermedio se mantiene en un estado tal que está unido químicamente al otro compuesto que se ha formulado junto con el fotocatalizador. Este otro compuesto, con el reactivo o el producto intermedio mantenido sobre él, no adopta una estructura porosa. Por lo tanto, el reactivo o el producto intermedio no se coloca fuera del sistema de la reacción catalítica, en la que interviene el fotocatalizador, es decir, en una región distante del fotocatalizador, al contrario, el reactivo o el producto intermedio está colocado dentro del sistema de la reacción catalítica junto al fotocatalizador que se ha formulado junto con el otro compuesto. Además, dado que el reactivo o producto intermedio está unido químicamente al otro compuesto, el reactivo o el producto intermedio puede colocarse con seguridad dentro del sistema reaccionante catalítico. De ello resulta que la formulación fotocatalítica puede proporcionar la oportunidad segura de que el reactivo se aplique en la reacción catalítica y la oportunidad de que el producto intermedio se aplique en esta reacción catalítica. Esto puede mejorar además la eficacia de la reacción catalítica. La eficacia mejorada de la reacción catalítica puede aumentar el grado de conversión del reactivo en el producto final y, por consiguiente, aumentar el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo.

Cuando se expone a la energía de la luz aplicada, el fotocatalizador produce electrones excitados y huecos positivos que dan lugar a especies activas de oxígeno en presencia de oxígeno y de agua en la superficie del catalizador.

El reactivo o el producto intermedio se coloca dentro del sistema de una reacción catalítica basada en una especie activa de oxígeno producida por el fotocatalizador. Esto da lugar a una oportunidad seguridad de que el reactivo se aplicará en la reacción catalítica o la oportunidad de que el producto intermedio podrá seguir aplicándose en la reacción catalítica. Esto permite que la reacción catalítica progrese de modo más eficaz. Por tanto, se aumenta el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo.

Son ejemplos de fotocatalizadores viables para ello el dióxido de titanio (TiO_{2}), el óxido de cinc (ZnO), el óxido de vanadio (V_{2}O_{5}) y el óxido de tungsteno o wolframio (WO_{3}). Estos fotocatalizadores no están restringidos por su forma cristalina y pueden estar presente en cualquier forma cristalina, por ejemplo una forma anatasa, rutilo o brookita, siendo preferida la forma anatasa del dióxido de titanio desde el punto de vista de la disponibilidad, etcétera. En lo que respecta a los reactivos aplicables a la reacción catalítica basada en una especie activa de oxígeno, los productos intermedios obtenidos a partir de los reactivos y los productos finales obtenidos a partir de los productos intermedios, por ejemplo cuando el reactivo es un óxido de nitrógeno, el producto intermedio y el producto final son dióxido de nitrógeno y ácido nítrico, respectivamente; cuando el reactivo es un óxido de azufre, el producto intermedio y el producto final son dióxido de azufre y ácido sulfúrico o ácido sulfuroso, respectivamente; y cuando es reactivo es monóxido de carbono, el producto intermedio y el producto final son dióxido de carbono y ácido carbónico, respectivamente. Además, como ejemplo de reactivo puede mencionarse también el amoníaco. En este caso el producto intermedio y el producto final son el monóxido de nitrógeno o el dióxido de nitrógeno obtenidos a partir del amoníaco y el ácido nítrico, respectivamente.

El otro compuesto es el reactivo aplicado en la reacción catalítica, basado en una especie activa de oxígeno o por lo menos un óxido metálico elegido entre óxidos metálicos anfóteros específicos, óxidos metálicos básicos y óxidos metálicos ácidos que están unidos químicamente con el producto intermedio.

Al introducir el reactivo o el producto intermedio en el sistema de reacción catalítica, basado en una especie activa de oxígeno producida por el fotocatalizador, cuando el reactivo o el producto intermedio son ácidos, entonces el llamado "punto de base" (base point) puede formarse empleando un átomo específico derivado del ordenamiento atómico de un óxido metálico básico. En este punto de base, el óxido metálico básico puede unirse químicamente de forma segura con el reactivo o con el producto intermedio. Cuando el reactivo o el producto intermedio son básicos, el llamado "punto de ácido" (acid point) puede formarse empleando un átomo específico derivado del ordenamiento atómico de un óxido metálico ácido. En este punto de ácido, el óxido metálico ácido puede unirse químicamente de forma segura con el reactivo o con el producto intermedio. Además, cuando el otro compuesto es un óxido metálico anfótero, un átomo específico derivado del ordenamiento atómico de un óxido metálico anfótero puede servir como punto de base o como punto de ácido compatible con las propiedades del reactivo o del producto intermedio. Por lo tanto, incluso cuando el reactivo o el producto intermedio son un compuesto básico y un compuesto ácido, el óxido metálico anfótero puede unirse químicamente de forma segura con el reactivo o con el producto intermedio.

Son ejemplos de óxidos metálicos anfóteros la alúmina (Al_{2}O_{3}) y el óxido de cinc (ZnO). Son ejemplos de óxidos metálicos básicos el óxido de estroncio (SrO), el óxido de bario (BaO), el óxido de magnesio (MgO), el óxido de calcio (CaO), el óxido de rubidio (Rb_{2}O), el óxido de sodio (Na_{2}O) y el óxido de potasio (K_{2}O). Son ejemplos de óxidos metálicos ácidos el óxido de fósforo (P_{2}O_{5}). En estos óxidos metálicos, la formación de un punto de base o de un punto de ácido es atribuible a la diferencia en electronegatividad entre el átomo metálico y el átomos de oxígeno que constituyen el óxido metálico y el ordenamiento atómico del átomo metálico y el átomo de oxígeno en la superficie del óxido metálico. El óxido metálico básico, el óxido metálico ácido y el óxido metálico anfótero pueden elegirse correctamente según el reactivo que se aplique en la reacción catalítica basada en la especie activa de oxígeno y en el producto intermedio obtenido a partir del reactivo. Es evidente que cuando se elige el óxido de cinc como fotocatalizador, no deberá elegirse el óxido de cinc como óxido metálico anfótero, porque el óxido de cinc es un fotocatalizador y, al mismo tiempo, un óxido metálico anfótero.

Como ejemplo para explicar el progreso de la reacción catalítica y la unión empleando alúmina se tomará aquí un sistema en el que el fotocatalizador es dióxido de titanio, el otro compuesto es alúmina en calidad de óxido metálico anfótero y el reactivo es óxido de nitrógeno (monóxido de nitrógeno). En este caso, el monóxido de nitrógeno se oxida con una especie activa de oxígeno producida por el dióxido de titanio, formándose dióxido de nitrógeno como producto intermedio. Tal como se representa esquemáticamente en la figura 1, cuando el monóxido de nitrógeno entra en contacto con o se aproxima al dióxido de titanio que actúa de fotocatalizador, el monóxido de nitrógeno se oxida con \cdotOH (radical hidroxi) que es una especie activa de oxígeno producida por el dióxido de titanio expuesto a la luz, formándose dióxido de nitrógeno (gas) (figura 1(a)). Tal como se desprende de la estructura molecular, el dióxido de nitrógeno es ácido y la alúmina es un óxido metálico anfótero, con un átomo de oxígeno del mismo actuando como punto de base para un gas ácido. Por lo tanto, el dióxido de nitrógeno es atraído por y se une químicamente con el átomo de oxígeno y se retiene sobre la alúmina (figura 1(b)). La fuerza, con la que el dióxido de nitrógeno es atraído por el átomos de oxígeno, es una fuerza coulómbica y la unión es química.

El dióxido de nitrógeno unido al átomo de oxígeno de la alúmina está junto al dióxido de titanio, que actúa de fotocatalizador, y por tanto está dentro del sistema de una reacción de oxidación (una reacción catalítica) inducida por un radical hidroxi \cdotOH (figura 1(b)). Esto proporciona una oportunidad segura al dióxido de nitrógeno para que pueda oxidarse por parte del radical hidroxi \cdotOH y permite que progrese eficazmente la oxidación del dióxido de nitrógeno. Se considera que el dióxido de nitrógeno se oxida formando iones nitrato que, junto con el átomo de hidrógeno del radical hidroxi \cdotOH, se unen y se mantienen en forma de ácido nítrico (producto final) sobre el átomo de oxígeno, que actúa como punto de base, de la alúmina (figura 1(c)).

Si está presente originalmente el dióxido de nitrógeno, es decir, cuando el dióxido de nitrógeno es el reactivo, entonces se oxida el dióxido de nitrógeno directamente por acción de una especie activa de oxígeno producida por el dióxido de titanio y, al mismo tiempo, el dióxido de nitrógeno unido químicamente a la alúmina del modo recién descrito se oxida también con la especie activa de oxígeno. En otras palabras, en este caso, el dióxido de nitrógeno en calidad de reactivo está unido químicamente a la alúmina.

A continuación se explica la unión utilizando alúmina, en el caso de que se oxiden el monóxido de azufre (SO) y el monóxido de carbono (C) con una especie activa de oxígeno producida por dióxido de titanio. Con la oxidación, estos óxidos se convierten en dióxido de azufre y en dióxido de carbono, es decir, aquí se producen de nuevo gases ácidos. Por esta razón, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 2, el dióxido de azufre se une químicamente a los átomos de oxígeno, que son los puntos de base que posee la alúmina en su calidad de óxido metálico anfótero y puntos adyacentes a la misma, y se mantienen sobre la alúmina. Tal como se muestra esquemáticamente en la figura 3, en el caso del dióxido de carbono, el átomo de carbono y el átomo de oxígeno pueden unirse en distintos órdenes de enlace. Por lo tanto, el dióxido de carbono se une químicamente a un solo átomo de oxígeno que actúa de punto de base ya indicado antes (figura 3(a)) o átomos de oxígeno que actúan de punto de base y adyacentes a la misma (figura 3(b)) y se mantienen sobre la alúmina. En este caso, el dióxido de azufre unido y mantenido sobre la alúmina de este modo reacciona posteriormente con una especie activa de oxígeno (radical hidroxi \cdotOH) producida por el dióxido de titanio, dando lugar al ácido sulfúrico o al ácido sulfuroso (producto final), mientras que el dióxido de carbono se convierte en ácido carbónico (producto final). Se considera que el dióxido de carbono se convierte también en metano o en metanol por una reacción basada en un átomo de hidrógeno radical, producido en el momento de la formación del radical hidroxi \cdotOH en calidad de especie activa de oxígeno, y en especies activas de oxígeno. En este caso, el metano o el metanol pueden considerarse productos finales.

Según una primera forma de ejecución preferida, el otro compuesto se formula para cumplir que el valor de a/(a+b) se sitúe entre 0,0001 y 0,8, en dicha fórmula "a" significa el peso del otro compuesto y "b" significa el peso del fotocatalizador.

Cuando el valor de a/(a+b) no es menor que 0,0001, como se especifica en la primera forma de ejecución preferida, el otro compuesto (óxido metálico anfótero, óxido metálico básico u óxido metálico ácido) representado por "a" puede asegurar con ventaja que el enlace químico del reactivo o del producto intermedio no merme la eficacia de la reacción catalítica. Cuando el valor de a/(a+b) no es superior a 0,8, es ventajoso que la cantidad del fotocatalizador representada por "b" no sea demasiado pequeña en relación al otro compuesto, de modo que pueda evitarse con ventaja la merma de la eficacia de la reacción catalítica.

En este caso, la cantidad de fotocatalizador puede situarse entre el 20 y el 95% en peso, porcentaje referido a la cantidad total de fotocatalizador, compuesto anterior en calidad de ingrediente de mezcla distinto del fotocatalizador y el o los demás ingredientes, si los hay.

Según la segunda forma preferida de ejecución, el fotocatalizador y el otro compuesto se regulan y se formulan en un tamaño de partícula comprendido entre 0,005 y 0,5 \mum.

Cuando el tamaño o diámetro de partícula del fotocatalizador y el diámetro de partícula del otro compuesto (óxido metálico anfótero, óxido metálico básico u óxido metálico ácido) se sitúa en un intervalo comprendido entre 0,005 y 0,5 \mum, tal como se especifica en la segunda forma preferida de ejecución, la regulación del diámetro de partícula puede llevarse a cabo con ventaja mediante un dispositivo de molienda, por ejemplo un molino de bolas, o mediante un proceso sol-gel. Además, según la segunda forma preferida de ejecución, no hay una diferencia importante en el tamaño de partícula del fotocatalizador y del otro compuesto, ya que las partículas del fotocatalizador y las partículas del otro compuesto, que tienen diámetros similares a los de las partículas del fotocatalizador, son próximas entre sí. Por lo tanto, el otro reactivo o producto intermedio unido químicamente al otro compuesto puede acercarse al fotocatalizador. Esto asegura con ventaja la oportunidad de que progrese la reacción catalítica, experimentando una mejora en la eficacia.

Aparte del fotocatalizador y del otro compuesto, la formulación de fotocatalizador consta además de un tercer componente que es un compuesto al que el grupo hidroxilo puede unirse químicamente y que adsorbe y fija químicamente al grupo hidroxilo sobre la superficie del fotocatalizador y este compuesto actúa como tercer componente, con lo cual el grupo hidroxilo fijado desarrolla hidrofilia.

El grupo hidroxilo, producido por reacción catalítica, en la que participa el fotocatalizador, se adsorbe químicamente y se mantiene sobre la superficie del compuesto en calidad de tercer componente y no digamos del fotocatalizador. Además, no hay posibilidad de que la cantidad de agua (vapor de agua en el aire, agua pluvial, etcétera) de la superficie del catalizador sea cero. Por tanto, se puede decir que el grupo hidroxilo se producirá siempre cuando hay exposición a la luz. Esto permite fijar el grupo hidroxilo en una densidad elevada mediante unión de adsorción química, de modo que el grupo hidroxilo queda firmemente unido. Por otro lado, durante el período en el que no hay exposición a la luz, el fotocatalizador no produce grupos hidroxilo. Pero, dado que los grupos hidroxilo producidos hasta el momento se hallan firmemente unidos a la superficie del catalizador y del compuesto que actúa como tercer componente, no hay peligro de que el grupo hidroxilo sea eliminado fortuitamente. En este caso, cuando se vuelve a aplicar la luz, se produce de nuevo la fijación de grupo hidroxilo en una densidad elevada, incluso cuando la densidad de hidroxilo haya decrecido en tal momento. Por tanto, la fijación de la formulación catalítica sobre la superficie de ciertos sustratos permite la seguridad de convertir en muy hidrófila la superficie de dicho sustrato y esta alta hidrofilia puede mantenerse con seguridad durante un largo período de tiempo. Es decir, la formulación de fotocatalizador puede actuar como material que confiere hidrofilia elevada a la superficie del sustrato.

Se describen los efectos logrados por la naturaleza hidrófila. La hidrofilia guarda una relación estrecha con el ángulo de contacto entre la superficie del material y el agua. Cuanto mayor es la hidrofilia, tanto menor será el ángulo de contacto. Cuando el ángulo de contacto es pequeño, no es capaz de permanecer en la superficie del material. Por tanto, en este caso, la suciedad depositada sobre la superficie resbala junto con el agua sobre la superficie del material y cae de dicha superficie. Cuando la hidrofilia obtenida es lo suficientemente grande para tener un ángulo de contacto inferior al ángulo de contacto del polvo inorgánico, por ejemplo el polvo urbano que tiene un alto contenido oleófilo y minerales de tipo arcilla, entonces el polvo puede eliminarse sin tener que recurrir a la afinidad. Además, a medida que el ángulo de contacto se acerca a 0º, la hidrofilia aumenta y el agua se difunde en forma de película sobre la superficie del sustrato, facilitando el flujo de la suciedad. Por tanto, no solo el polvo urbano, sino también el polvo inorgánico resbalan fácilmente junto con el agua por la superficie del sustrato. En este caso, el ángulo de contacto se sitúa con preferencia por debajo de 20º y próximo a 0º desde el punto de vista de aumentar el efecto antisuciedad o antiincrustación (antifouling).

Por tanto, la fijación de la formulación de fotocatalizador sobre la superficie de una pared interior o exterior de un edificio o de la carrocería de los vehículos, por ejemplo automóviles o trenes eléctricos, la gran hidrofilia que se imparte de este modo puede traducirse en un intenso efecto antisuciedad. En este caso, cuando el agua pluvial cae sobre la superficie de los mismos, en virtud de la gran hidrofilia impartida a la superficie de los mismos, el polvo y los contaminados depositados sobre la superficie se eliminan junto con el agua de la lluvia de dicha superficie cada vez que la superficie se expone a la lluvia, haciendo de este modo que la superficie sea autolavante. Es decir, la llamada "suciedad eliminada por la lluvia" puede prevenirse eficazmente cuando las manchas de polvo o similares se someten a corrientes de agua. Además, la fijación de la formulación de fotocatalizador sobre la superficie de vidrios, lentes, espejos, etcétera, pueden proporcionar un alto efecto "antifogging" (antiempañamiento) en virtud de su alta hidrofilia.

El compuesto del tercer componente tiene un calor de humectación igual o mayor que el fotocatalizador. En el caso del material con grupos hidroxilo presentes sobre su superficie, el calor de humectación puede considerarse como un indicativo de la capacidad de la superficie de retener los grupos hidroxilo. Cuanto mayor es el calor de humectación, tanto mayor será la capacidad de la superficie de retener los grupos hidroxilo y tanto mayor será la densidad en grupos hidroxilo. Por tanto, los grupos hidroxilo producidos por el fotocatalizador se adsorben químicamente y se mantienen en una densidad mayor de modo más efectivo en el compuesto que constituye el tercer componente. Esto puede impartir una gran hidrofilia a la superficie del sustrato, con gran fiabilidad y a lo largo de un período largo de tiempo. En este caso, la calor de humectación del óxido de titanio, un catalizador especialmente preferido, se sitúa entre 320 y 512 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma anatasa y del 293 a 645 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma rutilo. Son preferidos por tanto los compuestos que tienen un calor de humectación no inferior a 500 x 10^{-3} Jm^{-2}.

El compuesto que constituye el tercer componente es por lo menos un óxido metálico elegido entre SiO_{2}, ZrO_{2}, GeO_{2} y ThO_{2}.

Dado que estos óxidos metálicos tienen el calor de humectación igual o mayor que el dióxido de titanio, que es el fotocatalizador especialmente preferido, la densidad de fijación del grupo hidroxilo es con ventaja más amplia. El sílice (SiO_{2}), el GeO_{2} y el ThO_{2} son más preferidos porque su límite superior de calor de humectación supera los 1000 x 10^{-3} Jm^{-2}.

Cada compuesto que actúe como tercer componente (SiO_{2}, ZrO_{2}, GeO_{2} o ThO_{2}) se determina tomando en consideración el reactivo, cuya cantidad se quiere disminuir con la presente invención y la combinación con el otro compuesto (Al_{2}O_{3}, ZnO, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O o P_{2}O_{5}) formulado junto con el fotocatalizador.

Según la tercera forma de ejecución preferida de la ejecución, además del fotocatalizador, del otro compuesto y del compuesto que actúa como tercer componente se añade un cuarto componente de un metal antimicrobiano y el metal, en calidad de cuarto componente se halla soportado en el fotocatalizador.

En la quinta forma de ejecución preferida, durante la exposición a la luz se utiliza la actividad antimicrobiana del fotocatalizador de por sí, mientras que durante el período sin exposición a la luz se recurre a la actividad antimicrobiana del metal soportado sobre el fotocatalizador. De este modo puede complementarse la actividad antimicrobiana del fotocatalizador y puede observarse una actividad antimicrobiana sinergética entre el metal antimicrobiano y el fotocatalizador.

Según la cuarta forma preferida de ejecución de la invención, el metal que constituye el cuarto componente tiene un potencial de reducción no inferior al potencial de los electrones libres emitidos por el fotocatalizador.

En esta cuarta forma preferida de ejecución, el metal puede soportarse fácilmente sobre el fotocatalizador sacando partido del potencial de reducción de este metal. En este caso, el metal es con preferencia por lo menos un elemento elegido entre plata, cobre, paladio, hierro, níquel cromo, cobalto, platino, oro, litio, calcio, magnesio, aluminio, cinc, rodio y rutenio, porque tienen el potencial de reducción anterior. Son preferidos en especial la plata, el cobre, el paladio, el platino y el oro porque tienen un potencial de reducción positivo y por ello pueden realizarse fácilmente la deposición del metal por reducción. El metal elegido como cuarto componente se formula con preferencia de modo que cumpla el valor c/d de 0,00001 a 0,05, en dicha fórmula "c" significa el peso del metal y "d" significa el peso del fotocatalizador. Es decir, cuando el metal empleado como cuarto componente tiene un valor c/d superior a 0,00001, entonces no hay posibilidad de que la cantidad de metal, por ser tan pequeña, despliegue una actividad antimicrobiana sinergética, mientras que cuando el metal empleado como cuarto componente tiene un valor c/d inferior a 0,05 (= c/d), no hay posibilidad de que la cantidad de metal sea excesiva y afecte negativamente la reacción catalítica del fotocatalizador.

El material que contiene un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz puede mezclarse o dispersarse en una pintura o en un esmalte.

En calidad de material que contiene un fotocatalizador, la pintura o el esmalte que tienen la constitución anterior pueden aumentar el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo o favorecer que el reactivo o el producto intermedio puedan introducirse con seguridad en el sistema de reacción catalítica. Por tanto, la cantidad del reactivo puede disminuirse eficazmente sobre una superficie recubierta con una pintura o sobre una superficie sobre la que se haya aplicado un esmalte. Además, en estas superficies, puede asegurarse la oportunidad de aplicar el reactivo en la reacción catalítica y la oportunidad del producto intermedio de aplicarse también en la reacción catalítica, permitiendo que la reacción catalítica progrese con mayor eficacia.

En este caso, las pinturas y barnices, en las que se mezclan o dispersan los componentes (i), (ii) e (iii), pueden ser pinturas y barnices convencionales. En el caso de un esmalte, los componentes de (i) a (iii) se dispersan junto con la materia prima del esmalte, por ejemplo una frita de feldespato o de carbonato potásico, en una solución. Al dispersar y mezclar los componentes de (i) a (iii), estos podrán formularse junto con la materia prima del esmalte en el curso de la fabricación de dicho esmalte. Como alternativa pueden formularse y añadirse al esmalte final antes de la aplicación de este.

Cuando el material que contiene el fotocatalizador es una pintura o un esmalte, puede obtenerse la ventaja siguiente.

Según el material que contiene el fotocatalizador, el reactivo o el producto intermedio pueden fijarse y mantenerse con seguridad en el punto de base o en punto de ácido y el reactivo o el producto intermedio pueden colocarse dentro del sistema de reacción catalítica basado en una especie activa de oxígeno. Esto permite que la reacción catalítica progrese con mayor eficacia en la superficie recubierta con la pintura que el material que contiene el fotocatalizador o una superficie en la que se haya aplicado un esmalte, lo cual a su vez aumenta el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo. Además, en el material que contiene el fotocatalizador puede lograrse con ventaja en estas superficies un gran efecto antisuciedad (antifouling) basado en la elevada hidrofilia. Además, en el material que contiene el fotocatalizador, cuando se emplean formulaciones de fotocatalizador que llevan un metal en calidad de cuarto componente especificado en las formas de ejecución preferidas tercera y cuarta de la formulación del fotocatalizador, entonces sobre estas superficies puede lograrse con ventaja una actividad antimicrobiana sinergética entre el metal antimicrobiano y el fotocatalizador.

En el material que contiene el fotocatalizador, empleado según la presente invención, en especial la pintura, la pintura puede formar un recubrimiento de material que contiene el fotocatalizador sobre las paredes interiores o exteriores de masas arquitectónicas, por ejemplo edificios, casas y puentes y estructuras tales como barandillas y paneles de aislamiento acústico a lo largo de autopistas. Además, estas estructuras pueden modificarse fácilmente de modo que con una importante disminución de la cantidad del reactivo se consigue un gran efecto antiincrustante (antifouling).

La capa superficial del material compuesto puede tener una geometría que satisfaga cualquiera de los requisitos siguientes (1) y (2):

(1) grosor de la capa superficial: de 0,01 a 3,0 \mum y

(2) la diferencia de color, \DeltaE, de la capa superficial antes y después de la irradiación ultravioleta de dicha capa superficial, a la que se ha depositado una solución de nitrato de plata al 1%, durante 5 min con una intensidad ultravioleta sobre la capa superficial de 1,2 mW/cm^{2}, se sitúa entre 1 y 50.

En virtud del compuesto empleado como tercer componente, la capa superficial tiene un ángulo de contacto reducido y una mejor hidrofilia que permite generar un gran efecto antisuciedad (antifouling). Cuando el grosor de la capa es mayor que 0,01 \mum, la capa (capa superficial) no es demasiado delgada y es ventajosa por el hecho de que el ángulo de contacto de la capa superficial en sí puede utilizarse con seguridad como ángulo de contacto del material. En concreto, incluso si el sustrato tiene un gran ángulo de contacto, la capa superficial dispuesta sobre el sustrato puede reducir el ángulo de contacto del material. Por lo tanto, el material puede desplegar un gran efecto antisuciedad (antifouling). Por otro lado, cuando el grosor de la capa superficial es inferior a 3,0 \mum, entonces puede mantenerse la adhesión de la capa superficial al sustrato. Esto puede impedir con ventaja la separación de la capa superficial (capa de separación). Esto se cumple en caso de usar el compuesto como tercer componente combinado con el metal que actúa como cuarto componente.

Los iones de plata de la solución de nitrato de plata depositada sobre la capa superficial se reducen y se precipitan para formar un color, como resultado de recibir electrones excitados del fotocatalizador en estado de excitación como consecuencia de la exposición a la luz ultravioleta. Por tanto se observa una diferencia de color \DeltaE entre el estado anterior a la irradiación ultravioleta y el estado posterior a la irradiación ultravioleta de la capa superficial. Cuanto mayor es la cantidad de electrones excitados que se producen, tanto mayor será la diferencia de color \DeltaE. La cantidad de electrones excitados producidos es un factor que regula la fotoactividad del fotocatalizador. Esto permite evaluar la actividad fotocatalítica sobre la base de la diferencia de color \DeltaE. El electrón excitado del fotocatalizador produce especies activas de oxígeno, por ejemplo el radical hidroxi \cdotOH, en el aire. Por tanto, cuanto mayor sea la actividad fotocatalítica, es decir, cuanto mayor sea la diferencia de color \DeltaE, tanto mayor será la cantidad de especies activas de oxígeno, por ejemplo el resto hidroxi \cdotOH.

El compuesto que constituye el tercer componente de la capa superficial actúa para retener el radical hidroxi \cdotOH producido por el electrón excitado del fotocatalizador. Cuanto mayor es el número de radicales hidroxi \cdotOH que se producen, tanto mayor es la densidad de grupos hidroxilo en la superficie del compuesto que constituye el tercer componente. Esto proporciona un menor ángulo de contacto con el agua y por ello puede aumentar la hidrofilia. Además, cuanto mayor es el número de radicales hidroxi \cdotOH producidos, tanto mayor es la cantidad de compuestos orgánicos que se descomponen. Esto es ventajoso con vistas a la hidrofilia. Por tanto, cuando la capa superficial tiene una diferencia de color \DeltaE mayor que 1, tendrá una actividad fotocatalítica lo suficientemente grande como para formar una gran densidad en grupos hidroxilo. Esto reducirá con seguridad y con ventaja el ángulo de contacto de la capa superficial a un nivel lo suficientemente bajo para proporcionar un efecto antisuciedad (antifouling). Por otro lado, cuando aumenta la cantidad de fotocatalizador, basada en el ligante, por unidad de superficie, entonces aumenta también la diferencia de color \DeltaE. En este caso se considera que la adhesión al sustrato se reduce provocando la separación de la capa superficial. Por esta razón y desde el punto de vista de prevenir la separación de la capa superficial se prefiere una capa superficial que tenga una diferencia de color \DeltaE inferior a 50.

El material activable con un fotocatalizador puede contener un ligante.

El ligante es con preferencia uno que esté polimerizado o que funda por debajo de una temperatura, en la que cambia la calidad del material de la capa de sustrato, para unir la formulación del fotocatalizador sobre la superficie de la capa de sustrato, o como alternativa es preferible un esmalte o una pintura.

Según una forma de ejecución preferida de la presente invención, la capa superficial contiene TiO_{2} como fotocatalizador y, además, Al_{2}O_{3}, SiO_{2} y un metal antimicrobiano.

En los materiales activables fotocatalíticamente, que tienen la estructura definida anteriormente, en la superficie de la capa superficial dispuesta sobre la capa de sustrato puede aumentarse el porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo y el reactivo o el producto intermedio pueden colocarse con seguridad dentro del sistema reaccionante catalítico. Por tanto, en la superficie de la capa superficial del material activable fotocatalíticamente, la cantidad de reactivo puede disminuirse con eficacia y, al mismo tiempo, puede asegurarse la oportunidad de aplicar el reactivo en la reacción catalítica y la oportunidad de aplicar también el producto intermedio en la reacción catalítica, permitiendo que la reacción catalítica progrese con mayor eficacia. Además, dado que la capa superficial contiene un metal antimicrobiano, podrá realizarse con ventaja en dicha capa una actividad antimicrobiana sinergética entre el metal antimicrobiano y el fotocatalizador.

Según la presente invención, el reactivo o el producto intermedio puede unirse y mantenerse unido con seguridad en el punto de base o en punto de ácido y el reactivo o el producto intermedio pueden colocarse en el sistema reactivo catalítico, basado en la especie activa de oxígeno. Esto permite que la reacción catalítica progrese con mayor eficiencia sobre la superficie de la capa superficial en el material activable fotocatalíticamente, lo cual a su vez se traduce en un aumento del porcentaje de disminución de la cantidad del reactivo. Además, en los materiales activables fotocatalíticamente puede realizarse con ventaja un gran efecto antisuciedad (antifouling) en estas superficies, basado en una gran hidrofilia. Por otro lado, en los materiales activables fotocatalíticamente, cuando se emplean formulaciones de fotocatalizador o los materiales que contienen fotocatalizador contienen además un metal como cuarto componente especificado en las formas de ejecución preferidas tercera y cuarta de la formulación de fotocatalizador, entonces puede lograrse con ventaja en dichas superficies una actividad antimicrobiana sinergética entre el metal antimicrobiano y el fotocatalizador.

En los materiales activables fotocatalíticamente que se emplean con arreglo a la presente invención, pueden adoptarse las siguientes formas preferidas de ejecución.

La capa de sustrato puede contener un sustrato elegido entre compuestos cerámicos, resinas, metales, vidrios, materiales de alfarería, madera, tablas de silicato cálcico, tablas de hormigón, tablas de cemento, tablas de cemento extruido, tablas de cartón yeso y tablas de hormigón ligero de autoclave.

Según esta forma preferida de ejecución, el material activable fotocatalíticamente puede actuar fotocatalíticamente en los sitios en los que se emplean estos sustratos, por ejemplo paredes interiores y exteriores de masas arquitectónicas, por ejemplo edificios, casas y puentes y carreteras y descompone los contaminantes ambientales, por ejemplo los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre y el dióxido de carbono, de este modo purifica el aire. Además, el material activable fotocatalíticamente puede desplegar un gran efecto antisuciedad (antifouling) basado en la gran hidrofilia de las paredes interiores y exteriores de los edificios, de las carreteras, etcétera.

La capa superficial puede formarse por tratamiento térmico, por ejemplo en un horno. Según esta forma de ejecución puede formarse una capa superficial fuertemente adherida a la capa de sustrato.

Un metal antimicrobiano o compuesto metálico puede anclarse sobre la superficie de la capa superficial. Según esta forma de ejecución, durante la exposición a la luz se utiliza la actividad antimicrobiana del fotocatalizador en sí en la capa superficial, mientras que durante el período sin exposición a la luz se recurre a la actividad antimicrobiana del metal o del óxido metálico anclado sobre la superficie de la capa superficial. Puede completarse por tanto la actividad antimicrobiana del fotocatalizador. Además, dado que la capa superficial contiene el otro compuesto descrito anteriormente, aparte del fotocatalizador, la capa superficial podrá, además de realizar una acción antimicrobiana, descomponer los contaminantes ambientales y purificar el aire mejorando la eficacia de la reacción catalítica en la que participa el fotocatalizador. Además, en estas capas superficiales puede realizarse un gran efecto antisuciedad (antifouling), basado en una elevada hidrofilia. Por otro lado, en los materiales activables fotocatalíticamente, cuando se emplean formulaciones de fotocatalizador o materiales que contienen fotocatalizador con el metal que constituye el cuarto componente, soportado en el anterior, pueden obtenerse con ventaja efectos antimicrobianos sinergéticos gracias al metal que actúa como cuarto componente. Por tanto puede reducirse al mínimo la cantidad de metal o de compuesto metálico anclado sobre la superficie de la capa superficial. Además, cuando es elevada la actividad antimicrobiana sinergética desplegada por el metal que constituye el cuarto componente, puede prescindirse del anclaje del metal o del compuesto metálico sobre la superficie de la capa superficial.

(1) El proceso de fabricación del material compuesto puede constar de las etapas siguientes:

proporcionar una formulación de fotocatalizador o un sol dispersado de formulación de fotocatalizador en el que se halla dispersada dicha formulación;

extender capas de formulación de fotocatalizador o de sol dispersado de formulación de fotocatalizador sobre la superficie de la capa de sustrato (etapa de extensión de capas) y

formar la capa superficial.

En este caso, el sol dispersado de formulación de fotocatalizador puede obtenerse por dispersión de la formulación de fotocatalizador en un líquido, por ejemplo agua o un alcohol.

Este proceso no requiere etapas especiales. Por consiguiente puede producirse con facilidad un nuevo material activable fotocatalíticamente que, tal como se descrito anteriormente con ocasión de la formulación de fotocatalizador, permite colocar con seguridad el reactivo o el producto intermedio en el sistema reaccionante catalítico, con lo cual en la capa superficial tiene lugar una reacción catalítica de gran eficacia. En este caso, al formar la capa superficial pueden adoptarse métodos apropiados, por ejemplo un tratamiento térmico o un tratamiento de secado, en función de la formulación estratificada de fotocatalizador o del sol dispersado de formulación de fotocatalizador.

Cuando la etapa de extender capas supone enmasillar, recubrir o estampar la formulación de fotocatalizador o el sol dispersado de formulación de fotocatalizador sobre la superficie de la capa de sustrato para formar una capa de formulación de fotocatalizador o de sol disperso de formulación de fotocatalizador, entonces se obtienen las ventajas siguientes.

En concreto puede fabricarse con facilidad un nuevo material activable fotocatalíticamente, que contiene una formulación de fotocatalizador y que puede generar una reacción catalítica de gran eficacia sobre una capa superficial que presencia un grosor sustancialmente uniforme. Cuando se contempla la formación de un recubrimiento estratificado, la extensión de las capas de formulación de fotocatalizador sobre la superficie de la capa de sustrato puede llevarse a cabo con un método adecuado de recubrimiento, por ejemplo el pintado a pistola, mientras que en caso de desear la formación de un estampado por capas, la extensión de las capas de formulación de fotocatalizador sobre la superficie de la capa de sustrato puede llevarse a cabo mediante un método de estampación idóneo, por ejemplo la estampación a rodillo.

(2) Otro proceso puede consistir en las etapas siguientes:

proporcionar una formulación de fotocatalizador o un sol disperso de formulación de fotocatalizador que lleva la formulación de fotocatalizador dispersada;

extender capas de un ligante sobre la superficie de la capa de sustrato para formar la capa del ligante;

extender capas de la formulación de fotocatalizador o de sol dispersado de formulación de fotocatalizador sobre la superficie de la capa de ligante; y

tratar térmicamente el conjunto anterior con arreglo a las propiedades del ligante para obtener la capa superficial.

En este proceso, la capa superficial puede formarse sobre la superficie de la capa de ligante de modo que, en la interfase entre la capa de ligante y la capa superficial, la formulación de fotocatalizador de la capa superficial esté empotrada y fijada en la capa de ligante. Esto permite anclar firmemente la capa superficial sobre la capa de ligante y, al mismo tiempo, poner en contacto eficazmente la formulación de fotocatalizador con el aire exterior. Además puede proporcionarse un nuevo material activable fotocatalíticamente que, tal como se ha dicho anteriormente con ocasión de la formulación de fotocatalizador, el reactivo o el producto intermedio se coloca con seguridad dentro del sistema reactivo catalítico, permitiendo que la reacción catalítica tenga lugar con gran eficacia en la capa superficial.

En este caso, cuando la capa superficial se forma empleando como ligante un esmalte, el tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura de 30 a 300ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del esmalte y por debajo de la temperatura en la que se altera la calidad del sustrato que constituye la capa de sustrato. La temperatura de calentamiento por lo menos 30ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del ligante (esmalte) es ventajosa porque para reblandecer el esmalte por calentamiento no se requiere un período de tiempo innecesariamente largo. Además, dado que la temperatura de calentamiento no se sitúa más de 300ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del esmalte, puede evitarse la fusión rápida del esmalte y prevenirse la aparición de fenómenos desfavorables, por ejemplo la incrustación excesiva de la formulación de fotocatalizador, la formación de una superficie irregular o la formación de cráteres (pinholes). Además, al formarse la capa superficial es preferido realizar el tratamiento térmico a una temperatura de 150 a 1300ºC. Esto permite utilizar un dispositivo convencional de calentamiento en la fabricación del nuevo material activable fotocatalíticamente que produce una reacción catalítica con gran eficacia. La temperatura de tratamiento térmico de 150ºC o superior es acorde con la temperatura de tratamiento térmico de los esmaltes convencionales, prescindiendo de la necesidad de usar condiciones de tratamiento térmico que sean distintas a las de la técnica anterior. Además, cuando la temperatura de tratamiento térmico es de 1300ºC o inferior, la temperatura es acorde con la temperatura de tratamiento térmico empleada en sustrato que requieren dicho tratamiento, por ejemplo en la fabricación de tejas y artículos cerámicos, omitiendo la necesidad de cambiar las condiciones de tratamiento térmico.

Cuando la capa superficial se forma empleando una pintura como ligante, el tratamiento térmico puede llevarse a cabo por debajo de la temperatura en la que se altera la calidad del sustrato constituido por la capa de sustrato. Esto permite con ventaja la formación de la capa superficial sin alterar la calidad del sustrato.

En los anteriores procesos (1) y (2), la etapa de formación de la capa superficial puede ir seguida por la etapa de recubrimiento con una solución que contenga un metal antimicrobiano o un compuesto metálico dispersado en ella sobre la superficie de la capa superficial y la etapa de anclaje del metal u óxido metálico sobre la superficie de la capa superficial.

En el proceso de producir un material activable fotocatalíticamente según esta forma de ejecución, se puede fabricar con facilidad un nuevo material activable fotocatalíticamente en el que la capa superficial puede desplegar actividad antimicrobiana con independencia de si el material se expone a la luz o se mantiene en la oscuridad y, además, en la capa superficial tiene lugar una reacción catalítica muy eficaz. Por otro lado, con independencia de si el material se coloca en condiciones de exposición a la luz o en condiciones de oscuridad, su capacidad de desplegar actividad antimicrobiana deriva del hecho de que la capa superficial está formada por un material activable fotocatalíticamente.

En los anteriores procesos (1) y (2), la etapa de extender capas puede consistir en:

extender capas de la formulación de fotocatalizador o de sol dispersado de formulación de fotocatalizador y después recubrir con una solución que contenga un metal antimicrobiano o un compuesto metálicos dispersado en ella y

la etapa de formar la capa superficial consiste, de modo simultáneo con la formación de la capa superficial, en anclar el metal o el óxido metálico sobre la superficie de la capa superficial.

En el proceso de fabricar un material activable fotocatalíticamente según esta forma de ejecución, puede fabricarse fácilmente un nuevo material activable fotocatalíticamente que tiene, desde el principio, tanto la capacidad de desplegar actividad antimicrobiana con independencia de si el material se coloca en condiciones de exposición a la luz o en condiciones de oscuridad, y la propiedad de generar una reacción catalítica con gran eficacia.

En los anteriores procesos (1) y (2), la etapa de formación de la capa superficial puede ir seguida por la etapa de recubrimiento con una solución acuosa de una sal metálica que contenga iones de un metal antimicrobiano en la superficie de la capa superficial y la etapa de exposición de la capa superficial a la luz ultravioleta para fotorreducir los iones metálicos del fotocatalizador, con lo cual el metal se soporta y se fija sobre el fotocatalizador de la capa superficial.

En el proceso de fabricar un material activable fotocatalíticamente según esta forma de ejecución, puede fabricarse con facilidad un nuevo material activable fotocatalíticamente que, en la capa superficial, puede desplegar actividad antimicrobiana, con independencia de si se coloca el material en condiciones de exposición a la luz o en condiciones de oscuridad y, al mismo tiempo, puede desarrollar con gran eficacia una reacción catalítica en la capa superficial. Además, se soporta y se fija un metal, que contribuye a complementar la actividad antimicrobiana, sobre el fotocatalizador de la capa superficial mediante una fotorreducción y, por ello, es improbable que se separe del fotocatalizador. Por consiguiente, la propiedad de complementar la actividad antimicrobiana puede mantenerse durante un largo período de tiempo. Además, con independencia de si el material se coloca en condiciones de luz o en condiciones de oscuridad, esta propiedad de desplegar actividad antimicrobiana puede derivarse del hecho de que la capa superficial se forma en el material activable fotocatalíticamente. Cuando se emplea la formulación de fotocatalizador con el metal que constituye el cuarto componente soportado sobre ella, entonces el metal que constituye el cuarto componente puede desarrollar también una actividad antimicrobiana sinergética. Por tanto, la cantidad de metal soportado en la superficie de la capa superficial puede minimizarse mediante el recubrimiento de una solución acuosa de una sal metálica y posterior irradiación ultravioleta. Además, cuando es elevada la actividad antimicrobiana sinergética del metal que constituye el cuarto componente, entonces puede omitirse la etapa de soportar el metal sobre la superficie de la capa superficial.

(3) Otro proceso puede consistir en las etapas siguientes:

proporcionar un sol dispersado de formulación de fotocatalizador;

mezclar el sol dispersado de formulación de fotocatalizador con una solución acuosa de una sal metálica que tenga iones metálicos antimicrobiano y suportar el metal, que constituye el cuarto componente, sobre el fotocatalizador.

(4) Otro proceso puede consistir en las etapas siguientes:

proporcionar el sol dispersado de fotocatalizador con una solución acuosa de una sal metálica que contenga iones metálicos antimicrobianos, coprecipitar la sal metálica y la formulación de fotocatalizador y soportar el metal, que constituye el cuarto componente, sobre el fotocatalizador.

(5) Otro proceso puede consistir en las etapas siguientes:

proporcionar un sol dispersado de fotocatalizador que contiene, dispersado en su interior, por lo menos un fotocatalizador elegido entre el fotocatalizador, el otro compuesto y el compuesto que constituye el tercer componente; y

mezclar el sol dispersado de fotocatalizador con una solución acuosa de una sal metálica que contiene iones metálicos antimicrobianos y después irradiando la mezcla con luz ultravioleta para fotorreducir los iones metálicos, con lo cual se soporta el metal, que constituye el cuarto componente, sobre el fotocatalizador.

En estos procesos de (3) a (5) para fabricar una formulación de fotocatalizador, puede fabricarse fácilmente una nueva formulación de fotocatalizador que, en la capa superficial formada con la formulación de fotocatalizador, puede desplegar actividad antimicrobiana, con independencia de si el material se sitúa en condiciones de luz o en condiciones de oscuridad y, al mismo tiempo, puede dar lugar con gran eficacia a una reacción catalítica en la capa superficial. Además en el proceso (3), lo que se necesita para soportar y fijar previamente el metal, que contribuye a complementar la actividad antimicrobiana, sobre el fotocatalizador es simplemente mezclar el sol dispersado de fotocatalizador con la solución acuosa de una sal metálica. Esto puede simplificar el proceso. Además, en los procesos (4) y (5), se efectúa la coprecipitación o fotorreducción para soportar y fijar previamente un metal, que puede complementar la actividad antimicrobiana, sobre el fotocatalizador. En virtud de su constitución, es improbable que el metal se separe del fotocatalizador, permitiendo que se mantenga su capacidad de complementar la actividad antimicrobiana durante un largo período de tiempo. Además, en el proceso (5), lo que se requiere para soportar y fijar el metal es simplemente aplicar luz ultravioleta y no se requiere en absoluto el uso de productos químicos o similares. Esto puede simplificar el proceso.

En los procesos de (3) a (5) de fabricación de una formulación de fotocatalizador, el sol dispersado del fotocatalizador puede ser un sol que contenga, dispersado en su interior, tanto el fotocatalizador, el otro compuesto y el compuesto que constituye el tercer componente, es decir, un sol que contenga dispersada en su interior la formulación de fotocatalizador. Además, el otro compuesto y el compuesto que constituye el tercer componente pueden dispersarse en el sol dispersado del fotocatalizador después de haber soportado el metal. Por otro lado, cuando la formulación de fotocatalizador conviene que sea pulverulenta por razones de conveniencia de almacenaje o similares, puede secarse el sol que contiene, dispersado en su interior, el fotocatalizador, junto con el metal, que constituye el cuarto componente, soportado sobre el mismo, el otro compuesto y el compuesto que constituye el tercer componente.

La figura 1 es un diagrama esquemático que, durante la oxidación de óxidos de nitrógeno con dióxido de titanio como fotocatalizador, ilustra el progreso de la reacción catalítica y el estado de fijación de un producto intermedio, producido por la reacción catalítica, sobre la alúmina, en el caso que se formule alúmina junto con dióxido de titanio;

la figura 2 es un diagrama esquemático que, durante la oxidación de óxidos de azufre con dióxido de titanio como fotocatalizador, ilustra el estado de fijación de un producto intermedio, resultante de la reacción catalítica, sobre la alúmina en el caso de que se formule la alúmina junto con dióxido de titanio;

la figura 3 es un diagrama esquemático que, durante la oxidación de monóxido de carbono con dióxido de titanio como fotocatalizador, ilustra el progreso de la reacción catalítica y el estado de fijación de un producto intermedio, resultante de reacción catalítica, sobre la alúmina en el caso en que se formule la alúmina junto con dióxido de titanio;

la figura 4 es un diagrama de bloque esquemático de un aparato de ensayo empleado para determinar el efecto de disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno en el caso de las tejas según el primer ejemplo;

la figura 5 es una gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto de disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno en el caso de las tejas según el primer ejemplo;

la figura 6 es una gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto de disminución de la cantidad de amoníaco en el caso de las tejas según el primer ejemplo;

la figura 7 es un gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto de disminución de la cantidad de de óxidos de azufre en el caso de las tejas del primer ejemplo;

la figura 8 es un gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto de disminución de la cantidad de de óxidos de nitrógeno en el caso de las tejas del primer ejemplo;

la figura 9 es un gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto de disminución de la cantidad de de óxidos de nitrógeno en el caso de las tejas del primer ejemplo;

la figura 10 es un gráfica que presenta los resultados de un ensayo sobre el efecto antimicrobiano en el caso de las tejas del tercer ejemplo;

la figura 11 es una gráfica que presenta la relación entre c/d (proporción de metales en la formulación), en el que c significa el peso de un metal soportado en las tejas del ejemplo (tipo horneado) de un sistema de cuatro componentes según el ejemplo sexto y d significa el peso de TiO_{2} soportado, y la actividad antimicrobiana;

la figura 12 es un gráfica que representa la relación entre c/d (proporción de metales en la formulación), en la que c significa el peso de un metal soportado en las tejas del ejemplo (tipo pintado) de un sistema de cuatro componente según el sexto ejemplo y d significa el peso de TiO_{2} soportado en las tejas, y la actividad antimicrobiana;

la figura 13 es un gráfico que presenta la relación entre el grosor de una capa superficial y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz en el caso de las tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo horneado) según el sexto ejemplo;

la figura 14 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad antimicrobiana en el caso de las tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo horneado) según el sexto ejemplo;

la figura 15 es un gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad de degradación de aceite en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo horneado) según el sexto ejemplo;

la figura 16 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad de oxidación del NO en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo horneado) según el sexto ejemplo;

la figura 17 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz en el caso de tejas de un sistema de tres componentes (tipo horneado) según el séptimo ejemplo;

la figura 18 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo pintado) según el sexto ejemplo;

la figura 19 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad antimicrobiana en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo pintado) según el sexto ejemplo;

la figura 20 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad de degradación de aceite en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo pintado) según el sexto ejemplo;

la figura 21 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad de oxidación de NO en el caso de tejas de un sistema de cuatro componentes (tipo pintado) según el sexto ejemplo; y

la figura 22 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz en el caso de tejas de un sistema de tres componentes (tipo pintado) según el séptimo ejemplo.

A continuación se describen las formas de ejecución de la presente invención con referencia a los ejemplos siguientes.

Se utilizan los siguientes materiales compuestos con arreglo a la presente invención:

- las tejas del ejemplo 4 (sistema de cuatro componentes)

- las tejas del ejemplo 5 (sistema de tres componentes)

- las tejas del ejemplo 6 (sistema de cuatro componentes)

- las tejas del ejemplo 7 (sistema de tres componentes)

- las tejas 4, 7, 8, 11-13 y 16-18 del ejemplo 8

- las tejas del ejemplo 9 (sistema de tres componentes)

Las demás tejas son tejas de referencia o tejas comparativas.

Ahora se describe la fabricación de formulaciones de catalizador que se emplean en los ejemplos siguientes. Como fotocatalizador se emplea el dióxido de titanio (forma anatasa). Como óxidos metálicos se emplean la alúmina, en calidad de óxido metálico anfótero, y el óxido de estroncio y el óxido de bario en calidad de óxidos metálicos básicos.

Las formulaciones de fotocatalizador se preparan mediante las etapas siguientes.

(i) Suministro del fotocatalizador y de partículas de óxidos metálicos

Se adquieren los materiales de partida del dióxido de titanio, alúmina, óxido de estroncio y óxido de bario. Se pulverizan mediante un dispositivo triturador, por ejemplo un molino de bolas, o se someten a un proceso sol-gel. De este modo se obtienen partículas finas de dióxido de titanio, de alúmina, de óxido de estroncio y de óxido de bario. En este caso, la regulación de tamaño se lleva a cabo para que las partículas de los compuestos tengan un diámetro comprendido entre 0,005 y 0,5 \mum.

(ii) Preparación del sol

A continuación, los materiales de la formulación preparados del modo recién indicado se dispersan en un disolvente, por ejemplo agua o un alcohol, para obtener un sol de cada material de formulación. En este caso se especifica la cantidad de material que debe dispersarse en cada sol (por ejemplo, el peso del material de formulación por volumen de disolvente).

(iii) Preparación de formulaciones de fotocatalizador

Seguidamente se mezcla el sol de dióxido de titanio (sol de fotocatalizador) preparado del modo recién indicado con un sol de óxido metálico, es decir, un sol de alúmina, un sol de óxido de estroncio o un sol de óxido de bario. De este modo se obtiene un sol mixto de dióxido de titanio y alúmina (sol de Ti/Al), un sol mixto de dióxido de titanio y óxido de estroncio (sol de Ti/Sr), un sol mixto de dióxido de titanio y óxido de bario (sol de Ti/Ba). Para la fabricación de los soles mixtos se pesan el sol de fotocatalizador y el sol de óxido metálico y se fabrican soles mixtos con varias proporciones de formulación entre el fotocatalizador y el óxido metálico variando la cantidad pesada de sol de fotocatalizador que se va a mezclar y la cantidad de sol de óxido metálico que se va a mezclar. En concreto, se preparan soles mixtos variando la proporción de formulación definida mediante a/(a+b) (el cociente "a/(a+b)" se llamará en lo sucesivo "proporción de formulación"), en la que "a" significa el peso del óxido metálico de cada sol mixto y "b" significa el peso del fotocatalizador de cada sol mixto.

Aparte de las etapas de (i) a (iii), las partículas de alúmina, etcétera, que se han regulado hasta el tamaño de partícula deseado, pueden añadirse y dispersarse en el sol de fotocatalizador para fabricar un sol de Ti/Al, etcétera. Además, las partículas de fotocatalizador, que se han regulado hasta un tamaño de partícula deseado, y las partículas de alúmina, etcétera, pueden dispersarse de forma alternada o simultánea en el disolvente para fabricar un sol de Ti/Al, etcétera, estando las partículas de fotocatalizador y de alúmina, etcétera, dispersadas originalmente en el mismo.

A continuación se describen los materiales activables fotocatalíticamente que tienen actividad fotocatalítica empleando las formulaciones de fotocatalizador (sol mixto de Ti/Al, sol mixto de Ti/Sr y sol mixto de Ti/Ba) obtenidas de este modo. En el primer ejemplo se emplean tejas como material activable fotocatalíticamente, que se fabrican del modo siguiente.

Como sustrato se suministra una teja sin esmaltar. Sobre la superficie de la teja se proyecta con pistola cada una de los soles mixtos que tienen una concentración especificada. En el pistoleado se regula el tiempo de aplicación, de modo que el grosor de la capa del fotocatalizador sobre la superficie de la teja sea de 0,85 \mum después del secado al horno. Las tejas que se han recubierto por pistoleado con los soles mixtos se secan en horno a una temperatura determinada, teniendo en cuenta la temperatura de fusión de la sílice, etcétera, formulada para fijar el fotocatalizador y la temperatura de fusión del dióxido de titanio y de cada óxido metálico (en torno a 800ºC en este ejemplo), durante 60 min. De este modo se obtienen materiales finales activables fotocatalíticamente que constan de una capa superficial que contiene los materiales neutros del sol (fotocatalizador y alúmina, etcétera), dispuestos sobre la superficie del sustrato (teja). Estos materiales activables fotocatalíticamente se evalúan del modo siguiente. La evaluación se lleva a cabo en términos de efecto de disminución de la cantidad de de óxidos de nitrógeno, amoníaco y dióxido de azufre que se desea reducir hasta materiales inocuos en el aire o en el recinto. Se describen brevemente los ensayos de evaluación. De entrada se descrie un ensayo de evaluación de la disminución en el caso de óxidos de nitrógeno. Hay que señalar que, en lugar de la proyección con pistola, pueden adoptarse obviamente para el recubrimiento del sol mixto la centrifugación, la inmersión, etcétera.

(1-1) Ensayo de evaluación 1

Efecto de la alúmina, etcétera, en la disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno

Para comparación con los productos de los ejemplos, se prepara como sigue una teja activable fotocatalíticamente empleando una formulación de fotocatalizador que no contiene ni alúmina, ni óxido de estroncio ni óxido de bario, formulándose en ella únicamente el dióxido de titanio (una teja comparativa) y se preparan tejas activables fotocatalíticamente según los ejemplos (tejas de los ejemplos). La teja comparativa se prepara pistoleando un sol de fotocatalizador que tiene un contenido en dióxido de titanio del 7,5% en peso sobre su superficie y secando al horno la teja recubierta en las condiciones mencionadas anteriormente (800ºC durante 60 min). Para el pistoleado, el tiempo de pistoleado etcétera se determinan de modo que el peso de dióxido de titanio sobre la superficie de la teja después del secado al horno sea de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2} (grosor de la capa de dióxido de titanio: aprox. 0,85 \mum). Las tejas de los ejemplos son tejas de Ti/Al, tejas de Ti/Sr y tejas de Ti/Ba.

Se prepara la teja de Ti/Al por pistoleado de un sol de ti/Al que tiene un contenido en dióxido de titanio del 7,5% en peso y una proporción de formulación de alúmina regulada a 1/11 en término de proporción de formulación a/(a+b) (un sol de Ti/Al con una porción ponderal entre dióxido de titanio y alúmina de 0,1) del mismo modo recién descrito con ocasión de la teja comparativa y se seca la teja recubierta en el horno de igual manera que se descrito antes en relación con la teja de comparación. La teja Ti/Sr se fabrica recubriéndola por pistoleado con un sol de Ti/Sr que contiene dióxido de titanio y óxido de estroncio en la misma proporción de formulación descrita antes con ocasión de la teja de Ti/Al y secando al horno la teja recubierta del mismo modo descrito antes en relación con la teja comparativa. La teja de Ti/Ba se fabrica de igual manera que se ha descrito antes. La teja comparativa tiene solamente dióxido de titanio sobre su superficie y despliega una actividad catalítica que se toma como patrón de comparación. Por lo tanto, la comparación de la teja comparativa con cada una de las tejas de los ejemplos pone de manifiesto si se logra o no se logra una mejora en la actividad catalítica mediante la formulación del óxido metálico y el grado de mejora. La teja comparativa consiste en una teja que está recubierta con una capa superficial formada únicamente por dióxido de titanio. Por otro lado, cada una de las tejas de los ejemplos consiste en una teja recubierta por una capa superficial formada por una formulación de dióxido de titanio y alúmina u óxido de estroncio u óxido de bario.

Se comprueban la teja comparativa y las tejas de los ejemplos del modo siguiente. Para el ensayo se emplea una probeta que tiene un tamaño de 10 cm de lado, tanto para la teja comparativa como para las tejas de los ejemplos. Se mide para cada probeta en un aparato de comprobación, que se representa en la figura 4, el efecto de disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno. En este aparato de comprobación, un cilindro 12 lleno de monóxido de nitrógeno gaseoso de una concentración constante se introduce contracorriente una célula de vidrio 10, sellada herméticamente, que contiene la probeta. Se mezcla gas NO del cilindro 12 con aire que ha sido aspirado mediante una bomba de aire 14 y se ajusta a la humedad deseada mediante un controlador de humedad 15, a través de una válvula 16 de control de caudal. El gas NO (gas de ensayo) que tiene una concentración predeterminada (0,95 ppm) fluye con un caudal constante (1 litro/min) a través de la válvula 16 de control de caudal y entra en la célula de vidrio 10. Se introduce contracorriente en la célula de vidrio 10 un medidor de concentración (sensor NOx) 18 para medir la concentración de óxidos de nitrógeno del gas que pasa a través de la célula. El sensor NOx 18 está diseñado de tal manera que en todo momento mide la concentración de NO y la concentración de dióxido de nitrógeno (concentración de NO_{2}) y la suma de ambas concentraciones se indica como concentración de óxidos de nitrógeno (concentración de NOx). El aparato de medición está dotado de una lámpara 20 que emite luz ultravioleta (longitud de onda de 300 a 400 nm) proyectándola en la célula de vidrio 10. La lámpara 20 se enciende de forma controlada, de modo que la intensidad de la luz ultravioleta sobre la probeta es de 1,2 mW/cm^{2}. Se coloca la probeta en la célula de vidrio 10 del aparato de ensayo, es decir, se coloca en un ambiente expuesto a la radiación ultravioleta. Se registran gráficamente tanto para la teja comparativa como para las tejas de los ejemplos la concentración de NO_{2} y la concentración de NOx frente al tiempo transcurrido desde el inicio del pase de gas de ensayo. Los resultados se recogen en la figura 5. La lámpara 20 no se enciende hasta que la concentra de NOx (concentración de NO) se estabiliza en el lado de salida después del inicio del pase de gas de ensayo.

En el ensayo de evaluación 1, si no tiene lugar la reacción de oxidación del monóxido de nitrógeno, por ejemplo, si la célula de vidrio 10 se coloca en un recinto oscuro de modo que no se produzcan especies activas de oxígeno por parte del dióxido de titanio de la capa superficial y para generar una reacción catalítica, el gas de ensayo se pasa por el sensor NOx 18 sin causar reacción alguna. Por lo tanto, en este caso, la salida del sensor NOx 18 es idéntica a la concentración de gas de ensayo (CNO/entrada) para la concentración de NO (CNO/salida), la concentración de NO_{2} (CNO_{2}/salida) es cero, siendo la concentración de NOx (CNOx/salida) igual a la CNO/salida, es decir, es idéntica a la CNO/entrada. Sin embargo, cuando el NO se oxida en una reacción catalítica basada en las especies activas de oxígeno producidas por el dióxido de titanio en la capa superficial, la concentración de NO se reduce de CNO/entrada en la cantidad de NO que se haya oxidado. Además, cuando se produce NO_{2} por oxidación del NO y se libera de la superficie de la teja, la concentración de NO_{2} aumenta en la cantidad de NO_{2} liberado. El grado de disminución de la cantidad de NOx se determina por la relación entre la disminución de la concentración de NO por oxidación del NO y el aumento de la concentración de NO_{2} por liberación del NO_{2} formado en la superficie de la teja.

Tal como se muestra en la figura 5, para la teja comparativa, la concentración de NOx disminuye rápidamente desde el inicio del ensayo. Después de transcurridos unos 5 min del inicio del ensayo, la concentración de NOx aumenta y se aproxima a la concentración del gas de ensayo. Además, para la teja comparativa, la concentración de NO_{2} crece gradualmente desde el inicio del ensayo y, pasados 30 min del inicio del ensayo, alcanza un valor de 0,18 ppm. La concentración de NOx y la concentración de NO_{2} aumentan sustancialmente del mismo modo. Esto indica que, para la teja comparativa, la reacción fotocatalítica del dióxido de titanio en la capa superficial consiste en oxidar el NO, de lo cual resulta una concentración reducida de NO. En este caso, un aumento de la concentración de NO_{2} inhibe la disminución de la cantidad en todos los NOx. Por consiguiente, para la teja comparativa, dado que el NO_{2} se libera de la superficie de la teja, no será significativa cualquier oxidación ulterior del NO_{2} sobre la superficie de dicha teja. La concentración de NOx a los 30 min del inicio del ensayo se sitúa en 0,66 ppm y, por tanto, la disminución de cantidad de NOx de la teja comparativa es del 30,5% ((0,95-0,66)/0,95).

Por otro lado, para las tejas de los ejemplos, es decir, la teja de Ti/Al, la teja de Ti/Sr y la teja de Ti/Ba, y para la teja comparativa, la concentración de NOx disminuye rápidamente desde el inicio del ensayo. Después, la concentración de NOx se mantiene en un valor ligeramente superior a la concentración mínima. Además, para las tejas de los ejemplos, la concentración de NO_{2} no aumenta de modo significativo después del inicio del ensayo e, incluso después de 30 min del inicio del ensayo, se sitúa en un valor tan bajo como son 0,05 ppm. Por estos hechos se puede decir en primer lugar que, para las tejas de los ejemplos, la reacción fotocatalítica producida por el dióxido de titanio en la capa superficial progresa para oxidar el NO, resultando de ello una concentración menor de NO. Además, el NO_{2} se fija sobre la alúmina, el óxido de estroncio y el óxido de bario y, por tanto, no se libera relativamente de la superficie de la teja y progresa activamente la oxidación ulterior del NO_{2} por parte del dióxido de titanio, de modo que la concentración de NO_{2} no aumenta. Por esta razón, para las tejas de los ejemplos, la cantidad de NOx puede disminuirse con eficacia muy elevada. La concentración de NOx 30 min después del inicio del ensayo se sitúa en 0,45 ppm y, por tanto, la disminución de la cantidad de NOx en las tejas de los ejemplos es del 52,6% ((0,95-0,45)/0,95), es decir, fundamentalmente dos veces el valor obtenido con la teja comparativa. Se continúa el ensayo con las tejas de los ejemplos. Como resultado se encuentra que se mantiene la disminución elevada de la cantidad en los NOx. El ensayo finaliza 12 h después del inicio del mismo. Se lava la superficie de las tejas de los ejemplos con agua y se analiza el líquido de lavado, para descubrir los materiales que contiene. Como se resultado se confirma la presencia de ácido nítrico.

Además, todas las tejas de los ejemplos tienen una superficie excelente, sin irregularidades inaceptables. Se efectúa en ensayo de abrasión por deslizamiento empleando un abrasivo de plástico con arreglo a la norma JIS A 6808. Como resultado, todas las tejas de los ejemplos, después de efectuado el deslizamiento alterno 40 veces, la capa superficial no sufre ni deterioro ni separación, indicando que posee una excelente resistencia a la abrasión. Esto significa que la formulación de fotocatalizador, obtenida por mezcla de soles del modo descrito anteriormente, pueden aplicarse no solo a pinturas y esmaltes de secado al horno, sino también a los ligantes de estampación, etcétera, que tengan que secarse al horno. Por otro lado, la formulación de fotocatalizador y el material activable fotocatalíticamente que pueden disminuir en gran manera la cantidad de los óxidos de nitrógeno gracias a la actividad fotocatalítica, pueden fabricarse por mezclado de soles, del modo descrito anteriormente.

(1-2) Ensayo de evaluación 1

Efecto de la alúmina, etcétera, en la disminución de la cantidad del amoníaco

Se investiga también en el caso del amoníaco la disminución de la cantidad producida por la teja comparativa, la teja de Ti/Al y la teja de Ti/Sr empleando el mismo aparato y método que se han descrito anteriormente con ocasión de los óxidos de nitrógeno. En este caso, el gas de ensayo pasa por la célula de vidrio 10 contiene 4 ppm de amoníaco gaseoso. La concentración de amoníaco en el gas, que pasa a través de la célula, se mide con un medidor de concentraciones (un tubo detector de gases) colocado contracorriente de la célula. Para la teja comparativa y para las tejas de los ejemplos (teja Ti/Al y teja Ti/Sr), la concentración de amoníaco se registra gráficamente frente al tiempo transcurrido desde el inicio del pase de gas de ensayo. Los resultados se recogen en la figura 6.

Tal como se observa en la figura 6, tanto para la teja comparativa como para las tejas de los ejemplos, la concentración de amoníaco disminuye desde el inicio del ensayo. Con el paso del tiempo, las tejas de los ejemplos proporcionan una concentración menor de amoníaco que la teja comparativa. Pasados 10 min del inicio del ensayo, las tejas presentan concentraciones de amoníaco sustancialmente constante en todos los casos. En concreto, la concentración de amoníaco es de 3,5 ppm para la teja comparativa, de 2,5 ppm para la teja de Ti/Al y de 2,6 ppm para la teja de Ti/Sr. La disminución de la cantidad de amoníaco fue del 12,5% ((4-3,5)/4) para la teja comparativa, del 37,5% ((4-2,5)/4) para la teja de Ti/Al y del 35% ((4-2,6)/4) para la teja de Ti/Sr. Por estos hechos, es evidente que, para la teja comparativa, la reacción fotocatalítica debida al dióxido de titanio en la capa superficial progresa para efectuar la conversión química del amoníaco en NO, NO_{2} etcétera, reduciendo la cantidad de amoníaco en cierto alcance, mientras que en las dos tejas de los ejemplos, la teja de Ti/Al y la teja de Ti/Sr, la disminución de la cantidad de la cantidad de amoníaco es mayor que la de la teja comparativa. La razón de tal hecho se cree que es la siguiente.

Si no tiene lugar la reacción para convertir el amoníaco en otros compuestos (reacción química), el gas de ensayo penetra en el tubo detector de gases sin provocar reacción alguna. En este caso, el valor medido de la concentración de amoníaco es idéntica a la del gas de ensayo. Sin embargo, cuando el amoníaco sufre una reacción catalítica basada en especies activas de oxígeno generadas por el dióxido de titanio en la capa superficial y se convierte en otros compuestos, la concentración de amoníaco disminuye desde la concentración de amoníaco en el gas de ensayo en la cantidad de amoníaco que se haya convertido en otros compuestos. Por esta razón, tanto para la teja comparativa como para las tejas de los ejemplos, la concentración de amoníaco disminuye inmediatamente después del inicio del ensayo. En este caso, dado que el amoníaco reacciona catalíticamente con una especie activa de oxígeno, el nitrógeno que constituye el amoníaco se oxida, dando como productos intermedios el NO y el NO_{2}. Se considera que, tal como se ha dicho antes, el NO se oxida a NO_{2} por la especie activa de oxígeno y el NO_{2} sufre una oxidación ulterior por la especie activa de oxígeno que lo convierte químicamente en ácido nítrico, resultando de ello una conversión química más amplia del amoníaco en NO y en NO_{2} gracias a la reacción catalítica del amoníaco basada en la especie activa de oxígeno, que puede ampliar la disminución de la cantidad de amoníaco.

Las tejas de los ejemplos son distintas de la teja comparativa por el hecho de que, tal como se ha mencionado anteriormente, se han formulado con la alúmina o el óxido de estroncio, que están unidos con el NO_{2} para impedir que el NO_{2} se libere de la superficie de la teja. En el caso de la teja comparativa, el NO_{2} producido a partir del amoníaco se escapa de la superficie de la teja y, por esta razón no hay lugar para una oxidación posterior del NO_{2} por parte de la especie activa de oxígeno, de modo que no progresa significativamente la oxidación ulterior del NO_{2} por parte de la especie activa de oxígeno para convertir químicamente el NO_{2} en ácido nítrico. En cambio, para las tejas de los ejemplos, el NO_{2} generado a partir del amoníaco no se escapa de la superficie de las tejas y esto permite la oxidación ulterior del NO_{2} en ácido nítrico por acción de la especie activa de oxígeno. Por esta razón, para el las tejas de los ejemplos, tal como se ha explicado antes, se amplía la disminución de la cantidad de la cantidad de amoníaco. Se considera que esto se debe a la superioridad en la disminuir la cantidad de amoníaco que provocan las tejas de los ejemplos frente a la que consigue la teja comparativa.

(1-3) Ensayo de evaluación 1

Efecto de la alúmina, etcétera, en la disminución de la cantidad de dióxido de azufre

También para el dióxido de azufre se investiga la disminución de la cantidad causada por la teja comparativa y por la teja de Ti/Al empleando los mismos aparato y método que se han descrito anteriormente con ocasión de los óxidos de nitrógeno. En este caso, el gas de ensayo pasa por la célula de vidrio 10 con 10 ppm de dióxido de azufre gaseoso. La concentración de dióxido de azufre en el gas, que pasa a través de la célula, se mide con un medidor de concentración (un tubo detector de gases) dispuestos a contracorriente con respecto a la célula. Para la célula comparativa y para la teja del ejemplo (teja de Ti/Al), se registra gráficamente la concentración de dióxido de azufre frente al tiempo transcurrido desde el inicio del pase del gas de ensayo. Los resultados se recogen en la figura 7.

Se observa en la figura 7 que, tanto para la teja comparativa como para la teja del ejemplo, la concentración en dióxido de azufre disminuye desde el inicio del ensayo. A medida que pasa el tiempo, la teja del ejemplo proporciona una concentración menor de dióxido de azufre que la teja comparativa. Pasados 30 minutos del inicio del ensayo, la concentración de dióxido de azufre es de 7,7 ppm para la teja comparativa y de 2,7 ppm para la teja de Ti/Al. Por tanto, la disminución de la cantidad de dióxido de azufre es del 23% ((10-7,7)/10) para la teja comparativa y del 73% ((10-2,7)/10) para la teja de Ti/Al. Por estos hechos es evidente que, para la teja comparativa, la reacción catalítica causada por el dióxido de titanio en la capa superficial progresa para producir la conversión química del dióxido de azufre en ácido sulfúrico, ácido sulfuroso, etcétera, disminuyendo la cantidad de dióxido de azufre en alguna medida, mientras que para la teja de Ti/Al (teja del ejemplo), la disminución de la cantidad de dióxido de azufre es más acusada que la conseguida con la teja comparativa. Se cree que la razón de este hecho es la siguiente.

La razón por la que, tanto en el caso de la teja comparativa como de la teja del ejemplo, disminuye la concentración de dióxido de azufre es que, al igual que en caso del monóxido de nitrógeno y del amoníaco, el dióxido de azufre sufre una reacción catalítica basada en una especie activa de oxígeno, generada por el dióxido de titanio en la capa superficial, y se convierte en ácido sulfúrico o en ácido sulfuroso. En este caso, la concentración de dióxido de azufre disminuye desde la concentración de dióxido de azufre del gas de ensayo en una cantidad de dióxido de azufre que se oxida en otros compuestos. El dióxido de azufre es, como reactivo, un gas ácido. Por tanto, tal como se ha explicado con relación a la figura 2, el dióxido de azufre, que es el reactivo en este ensayo de evaluación, se une químicamente y se adsorbe sobre la alúmina que es un óxido metálico básico. Por esta razón, en el caso de la teja comparativa, que carece de alúmina, el dióxido de azufre se oxida con la especie activa de oxígeno y se convierte químicamente en ácido sulfúrico o en ácido sulfuroso, en un estado tal que no se adsorbe sobre la superficie de la teja. En cambio, en la teja del ejemplo, el dióxido de azufre se oxida con la especie activa de oxigeno y se convierte en ácido sulfúrico o en ácido sulfuroso, en un estado tal que se adsorbe en la superficie de la teja. Esto facilita la reacción. Por esta razón, para la teja del ejemplo, tal como se ha mencionado anteriormente, se amplía la disminución de la cantidad de dióxido de azufre. Se considera que en ello estriba la superioridad en cuanto a la disminución de la cantidad de dióxido de azufre por parte de la teja del ejemplo frente a la teja comparativa.

A continuación se evalúa con los dos métodos siguientes la relación entre la proporción de alúmina, etcétera, que se formula junto con el fotocatalizador, y el efecto de disminución la cantidad de óxidos de nitrógeno. Esta evaluación se lleva a cabo tomando la alúmina como ejemplo.

(2) Ensayo de evaluación 2

Efecto de la proporción de alúmina formulada en la disminución de la cantidad de los óxidos de nitrógeno - parte 1

Se adquieren en el inicio para comparar los productos según los ejemplos, una teja comparativa y las tejas activables fotocatalíticamente de los ejemplos (tejas de los ejemplos), que son similares a las empleadas en el ensayo de evaluación 1. La teja comparativa se fabrica recubriéndola por pistoleado con un sol de fotocatalizador que tiene en su superficie un contenido de dióxido de titanio del 7,5% en peso y secando al horno la teja recubierta en las condiciones indicadas anteriormente (800ºC durante 60 min). En la aplicación por pistoleado, el período de pistoleado, etcétera, se determinan de manera que el peso del dióxido de titanio en la superficie de la teja después del secado al horno sea de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2} (grosor de la capa de dióxido de titanio: 0,85 \mum). La teja del ejemplo es la siguiente teja de Ti/Al.

Se fabrica la teja de Ti/Al recubriéndola por pistoleado con un sol de fotocatalizador que tiene un contenido de dióxido de titanio del 7,5% en peso, que es el mismo que el de la teja comparativa, y una proporción de formulación de alúmina regulada entre 0,0001 y 0,8 en términos de proporción de formulación a/(a+b) y secándola al horno de modo ya descrito anteriormente para la teja comparativa. En concreto, se secan al horno varias tejas de Ti/Al para que el peso de dióxido de titanio sobre la superficie de las tejas después del secado sea idéntico al de la teja comparativa, es decir, 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2} mientras varía el peso de alúmina en la superficie de las tejas después del secado al horno. Estas tejas de Ti/Al se emplean como tejas de ejemplo en el ensayo de evaluación 2. Cuando la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,01, a = b/99. Por tanto, en este caso, el peso de la alúmina sobre la superficie de la teja después del secado al horno es de 3,3 x 10^{-6} g/cm^{2}. Por otro lado, cuando la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,5, entonces a = b. Por consiguiente, en este caso, el peso de la alúmina en la superficie de la teja después del secado al horno es de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2}. También en este ensayo de evaluación 2, dado que la teja comparativa despliega una actividad catalítica estándar, la comparación entre la teja comparativa y las tejas de Ti/Al con una cantidad variable de alúmina formulada pone de manifiesto el efecto de la cantidad de alúmina formulada en la mejora de la actividad catalítica cuando la cantidad de fotocatalizador es idéntica.

En este ensayo de evaluación 2, se emplea el mismo aparato de ensayo que en el ensayo de evaluación 1 y, 30 min después de iniciado el ensayo, es decir, el tiempo que media entre el inicio del flujo de un gas de ensayo que posee una concentración predeterminada (0,95 ppm) con un caudal constante y el inicio del encendido de la lámpara 20, se mide la concentración de NO_{2} y de NOx tanto para la teja comparativa como para las teja del ejemplo. Para cada una de las tejas se registran gráficamente la cantidad de NOx eliminado, determinada por sustracción del valor medido de la concentración de NOx de la concentración de NO del gas de ensayo, y el valor medido de la concentración de NO_{2}. Los resultados se recogen en la figura 8. Para la teja comparativa, dado que carece de alúmina en absoluto, la proporción de formulación a/(a+b) es cero.

En la figura 8, se registran gráficamente sobre el eje Y los resultados de la teja comparativa (a/(a+b) = 0). Se observa en la figura 8 que, para la teja comparativa, la concentración de NO_{2} es de 0,17 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado es de 0,3 ppm. La razón por la que, a pesar de haber disminuido la concentración de NOx hasta un valor inferior al de la concentración de NOx del gas de ensayo, se detecta la presencia de NO_{2} no perteneciente al gas de ensayo es que, tal como se ha indicado anteriormente, avanza la reacción fotocatalítica debida al dióxido de titanio en la capa superficial y el NO_{2} escapa de la superficie de la teja.

En cambio, en el caso de la teja de Ti/Al cuya proporción de formulación a/(a+b) se representa sobre el eje X de coordenadas, cuando la cantidad de alúmina formulada es pequeña, es decir, la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,01, la concentración de NO_{2} es de 0,15 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado es de 0,4 ppm. Para la teja de Ti/Al, en la que la cantidad de alúmina formulada es idéntica a la del dióxido de titanio, es decir, la proporción de formulación a/(a+b) es 0,5, la concentración de NO_{2} es de 0,14 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado es de 0,43 ppm. Para la teja de Ti/Al en la que la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,05 a 0,2, la concentración de NO_{2} es de 0,06 a 0,13 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminada es de 0,44 a 0,46 ppm. Por tanto, si se cotejan con el ejemplo comparativo, estas tejas de Ti/Al proporcionan una concentración de NO_{2} mucho menor y eliminan una cantidad de NOx mucho mayor. También en el caso de la teja de Ti/Al, en la que la proporción de formulación a/(a+b) sea de 0,0001, los resultados (concentración de NO_{2} = 0,155 ppm; cantidad de NOx eliminado = 0,36 ppm) son similares a los de una teja de Ti/Al en la que la proporción de formulación a/(a+b) sea de 0,01. Los resultados obtenidos con esta teja de Ti/Al no se representan gráficamente porque los puntos del eje X de coordenadas para la teja de Ti/Al están pegando a cero.

Tal como se desprende de estos hechos, cuando la proporción de formulación a/(a+b) se sitúa entre 0,0001 y 0,5, la formulación de alúmina puede impedir que el NO_{2} escape de la superficie de la teja, consiguiendo una mayor disminución de la cantidad de NO_{2} y, a su vez, una mayor disminución de la cantidad de NOx que la teja comparativa. Una proporción de formulación a/(a+b) situada dentro del intervalo de 0,05 a 0,2 es especialmente preferida porque se logra una disminución mucho mayor de la cantidad de NOx que con la teja comparativa. Además, incluso cuando la cantidad de alúmina formulada sea muy pequeña, es decir, cuando la proporción de formulación a/(a+b) se sitúa en 0,0001, se pude lograr una gran disminución de la cantidad de NOx.

Además, las tejas de Ti/Al con una proporción de formulación a/(a+b) variable tienen una buena superficie y poseen una excelente resistencia a la abrasión.

(3) Ensayo de evaluación 3

Efecto de la proporción de alúmina formulada en la disminución de la cantidad de óxidos de nitrógeno - parte 2

En este ensayo de evaluación 3, la cantidad total de dióxido de titanio como fotocatalizador y alúmina (la suma de las cantidades de ambos materiales de la formulación) es constante y se varía la proporción entre el dióxido de titanio y la alúmina para examinar el efecto que tiene esta variación en disminuir la cantidad de los óxidos de nitrógeno.

En el momento inicial, para cotejar los productos de los ejemplos, se procura disponer de una teja comparativa y de tejas activables fotocatalíticamente de los ejemplos (tejas de los ejemplos), similares a las utilizadas en el ejemplo de evaluación 1. Las tejas comparativas son idénticas a las tejas comparativas empleadas en el ensayo de evaluación 2, y el peso del dióxido de titanio en la superficie de la teja después del secado al horno es de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2}. Se prepara una teja sencilla (una teja que no posee actividad fotocatalítica) empleando una formulación que solo contiene alúmina sin fotocatalizador alguno, en ella el peso de alúmina en la superficie de la teja es de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2}. Se preparan las siguientes tejas de Ti/Al como tejas de los ejemplos.

Las tejas de Ti/Al se fabrican aplicando con pistola un recubrimiento de sol de Ti/Al, con una cantidad total de dióxido de titanio y de alúmina que es la misma que en la teja comparativa, es decir un 7,5% en peso, y que tiene una proporción de formulación de alúmina regulada entre 0,05 y 0,95 en términos de proporción de formulación a/(a+b), del mismo modo descrito antes en relación con la teja comparativa y secando al horno las tejas recubiertas del modo descrito antes con ocasión de la teja comparativa. En concreto se secan al horno varias tejas de Ti/Al en las que el peso de dióxido de titanio en la superficie de la teja después del secado al horno va disminuyendo desde 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2} a medida que aumenta el peso de alúmina. Estas tejas de Ti/Al se emplean como tejas de ejemplo para el ensayo de evaluación 3. Cuando la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,05, a+b equivale al valor anterior de 3,3 x 10^{-4} g/cm^{2}. Además, el peso "a" de alúmina en la superficie de la teja después del secado al horno es de 1,65 x 10^{-5} g/cm^{2}, mientras que el peso "b" del dióxido de titanio es de 3,135 x 10^{-4} g/cm^{2}. Por otro lado, cuando la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,95, el peso "a" de la alúmina es de 3,135 x 10^{-4} g/cm^{2}, mientras que el peso "b" del dióxido de titanio es de 1,65 x 10^{-5} g/cm^{2}. También en este ensayo de evaluación 3, dado que la teja comparativa posee una actividad catalítica estándar, el cotejo entre la teja comparativa y las tejas de Ti/Al con cantidades de dióxido de titanio y de alúmina formuladas de modo variable pone de manifiesto que el efecto de las cantidad de dióxido de titanio y de alúmina formulados en la mejora de la actividad catalítica.

En el ensayo de evaluación 3 se emplea el mismo aparato de comprobación que se empleó en el ensayo de evaluación 1, y se registra gráficamente la concentración de NO_{2} y la cantidad de NOx eliminado, de igual manera que en el ensayo de evaluación 2. Los resultados se recogen en la figura 9. Para la teja comparativa, dado que no contiene alúmina en absoluto, la proporción de formulación a/(a+b) es cero. Para la teja que no presenta ningún tipo de actividad fotocatalítica, dado que no contiene dióxido de titanio en absoluto, la proporción de formulación a/(a+b) es de 1.

En la figura 9 se registran gráficamente los resultados de la teja comparativa (a/(a+b) = 0) sobre el eje Y de la gráfica. Se desprende de la figura 9, para la teja comparativa, que la concentración de NO_{2} es de 0,17 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado se sitúa en 0,3 ppm. La razón por la que se detecta la presencia de NO_{2} no perteneciente al gas de ensayo a pesar de la disminución de la concentración de NOx hasta un valor inferior al de la concentración de NOx en el gas de ensayo, se ha descrito anteriormente con ocasión del ensayo de evaluación 2. Para la teja simple, que no posee actividad fotocatalítica, se registran gráficamente los resultados en el eje X de coordenadas de la gráfica. De la gráfica se desprende que, tanto la concentración de NO_{2} y la cantidad de NOx eliminado son, obviamente, cero.

En cambio, para la teja de Ti/Al, cuya proporción de formulación a/(a+b) se indica en el eje de coordenadas X de la gráfica, cuando la cantidad de alúmina formulada es pequeña, es decir, la proporción de formulación a/(a+b) es 0,05, la concentración de NO_{2} es de 0,07 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado es de 0,46 ppm. Para la teja de Ti/Al, cuya cantidad de alúmina formulada es mayor que la de dióxido de titanio formulado y la proporción de formulación a/(a+b) es de 0,8, la concentración de NO_{2} es de 0,13 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado es de 0,32 ppm. Para la teja de Ti/Al, cuya proporción de formulación a/(a+b) se sitúa entre 0,05 y 0,65, la concentración de NO_{2} se sitúa entre 0,07 y 0,09 ppm, mientras que la cantidad de NOx eliminado se sitúa entre 0,43 y 0,52 ppm. Por tanto, si se cotejan con la teja comparativa, estas tejas de Ti/Al proporcionan una concentración de NO_{2} mucho menor y una cantidad mucho mayor de NOx eliminado. Para las tejas de Ti/Al, cuya proporción de formulación a/(a+b) es 0,9 o superior, la concentración de NO_{2} y la cantidad de NOx eliminado no son mayores que las obtenidas en el caso de la teja comparativa.

De los hechos anteriores se deduce que, cuando la proporción de formulación a/(a+b) se sitúa entre 0,0001 y 0,8, y la cantidad total de dióxido de titanio y de alúmina se mantiene constante, la formulación de alúmina puede evitar que el NO_{2} se escape de la superficie de la teja, logrando una mayor disminución de la cantidad de NO_{2} y, a su vez, una mayor disminución de la cantidad de NOx que la teja comparativa. Una proporción de formulación a/(a+b) comprendida entre 0,05 y 0,6 es especialmente preferida porque se logra una disminución mucho mayor de la cantidad de NOx que con la teja comparativa. Cuando la proporción de formulación a/(a+b) es inferior a 0,0001 o superior a 0,8, la disminución de la cantidad de NOx es similar a la conseguida con la teja comparativa. Sin embargo, en especial cuando la proporción de formulación a/(a+b) es mayor que 0,9, la cantidad de dióxido de titanio en calidad de fotocatalizador es tan pequeña que las partículas de dióxido de titanio se hallan completamente rodeadas por partículas de alúmina, sin dejarles resquicio alguno. Se cree que esta situación impide que la luz incida sobre el dióxido de titanio, traduciéndose en una disminución de la actividad fotocatalítica.

Además, si las tejas de Ti/Al con una proporción de formulación a/(a+b) variable tienen también una buena superficie y poseen una excelente resistencia a la abrasión.

En el primer ejemplo se emplea como fotocatalizador la forma anatasa del dióxido de titanio y como óxido metálico a formular junto con el fotocatalizador se emplea alúmina, en calidad de óxido metálico anfótero, y el óxido de estroncio y el óxido bario, en calidad de óxidos metálicos básicos. Sin embargo, la disminución de la cantidad de NOx puede lograrse también, obviamente, empleando otros fotocatalizadores en combinación con otros óxidos metálicos. Por ejemplo, en lo que respecta al dióxido de titanio como fotocatalizador, la forma cristalina puede ser también rutilo o brookita. Además, también reduce la cantidad de NOx el uso de fotocatalizadores tales como el ZnO, el V_{2}O_{5}, el WO_{3}, el SnO_{2}, el SrTiO_{3}, el Bi_{2}O_{3} y el Fe_{2}O_{3}. Por otro lado, el efecto de disminuir la cantidad de NOx puede lograrse empleando óxido de cinc y óxido de estaño (óxidos metálicos anfóteros) y óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de rubidio, óxido de sodio y óxido de potasio (óxidos metálicos básicos) en lugar de la alúmina, óxido de estroncio y óxido de bario, en calidad de óxidos metálicos. Cuando el gas, cuya cantidad se quiere disminuir, es un gas básico puede utilizarse óxido de fósforo (óxido metálico ácido) además de los óxidos metálicos anfóteros.

A continuación se describe el segundo ejemplo. En este ejemplo, el proceso de formación la capa superficial de una formulación de fotocatalizador, que consta de un fotocatalizador, por ejemplo el dióxido de titanio, y un óxido metálico específico, por ejemplo alúmina, dispuesta sobre la superficie de la teja es distinto del del primer ejemplo. En este segundo ejemplo se prepara en primer lugar un sustrato sobre el que se formará una capa superficial. Los sustratos que pueden utilizarse para ello son materiales cerámicos, resinas, metales, vidrios, materiales de alfarería, madera, tableros de silicato cálcico, tableros de hormigón, tableros de cemento, tableros extruidos de cemento, tableros de cartón yeso y tableros de hormigón ligero de autoclave. En el supuesto de que el sustrato se vaya a emplear en estructuras arquitectónicas, por ejemplo edificios, casas y puentes, y en paneles de protección acústica junto a autopistas, podrá disminuirse con ventaja la cantidad de contaminantes ambientales, por ejemplo óxidos de nitrógeno, del sistema de tales estructuras arquitectónicas para purificar el aire.

A continuación se forma una capa de ligante sobre la superficie del sustrato. Para formar la capa de ligante se elige un material ligante que tenga una temperatura de reblandecimiento por debajo de la temperatura, en la que se altera la calidad del sustrato. La capa se ligante se forma empleando el material ligante elegido mediante un método idóneo, compatible con las propiedades del ligante. Por ejemplo, cuando el ligante es una teja, un esmalte o un material de alfarería puede utilizarse como capa de ligante una capa de esmalte o una capa estampada para aplicar los colores, etcétera, sobre la superficie. Una vez formado el ligante, se forma una formulación de fotocatalizador que sirve posteriormente de capa superficial, para ello se recubre o estampa con un sol, por ejemplo un sol de Ti/Al en el primer ejemplo, sobre la superficie de la capa de ligante, o se aplica una mezcla de partículas de dióxido de titanio con alúmina, obtenida por eliminación del disolvente del sol. Como alternativa puede formarse una capa de formulación de fotocatalizador sobre una capa de ligante preparada aparte y posterior montaje de la capa de ligante sobre la superficie del sustrato. Lo que hace falta aquí es que la capa de formulación de fotocatalizador se forme sobre la capa de ligante de manera que estas dos capas no se separen la una de la otra cuando se efectúe el posterior secado en horno.

Por consiguiente, cuando la capa de ligante se forme a partir de una capa de esmalte, el tratamiento térmico se lleva a cabo en un ambiente que tiene una temperatura de 30 a 300ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del material ligante (esmalte) y por debajo de la temperatura en la que se altera la calidad del sustrato. El tratamiento térmico permite fundir y solidificar el material del ligante (esmalte). Como consecuencia la capa de ligante queda firmemente fijada sobre la superficie de la teja y, al mismo, se forma una capa superficial constituida por una formulación de fotocatalizador. En este caso, en la frontera entre la capa superficial y la capa de ligante se depositan partículas de formulación de fotocatalizador (partículas de dióxido de titanio y partículas de alúmina) sobre la capa superficial de la capa de ligante en el curso de la fusión del material de ligante. Se incrustan las partículas y se mantienen en la capa de ligante y esto permite que la capa superficial se fije firmemente sobre la capa de ligante. Además, en la capa de formulación del fotocatalizador, las partículas adyacentes se unen entre sí mediante una fuerza intermolecular entre partículas y por sinterización durante el secado al horno para formar la capa superficial. En esta capa superficial, las partículas de dióxido de titanio y las partículas de alúmina se exponen en la superficie de dicha capa. Esto permite que la capa superficial se fije firmemente sobre la capa de ligante y, al mismo tiempo, permite que las partículas de dióxido de titanio y las partículas de alúminas entren eficazmente en contacto con el aire exterior. Por tanto, en el proceso según el segundo ejemplo, pueden fabricarse con facilidad los materiales de estructuras arquitectónicas etcétera que tienen una capa superficial capaz de inducir con gran eficacia una reacción fotocatalítica.

En este caso, la temperatura de calentamiento de por lo menos de 30ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del material ligante es ventajosa porque no se requiere una dedicación grande de tiempo innecesario para reblandecer el material de ligante y no hay ningún efecto negativo sobre la deposición y fijación de las partículas de dióxido de titanio y de alúmina. Además, dado que la temperatura de calentamiento no es superior a 300ºC por encima de la temperatura, en la que el ligante sufre un cambio de calidad, el fusión rápida del material del ligante puede evitarse con ventaja, impidiendo que aparezcan problemas tales como una deposición excesiva de partículas de dióxido de titanio o de alúmina, la aparición de irregularidad en la superficie y la formación de cráteres (pinholes). La temperatura de calentamiento se sitúa con preferencia entre 50 y 150ºC por encima de la temperatura de reblandecimiento del material del ligante.

También en el segundo ejemplo, en lo que respecta al dióxido de titanio como fotocatalizador, la forma cristalina puede ser también rutilo o brookita. Además pueden utilizarse también como fotocatalizador el ZnO, el V_{2}O_{5}, el WO_{3}, el SnO_{2}, el SrTiO_{3}, el Bi_{2}O_{3} y el Fe_{2}O_{3}. Cuando el gas, cuya cantidad se quiere disminuir, es un gas ácido, por ejemplo el NOx, es posible emplear el óxido de cinc y el óxido de estaño (óxidos metálicos anfóteros) y óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de rubidio, óxido de sodio y óxido de potasio (óxidos metálicos básicos) en lugar de la alúmina, en calidad de óxidos metálicos. Cuando el gas, cuya cantidad se quiere disminuir, es un gas básico puede utilizarse óxido de fósforo (óxido metálico ácido) además de los óxidos metálicos anfóteros.

A continuación se describen otros ejemplos. En el ejemplo primero y segundo, el fotocatalizador y el compuesto específico descritos antes fijan un reactivo (por ejemplo, NO) o un producto intermedio (por ejemplo, NO_{2}) dentro del sistema reaccionante catalítico para asegurar la oportunidad de que el producto intermedio se aplique posteriormente en la reacción catalítica, con lo cual se logra un efecto de disminución de la cantidad de materiales nocivos, por ejemplo NOx. En los ejemplos siguientes, aparte de los compuestos específicos descritos anteriormente, se añaden otros compuestos para mejorar el efecto de disminuir la cantidad de NOx o para lograr efectos que no se han descrito antes.

Ahora se describe el tercer ejemplo. Este ejemplo pone de describe un material activable fotocatalíticamente que puede impulsar con eficacia una reacción catalítica y, al mismo tiempo, tiene actividad antimicrobiana generada por la especie activa de oxígeno generada por el fotocatalizador. Para fabricar el material activable fotocatalíticamente se requieren dos soles. Uno de los soles es un sol de Ti/Al para el que se formula alúmina junto con dióxido de titanio en la proporción de formulación ya mencionada anteriormente, que pueden impulsar una reacción catalítica eficaz. El otro sol es el tercero sol, en él se hallan dispersas partículas de cobre (Cu), de óxido de cobre, de plata (Ag) o de óxido de plata. A continuación se aplica un recubrimiento de sol de Ti/Al sobre la superficie de una teja y se seca al horno el recubrimiento para formar una capa de Ti/Al. Seguidamente se aplica un recubrimiento del tercer sol sobre la superficie de la capa de Ti/Al dispuesta sobre la superficie de la teja y el componente tercer sol se fija sobre la superficie de la capa de Ti/Al por fotorreducción, etcétera. Esta teja es una teja del tercer ejemplo. La teja del tercer ejemplo tiene una capa superficial de dióxido de titanio como fotocatalizador junto con alúmina, fijada sobre el mismo, y se fija cobre u otras partículas sobre la capa superficial. En la preparación del tercer sol, el tiempo de aplicación se regula de tal manera que el fotocatalizador pueda exponerse satisfactoriamente a la luz. Por ejemplo, basta para lograr resultados satisfactorios un peso de cobre de 0,8 a 2,0 \mug/cm^{2} después del secado al horno. La teja del tercer ejemplo y la teja comparativa empleadas en los ensayos de evaluación anteriores se evalúan determinando su actividad antimicrobiana. La actividad antimicrobiana puede valorarse sobre la base de si la teja tiene o no tiene efecto letal sobre la Escherichia coli (cepa s3110 de la Escherichia coli).

En el momento inicial se esterilizan la superficie de la teja del tercer ejemplo y la superficie de la teja comparativa con etanol del 70%. A continuación se vierten sobre la superficie de las tejas por goteo 0,15 ml (de 1 a 5 x 10^{4} CFU) de una suspensión de Escherichia coli. Se coloca una placa de vidrio sobre la superficie de las tejas de modo que la Escherichia coli entre en contacto íntimo con la superficie de las tejas. De este modo se preparan las muestras. En este caso se prepara un par de muestras para cada una de las tejas. Una muestra de cada muestra del tercer ejemplo y una teja comparativa se irradian con luz emitida por una lámpara fluorescente a través de la placa de vidrio. La otra muestra de cada una de las tejas del tercer ejemplo y la teja comparativa se colocan en un ambiente al abrigo de la luz. Se determina el grado de supervivencia de la Escherichia coli en las muestras en condiciones de irradiación con luz fluorescente (en condiciones de luz) y en las muestras en condiciones al abrigo de la luz (en condiciones de oscuridad) en función del tiempo transcurrido. Se registra gráficamente la actividad antimicrobiana (proporción de Escherichia coli muerta o que ha sufrido una interrupción del crecimiento) determinada a partir del grado de supervivencia frente al tiempo transcurrido. Los resultados se recogen en la figura 10. Para la medición del grado de supervivencia se moja la suspensión de Escherichia coli de cada una de las muestras en una gasa esterilizada y se recoge en 10 ml de solución salina fisiológica y se determina el grado de supervivencia de la Escherichia coli en la solución salina fisiológica y se considera como grado de supervivencia de la muestra.

De la figura 10 se desprende que, en condiciones de irradiación con luz fluorescente, tanto la teja del tercer ejemplo como la teja comparativa tienen una gran actividad antimicrobiana. Esto se debe probablemente a que, en condiciones de irradiación con luz fluorescente, el dióxido de titanio ha generado eficazmente la especie activa de oxígeno en la capa superficial y dicha especie ha descompuesto los componentes orgánicos de la Escherichia coli para matar o interrumpir el crecimiento de la Escherichia coli. En condiciones al abrigo de la luz, la teja comparativa no produce especies activas de oxígeno y, por tanto, básicamente no despliega actividad antimicrobiana, mientras que la teja del tercer ejemplo tiene una actividad antimicrobiana relativamente alta, incluso en condiciones al abrigo de la luz, porque el Cu u otras partículas fijadas sobre su superficie despliegan una acción antimicrobiana incluso en condiciones al abrigo de la luz. Por tanto, en la teja del tercer ejemplo, en condiciones al abrigo de la luz, la acción antimicrobiana (que no puede lograrse con el dióxido de titanio en calidad de fotocatalizador, ya que es un estado al abrigo de la luz) puede lograrse gracias al Cu u otras partículas y, por ello, puede complementar la acción antimicrobiana del fotocatalizador.

También en el tercer ejemplo, en lo tocante al dióxido de titanio como fotocatalizador, la forma cristalina puede ser rutilo o brookita. También puede utilizarse como fotocatalizador el ZnO, el V_{2}O_{5}, el WO_{3}, el SnO_{2}, el SrTiO_{3}, el Bi_{2}O_{3} y el Fe_{2}O_{3}. En lugar de la alúmina, en calidad de óxido metálico, pueden utilizarse también el óxido de cinc y óxido de estaño (óxidos metálicos anfóteros) y óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de rubidio, óxido de sodio y óxido de potasio (óxidos metálicos básicos) y el óxido de fósforo (óxido metálico ácido). En lugar de cobre pueden utilizarse con preferencia el óxido de cobre, la plata (Ag), el óxido de plata y metales, que tengan actividad antimicrobiana (incluso una actividad antimicrobiana baja), por ejemplo el paladio, níquel, cobalto, platino, oro, aluminio, hierro, cinc, cromo, rodio y rutenio.

A continuación se describen los ejemplos cuarto y quinto. La formulación del cuarto ejemplo es un sistema de cuatro componentes que consta de fotocatalizador y alúmina u otro óxido metálico (óxido metálico anfótero, óxido metálico básico u óxido metálico ácido), igual que en los ejemplos primeros y segundo, y, además, un compuesto distinto del descrito antes y el metal, por ejemplo cobre o plata, igual que se empleó en el ejemplo tercero. La formulación del ejemplo cinco es un sistema de tres componentes que consta de fotocatalizador, alúmina u otro óxido metálico (óxido metálico anfótero, óxido metálico básico u óxido metálico ácido), y, además un compuesto distinto del descrito antes.

En el cuarto ejemplo, el metal utilizado en combinación con los demás ingredientes es con preferencia un metal que tenga un potencial de reducción superior al potencial (-3,2 V) de los electrones libres liberados por el dióxido de titanio en su calidad de fotocatalizador, porque el metal puede soportarse sobre dióxido de titanio gracias al potencial de reducción (suporte por reducción). Son ejemplos específicos de metales que pueden emplearse para ello los metales de transición, por ejemplo la plata, el cobre, el paladio, el hierro, el níquel, el cromo, el cobalto, el platino, el oro, el litio, el calcio, el magnesio, el aluminio, el cinc, el rodio y el rutenio. Entre ellos son especialmente preferidos la plata, el cobre, el paladio, el platino y el oro porque tienen un potencial positivo de reducción y, por ello, son capaces de crear un soporte por reducción, Para usar estos metales en combinación con los demás ingredientes se pueden aplicar métodos de soporte de metales sobre el fotocatalizador. Los métodos viables para soportar el metal sobre el fotocatalizador son los siguientes.

(i) Mezclado simple: se añade una solución acuosa de sal metálica que contenga una especie metálica contemplada a un sol de fotocatalizador y mezcla con él para adsorber los iones metálicos sobre la superficie de las partículas de fotocatalizador, con lo cual el metal se soporta sobre el fotocatalizador.

(ii) Coprecipitación: se añade una solución acuosa de sal metálica que contiene una especie metálica contemplada a un sol de fotocatalizador, después se añade un agente precipitante o se calienta para precipitar simultáneamente la sal metálica y el fotocatalizador, es decir, para provocar la coprecipitación. De este modo, los iones metálicos se soportan sobre la superficie de las partículas del fotocatalizador.

(iii) Soporte antes de la fotorreducción: se añade una solución acuosa de sal metálica que contenga una especie metálica contemplada a un sol de fotocatalizador y se irradia la mezcla con energía ultravioleta. De este modo, el metal queda soportado sobre la superficie de las partículas del fotocatalizador por fotorreducción de los iones metálicos.

(iv) Soporte después de la fotorreducción: se recubre una película de fotocatalizador con una solución acuosa de sal metálica que contiene una especie metálica contemplada y después se irradia con energía ultravioleta. De este modo el metal queda soportado sobre la superficie de la película de fotocatalizador por fotorreducción de los iones metálicos.

(v) Deposición en fase vapor: se soporta por deposición química o física en fase vapor un metal contemplado en forma de partículas o en forma de compuesto.

(vi) Diversos: se añaden iones de una especie metálica contemplada antes de que se granule el fotocatalizador mediante un proceso de sol-gel, después se coprecipita, etcétera, para obtener fotocatalizador/iones metálicos.

Se emplea el dióxido de silicio (sílice: SiO_{2}) como compuesto a combinar con el fotocatalizador, y un óxido metálico, por ejemplo la alúmina. En lugar de la sílice pueden emplearse el ZrO_{2}, el GeO_{2} o el ThO_{2}.

En el cuarto ejemplo se adopta el mezclado simple, el soporte antes de la fotorreducción o la coprecipitación y en este método se emplean fotocatalizadores con metales soportados sobre ellos.

En la teja activable con fotocatalizador (teja del ejemplo) según el cuarto ejemplo, se preparan soles de fotocatalizador que contienen un fotocatalizador (dióxido de titanio) con plata o cobre soportados sobre él, dispersado por simple mezclado, soporte antes de la fotorreducción o coprecipitación. De igual manera que la descrita antes en relación con el ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo, se mezclan soles de dos ingredientes distintos (alúmina y sílice) con soles de fotocatalizador con un metal soportado sobre el fotocatalizador (fotocatalizador/metal) y se agita la mezcla. Se recubre la teja por pistoleado con los soles mezclados, después se seca al horno. De este modo se preparan las tejas del ejemplo cuarto que son un sistema de cuatro componentes de fotocatalizador/metal (plata o cobre)/alúmina/sílice. En este caso, para investigar la influencia del metal formulado adicionalmente y del sílice, se prepara también una teja de un sistema de dos componentes de fotocatalizador/metal (plata o cobre) (teja de referencia). Las tejas del quinto ejemplo se preparan del modo siguiente. De la misma manera descrita antes para el ensayo de evaluación 1 del ejemplo primero se mezclan soles de otros dos ingredientes (alúmina y sílice) con el sol de fotocatalizador y se agita la mezcla. Se recubre la teja por pistoleado con el sol mixto y después se seca al horno. De este modo se obtienen tejas del ejemplo quinto que son de un sistema de tres componentes de fotocatalizador/alúmina/sílice. Se evalúa la disminución de la cantidad de NOx con las tejas del ejemplo y la teja de referencia del ejemplo cuarto y quinto, la teja del ejemplo primero y la teja comparativa. La teja del ejemplo primero y la teja comparativa son las descritas anteriormente con ocasión del ensayo de evaluación 1 del ejemplo primero. Para la teja del ejemplo primero, la proporción de formulación a/(a+b) es de 1/11. Para la teja del cuarto ejemplo, la proporción de formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) es de 1/11. Para la teja del quinto ejemplo, la proporción de formulación (Al_{2}O_{3}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) es de 1/11. En lo tocante a la teja de referencia de un sistema de dos componentes, la proporción ponderal entre metal y TiO_{2} se sitúa en 0,001 (Ag/TiO_{2}) para la teja de referencia de un sistema de dos componentes con plata formulada en ella y en 0,01 (Cu/TiO_{2}) para la teja de referencia de un sistema de dos componentes con cobre formulado
en la misma.

Se mide para estas tejas el CNO/salida y el CNO_{2}/salida empleando un aparato de medida representado en la figura 4 de igual manera que la descrita anteriormente con motivo del ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo. Se determina (CNO-entrada/CNO-salida), CNO_{2} salida y disminución de la cantidad de NOx 30 minutos después del inicio de la irradiación con luz partiendo de los valores medidos de CNO-salida y CNO_{2}-salida y la concentración ya conocida del gas de ensayo (CNO-entrada). Los resultados se recogen en la tabla 1.

La columna (CNO-entrada/CNO-salida) representa la cantidad de NO oxidado a NO_{2} o a NO_{3}^{-} (disminución de la cantidad de NO) y es un valor indicativo de la actividad de oxidación del NO. CNO_{2}/salida significa la cantidad de NO_{2} que se ha liberado hacia el exterior del sistema. Cuanto menor es CNO_{2}/salida, tanto mayor es la capacidad de impedir que el NO_{2} se libere hacia el exterior del sistema, es decir, tanto mayor es la capacidad de adsorción de NO_{2}. Por esta razón, como se desprende de la tabla 1, la teja del ejemplo cuarto muestra una actividad de oxidación de NO igual o mayor que la del ejemplo primero y puede realizar una disminución elevada de la cantidad del NOx. En concreto, la teja del ejemplo cuarto con plata formulada en su interior tiene una actividad elevada (CNO-entrada/CNO-salida), es decir, una gran actividad de oxidación del NO y una baja CNO_{2}/salida, es decir, una elevada actividad de adsorción del NO_{2}. Por tanto, la teja del ejemplo cuarto tiene una combinación de buena actividad de oxidación y una buena actividad de adsorción.

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Los resultados del ensayo con la teja de referencia ponen de manifiesto que efectuar el soporte antes de la fotorreducción permite realizar la actividad de oxidación del NO y la disminución de la cantidad del NOx, básicamente iguales a las del primer ejemplo, incluso en el caso de un sistema de dos componentes de dióxido de titanio y metal. Se observa por los resultados del ensayo de la teja del ejemplo quinto que la formulación de sílice podría proporcionar una actividad de oxidación del NO y una disminución de la cantidad del NOx básicamente iguales a las del primer ejemplo, indicando que la formulación de sílice no plantea problema relativo a la disminución de la cantidad de NOx.

En los ejemplos cuarto y quinto, en lo referente al dióxido de titanio como fotocatalizador, la forma cristaliza puede ser también rutilo o brookita. Como fotocatalizadores pueden utilizarse también el ZnO, el V_{2}O_{5}, el WO_{3}, el SnO_{2}, el SrTiO_{3}, el Bi_{2}O_{3} y el Fe_{2}O_{3}. Cuando el gas, cuya cantidad se pretende disminuir, es un gas ácido, por ejemplo el NOx, es posible emplear óxido de cinc y óxido de estaño (óxidos metálicos anfóteros) y óxido de magnesio, óxido de calcio, óxido de rubidio, óxido de sodio y óxido de potasio (óxidos metálicos básicos) en lugar de la alúmina, en calidad de óxidos metálicos. Cuando el gas, cuya cantidad se quiere disminuir, es un gas básico puede utilizarse óxido de fósforo (óxido metálico ácido) además de los óxidos metálicos anfóteros. Por otro lado, los metales anteriores pueden utilizarse en lugar de la plata y del cobre y los óxidos anteriores pueden utilizarse en lugar de la sílice.

A continuación se describen los ejemplos sexto y séptimo. Al igual que en la formulación del ejemplo cuarto, la formulación del ejemplo sexto es un sistema de cuatro componentes que tiene una combinación de fotocatalizador, tipificado como dióxido de titanio, un óxido metálico anfótero, básico o ácido, tipificado como alúmina, el metal descrito antes con motivo del ejemplo cuarto, por ejemplo cobre, plata, paladio, hierro, níquel, cromo, cobalto, platino, oro, rodio o rutenio y el otro compuesto (óxido) descrito antes con ocasión del ejemplo cuarto, por ejemplo sílice. La formulación del séptimo ejemplo es un sistema de tres componentes que consta de una combinación de un fotocatalizador, un óxido metálico anfótero, básico o ácido, tipificado como alúmina, y el otro compuesto (óxido) descrito antes con motivo del ejemplo cuarto, por ejemplo sílice. Las formulaciones de los ejemplos sexto y séptimo pretenden mejorar la actividad de descomposición, incluida la descomposición de contaminantes ambientales, por ejemplo el NOx, y prevenir la contaminación.

Al igual que en el cuarto ejemplo, en el sexto ejemplo se preparan soles de fotocatalizador que contienen un fotocatalizador (dióxido de titanio), con plata o cobre soportados sobre él, dispersados en él por simple mezclado o soporte antes de la fotorreducción. Al igual que en el ejemplo cuarto, la teja del ejemplo sexto se preparan de modo similar al descrito antes con ocasión del ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo. Al igual que en el ejemplo quinto, la teja del ejemplo séptimo se prepara por mezclado de sol de catalizador con un sol de otros ingredientes (alúmina y sílice), agitando la mezcla, recubriendo la teja con el sol mixto pistoleado y secando al horno la teja recubierta. Con el fin de investigar la influencia de metal y sílice formulados de modo adicional se preparan aparte tejas (tejas de referencia) para un sistema de dos componentes de fotocatalizador/sílice y para un sistema de tres componentes de fotocatalizador/metal (plata o cobre)/sílice. En este caso, en lugar del recubrimiento pistoleado puede aplicarse el recubrimiento con sol de fotocatalizador sobre el sustrato (teja) por centrifugación, por inmersión o por otros medios. La fijación del sol de fotocatalizador sobre la superficie del sustrato se lleva a cabo por secado al horno, tal como se indica en el ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo (tipo horneado), o por mezclado de una resina de silicona con el sol de fotocatalizador y reticulación de la resina de silicona a una temperatura relativamente baja (tipo pintado). Se evalúan las tejas del ejemplo sexto y séptimo, la teja de referencia y la teja comparativa. La teja comparativa que se emplea es la misma que la descrita con ocasión del ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo.

La proporción de formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) en la teja del ejemplo sexto es 1/10. La proporción de formulación (Al_{2}O_{3}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) en la teja del ejemplo séptimo es 1/10. La proporción de formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + SiO_{2})) en la teja de referencia de un sistema de dos componentes de fotocatalizador/sílice es de 1/5. Con respecto a la teja de referencia del sistema de dos componentes de fotocatalizador/metal, la proporción ponderal entre el metal y el TiO_{2} es de 0,001 (Ag/TiO_{2}) para la teja de referencia de un sistema de dos componentes con plata formulada en él y de 0,01 (Cu/TiO_{2}) para la teja de referencia de un sistema de dos componentes con cobre formulado en el mismo. Para la teja de referencia del sistema de tres componentes de fotocatalizador/metal/sílice, la proporción ponderal entre metal y TiO_{2} es la misma que en la teja de referencia (0,001 (Ag/TiO_{2}) y 0,01 (Cu/TiO_{2})) y la proporción de la formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + SiO_{2})) es de 1/5.

Para investigar la influencia del metal formulado de modo adicional, se describen de entrada las tejas de referencia de un sistema de dos componentes de fotocatalizador/metal (plata o cobre). Para las tejas de referencia del sistema de dos componentes, en el caso del tipo horneado, se formulan varias sales metálicas (reactivo de calidad especial, fabricado por la empresa Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en un sol de titanio (STS-11, fabricado por Ishihara Sangyo kaisha Ltd.). Se formula la sal metálica en una cantidad del 0,001 al 10%, porcentaje referido al óxido de titanio (sobre base sólida), del sol de óxido de titanio. Después se soportan la plata o el cobre sobre el fotocatalizador por simple mezclado, soporte antes de la fotorreducción, después se mezcla una solución acuosa de una sal metálica, es decir, una sal de plata o de cobre, con el sol de óxido de titanio, se expone la mezcla a la luz ultravioleta con una intensidad de 1 mW/cm^{2} durante 2 horas. De este modo se obtiene un sol de fotocatalizador con el metal soportado sobre el mismo. En caso de coprecipitación se prepara una solución de TiOSO_{4} como compuesto de partida y se añade a esta solución una solución acuosa de sal metálica, seguida por una hidrólisis para obtener un sol del fotocatalizador con el metal soportado sobre el mismo. A continuación se aplica con pistola estos soles de fotocatalizador sobre la superficie de la teja de modo que se forme un recubrimiento de 0,8 \mum de grosor en términos de grosor después del secado al horno. Se secan las tejas recubiertas al horno a una temperatura de 600 a 900ºC (800ºC para las tejas de referencia) para obtener tejas de referencia de un sistema de dos componentes (tipo horneado).

En el caso del tipo pintado se formulan varias sales metálicas (reactivo de calidad especial, fabricado por la empresa Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) en un sol de óxido de titanio (TA-15, fabricado por Nissan Chemical Industries Ltd.). Se formula la sal metálica en una cantidad del 0,001 al 1%, porcentaje basado en el óxido de titanio (base sólida), en el sol de óxido de titanio. A continuación se mezclan el sol de fotocatalizador con plata o cobre soportados sobre él por simple mezclado o soporte antes de la fotorreducción y una resina de silicona en calidad de ligante, con una proporción de contenido sólido entre el óxido de titanio y la resina de silicona de 7 : 3. Las mezclas se aplican sobre la superficie de la teja por centrifugación y se calientas las tejas recubiertas a 150ºC para obtener las tejas de referencia de un sistema de dos componentes (tipos pintados).

Las tejas de referencia del sistema de dos componentes (tipo horneado y tipo pintado) se evalúan para determinar su actividad de descomposición de materiales químicos. La actividad de descomposición puede evaluarse directamente en términos de actividad antimicrobiana y descomposición de aceite. En este caso, la actividad antimicrobiana se evalúa en términos de actividad letal/inhibidora del crecimiento de la cepa w3110 de la Escherichia coli, del modo descrito en el anterior ejemplo tercero. En este caso, la actividad antimicrobiana de la teja que tiene la capa de fotocatalizador formada por un fotocatalizador (dióxido de titanio) solo se toma como valor 1. La descomposición del aceite se determina del modo siguiente. Se recubre una muestra con aceite comestible a razón de 1 mg/100 cm^{2} y se expone la muestra recubierta a la luz ultravioleta de una intensidad de 1 mW/cm^{2} durante 7 días. Se mide el brillo de la muestra antes de recubrirla de aceite, inmediatamente después de recubrirla de aceite y al finalizar la exposición a la luz. La descomposición del aceite se determina con arreglo a la siguiente fórmula numérica.

descomposición de aceite (%) = [{(brillo al finalizar la exposición) - (brillo inmediatamente después de recubrir con aceite)}/ {(brillo antes de recubrir con aceite) - (brillo inmediatamente después de recubrir con aceite)}] x 100

La descomposición de materiales químicos por acción del fotocatalizador se deriva principalmente de la oxidación de los materiales químicos con especies activas de oxígeno liberadas por el fotocatalizador fotoexcitado. Por tanto, la actividad oxidante del fotocatalizador puede tomarse como índice de una de las actividades del fotocatalizador para descomponer materiales químicos. Se evalúa también en este caso como reacción modelo la actividad oxidante del NO de diversas películas de fotocatalizadores de estaño en términos de conversión de monóxido de nitrógeno (NO) en dióxido de nitrógeno (NO_{2}) por oxidación. Con el fin de determinar la actividad oxidante de NO se mide la CNO-salida empleando el aparato de ensayo representado en la figura 4 del mismo modo descrito antes en relación con el ensayo de evaluación 1 del primer ejemplo. Se determina (CNO-entrada/CNO-salida) frente al tiempo transcurrido desde la exposición a la luz a partir de la CNO-salida medida y de la concentración conocida del gas de ensayo (CNO-entrada) y a partir de (CNO-entrada/CNO-salida) se calcula el número total de moles de NO que se han oxidado en un período de tiempo comprendido entre el inicio de la exposición a la luz y una h después de iniciar la exposición a la luz y se toma como actividad de oxidación del NO. En este caso, el caudal de gas NO (gas de ensayo) es de 2 litros/min y la probeta tiene un tamaño de 5 x 50 cm^{2}.

En la tabla 2 se resumen para las tejas de referencia (tipo horneado y tipo pintado) de un sistema de dos componentes la actividad antimicrobiana, la descomposición de aceite y la actividad de oxidación del NO. Tal como se desprende de la descripción anterior, la actividad antimicrobiana, la descomposición de aceite y la actividad de oxidación del NO recogidas en la tabla 2 se miden de manera que las tejas se hallen expuestas a la luz.

(Tabla pasa a página siguiente)

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Por la tabla 2 se observa que, para un sistema cargado con cobre en tejas de referencia de tipo horneado, las tejas con un 1% de cobre soportado sobre TiO_{2} preparadas por soporte antes de la fotorreducción tienen la mejor actividad antimicrobiana, descomposición de aceite y actividad oxidante de NO. También para el sistema cargado con plata, el soporte antes de la fotorreducción se traduce en una mejor actividad antimicrobiana, descomposición de aceite y actividad oxidante de NO que el simple mezclado. La adición de cualquiera de los metales reseñados en la tabla se traduce en una mejor actividad antimicrobiana, descomposición de aceite y actividad oxidante de NO que cuando el sistema no va cargado con metal alguno, lo cual indica que los metales, por ejemplo el cobre, la plata, el paladio y el hierro, soportados sobre TiO_{2}, contribuyen a mejorar la actividad de descomposición que genera el TiO_{2}. Para un sistema cargado con cobre del tipo horneado, las tejas que llevan del 0,1 al 1% de sobre soportado sobre TiO_{2}, obtenidas por soporte antes de fotorreducción, tienen la actividad antimicrobiana más alta. Además se ha constatado que el sistema cargado con plata tiene mejor actividad antimicrobiana que el sistema cargado con cobre.

De los resultados anteriores se desprende que, para tejas de referencia del tipo horneado y para tejas de referencia del tipo pintado, los metales soportados, por ejemplo cobre, plata, paladio e hierro, sobre TiO_{2} pueden mejorar la actividad de descomposición. Es decir, los metales anteriores tienen claramente la función de mejorar la actividad de descomposición que genera el TiO_{2}. Además, para el método de soporte del metal, el soporte antes de la fotorreducción es mejor para la actividad de descomposición que el simple mezclado. Por otro lado, la regulación de la cantidad de metal soportado puede variar la actividad de descomposición del TiO_{2}.

Se estudia también la actividad antimicrobiana de las tejas de referencia del tipo horneado de un sistema de dos componentes, cuando se hallan en condiciones de oscuridad. El resultado es que, para una teja de referencia con un 0,1% de cobre soportado sobre TiO_{2} por simple mezclado, la actividad antimicrobiana es de 0,3. En otra teja de referencia con un 1% de cobre soportado sobre TiO_{2} por simple mezclado, la actividad antimicrobiana es de 0,3. También para una teja de referencia con un 0,1% de plata soportada sobre TiO_{2} por simple mezclado, la actividad antimicrobiana es de 0,3. En condiciones de oscuridad, dado que el fotocatalizador no está activado, la actividad antimicrobiana de la teja de referencia se debe al metal soportado en sí. Si se toma en consideración el hecho de que la actividad antimicrobiana de una teja no cargada con metal, es decir, una teja que contiene el fotocatalizador solo, es sustancialmente cero, puede decirse que, en condiciones de exposición a la luz, la actividad antimicrobiana de estas tejas de referencia supera la actividad del metal en sí y la actividad antimicrobiana de las tejas que contiene el fotocatalizador solo (1 de la tabla 2). Por ejemplo, la actividad antimicrobiana de la teja de referencia con un 0,1% de cobre soportado sobre TiO_{2} por simple mezclado es 1,5 según la tabla 2. Este valor es superior a la suma de la actividad antimicrobiana (0,3) del cobre en sí y la actividad antimicrobiana (1) de la teja que contiene el fotocatalizador solo. Por consiguiente, puede afirmarse que el soporte de cobre sobre el TiO_{2} puede traducirse en un efecto mayor que la simple combinación de cobre y TiO_{2}.

Sobre la base del efecto anterior de las tejas de referencia se describen las tejas de los ejemplos sexto y séptimo. En los ejemplos sexto y séptimo se evalúa también la hidrofilia, que es un elemento adicional de evaluación. En el momento inicial, antes del ensayo de hidrofilia y otros ensayos, se describe la relación entre la hidrofilia y la suciedad de la superficie.

En los últimos años se ha encontrado que confiriendo hidrofilia a una superficie se puede evitar que acumule suciedad (Kobunshi (Polymer), vol. 44, mayo de 1995, p. 307). La hidrofilia puede expresarse en términos de ángulo de contacto de la superficie con el agua. Cuanto menor es el ángulo de contacto, tanto mejor es la humectabilidad de la superficie con agua. En este caso, el agua que está en contacto con la superficie hidrófila es menos probable que esté sobre la superficie de contacto. Si el agua es menos probable que esté sobre la superficie de contacto, los contaminantes, por ejemplo el polvo de la ciudad, que contiene el agua pluvial, etcétera, resbalan junto con el agua desde la superficie hidrófila, de este modo se amplía el efecto de prevención de la suciedad.

Por esta razón se ha propuesto recubrir con un polímero de injerto que imparta hidrofilia las paredes exteriores de los edificios y similares para prevenir la acumulación de suciedad en las paredes gracias al recubrimiento de polímero de injerto. Sin embargo, a pesar de la hidrofilia del recubrimiento con polímero de injerto se traduce en un ángulo de contacto del recubrimiento de polímero de injerto con el agua es de 30 a 40º, el agua tiende relativamente a permanecer sobre la superficie. Por tanto, el efecto antisuciedad (antifouling) y el efecto antiempañante (antifogging) no necesariamente serán satisfactorios. El polvo inorgánico tipificado como arcilla mineral tiene un ángulo de contacto con el agua de 20 a 50º y, por ello, tiene afinidad con el polímero de injerto que tiene el ángulo de contacto recién indicado y es capa de depositarse sobre la superficie del polímero de injerto. Esto dificulta que el recubrimiento (= pintura) y la película de polímero de injerto presenten un elevado efecto de prevención de la acumulación de suciedad sobre la superficie, en especial en caso de polvo inorgánico.

Si se hace el ángulo de contacto menor que el del polvo inorgánico, por ejemplo el polvo urbano que contiene un elevado componente lipófilo, y las arcillas minerales, el efecto antisuciedad puede ampliarse más sin afinidad del polvo con la superficie del sustrato. Cuando el ángulo de contacto se aproxima a 0º, la hidrofilia aumenta y el agua es capaz de difundir en forma de película y es capaz de fluir sobre la superficie del sustrato, permitiendo que resbale fácilmente de la superficie del sustrato no solo el polvo urbano, sino también el polvo inorgánico junto con el agua. En este caso, el ángulo de contacto es con preferencia no superior a 20º y se aproxima a cero desde el punto de vista de aumentar el efecto antisuciedad.

Sobre la base del problema anterior se estudian las tejas del ejemplo sexto y séptimo de la presente invención empleando un fotocatalizador. Dado que se genera el radical hidroxi \cdotOH por reacción catalítica del fotocatalizador, se mide el ángulo de contacto de las tejas con el agua, que es un indicador de la hidrofilia. El ensayo se resume a continuación.

Se preparan probetas que tengan un tamaño idóneo (tipo horneado) de las tejas de los ejemplos sexto y séptimo, tejas de referencia de un sistema de dos componentes y de un sistema de tres componentes y tejas comparativas, ya descritas anteriormente. El ángulo de contacto de la gota de agua sobre la probeta se mide después de aplicar luz ultravioleta (longitud de onda: de 320 a 380 nm, cantidad de luz recibida por la probeta: 1 mW/cm^{2}) con una lámpara ultravioleta durante 24 h (en condiciones de exposición a la luz) durante la fabricación de la teja y después de colocar la probeta en un lugar oscuro durante un período de tiempo lo suficientemente largo para interrumpir por completo la actividad del fotocatalizador (en condiciones de oscuridad). Los resultados de las mediciones se recogen en la tabla 3.

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De los resultados recogidos en la tabla 3 se desprende que, al igual que para las tejas de referencia de un sistema de dos componentes, de las que se ha examinado la influencia de la formulación de metal, para las tejas del ejemplo de un sistema de cuatro componentes (ejemplo sexto), la formulación de metales indicada en la tabla, por ejemplo cobre y plata, puede mejorar tanto la actividad antimicrobiana, como la actividad de descomposición de aceite y la actividad de oxidación del NO y ampliar la actividad de descomposición. Además, las tejas del ejemplo pueden proporcionar una actividad antimicrobiana mayor que la suma de la actividad antimicrobiana de los metales, indicados en la tabla, por ejemplo cobre y plata, en sí y la actividad antimicrobiana de la teja comparativa que contiene el fotocatalizador solo y las tejas del ejemplo de un sistema de tres componentes. Además, la dureza de Mohs de la capa superficial es igual a la de una teja simple que no lleve ninguna capa superficial, esto indica que las tejas del ejemplo sexto pueden destinarse al uso práctico de tejas.

El ángulo de contacto de las tejas del ejemplo sexto y séptimo es menor que la teja comparativa con independencia de si las tejas se hallan en condiciones de exposición a la luz o en condiciones de oscuridad, esto indica que, tal como se ha mencionado antes, el SiO_{2} o el Al_{2}O_{3}, ya sea solos, ya sea en combinación, formulados con el TiO_{2} pueden contribuir a mejorar la hidrofilia de la superficie de la teja gracias a la adsorción del grupo hidroxilo. Se ha encontrado además que la formulación de metales indicados en la tabla, por ejemplo cobre y plata, no provoca un incremento del ángulo de contacto, es decir, una disminución de la hidrofilia. De estos hechos se desprende que las películas delgadas funcionales que tienen actividad de descomposición e hidrofilia y los materiales funcionales que tienen películas finas pueden fabricarse por soporte sobre el TiO_{2} de metales que puedan contribuir a mejorar la actividad de descomposición, por ejemplo el cobre, la plata, el paladio, el hierro, el níquel, el cromo, el cobalto, el platino, el oro, el rodio y el rutenio, y por formulación de SiO_{2} y de Al_{2}O_{3} que contribuyen a mejorar la hidrofilia, tanto solos como en combinación, dentro del TiO_{2}.

Es evidente que las tejas de los ejemplos sexto y séptimo tienen el efecto de disminuir la cantidad de materiales nocivos, por ejemplo óxidos de nitrógeno, tal como se describe en los ejemplos primero y segundo, porque la capa superficial contiene Al_{2}O_{3} aparte del TiO_{2}. La teja del ejemplo séptimo de un sistema de tres componentes carente del metal anterior tiene una actividad oxidante del NO igual que la de la teja comparativa. Sin embargo, para las tejas de los ejemplos sexto y séptimo, tal como se ha indicado antes con motivo de los ejemplos primero y segundo, la cantidad de NO_{2} disminuye también porque el producto intermedio (NO_{2}) se convierte químicamente en ácido nítrico. Por tanto, las tejas del ejemplo sexto y séptimo tienen el efecto de disminuir la cantidad global de materiales nocivos, incluidos el NO y el NO_{2}.

En las tejas de los ejemplos sexto y séptimo (tipo pintado) se examina el efecto de mejora de la actividad de descomposición. En la tabla 4 se recogen los resultados. Los resultados demuestran que, también para el tipo pintado, según las tejas del ejemplo sexto y séptimo, la formulación de metales indicados en la tabla puede incrementar tanto la actividad antimicrobiana como la actividad de descomposición del aceite y la actividad oxidante del NO y puede ampliar la actividad de descomposición. Es evidente que, al igual que las tejas del ejemplo de tipo horneado, las tejas del ejemplo sexto y séptimo de tipo pintado pueden contribuir a mejorar la hidrofilia de la superficie de la teja gracias a la adsorción del grupo hidroxilo derivada del SiO_{2} que se formula junto con el TiO_{2}. En las tejas del ejemplo del tipo pintado, la capa superficial tiene una dureza al lápiz de 4H, lo cual indica que las tejas del ejemplo de tipo pintado pueden destinarse al uso práctico de tejas.

La cantidad de cobre, plata, etcétera, formulados se describen tomando como modelo las tejas del ejemplo sexto de un sistema de cuatro componentes de fotocatalizador/metal/alúmina/sílice. Las tejas del ejemplo sexto se fabrican de modo que la proporción de formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) sea constante e igual a 1/10, variando la proporción de formulación de metales c/d, en la que c indica el peso del metal y d significa el peso del TiO_{2}. Para las tejas del ejemplo se examina la relación entre la proporción de formulación de metal y la actividad antimicrobiana. Los resultados se recogen en la figura 11 (tipo horneado) y en la

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figura 12 (tipo pintado). En este caso, la actividad antimicrobiana se expresa tomando como valor 1 la actividad antimicrobiana de la teja del ejemplo séptimo de un sistema de tres componente de fotocatalizador/alúmina/sílice.

Es obvio por las figuras 11 y 12, tanto para el tipo horneado como para el tipo pintado, que se puede proporcionar una actividad antimicrobiana superior a 1 también en el caso de cualquiera de los metales plata, paladio, platino, cobre y cromo, cuando la proporción de formulación de metal es mayor que 0,00001. La actividad antimicrobiana alcanza su máximo cuando la proporción de formulación de metal es 0,001 para la plata, el paladio y el platino y 0,01 para el cobre y el cromo. Después de que la actividad antimicrobiana haya alcanzado el máximo, disminuye gradualmente. Esto demuestra que se pueden obtener resultados satisfactorios cuando los metales, por ejemplo plata, paladio, platino, cobre y cromo, se formulan en una proporción de formulación de metales de 0,00001 a 0,05. Es decir, cuando estos metales se formulación en una proporción de formulación de metales superior a 0,00001, con ventaja, no hay posibilidad de que el metal no contribuya a la mejora de la actividad antimicrobiana en absoluto, a menos que el contenido en metal sea excesivamente bajo. Por otro lado, cuando estos metales se formulan en una proporción de formulación inferior a 0,05, con ventaja, no hay posibilidad de que la cantidad de metal sea excesiva en relación con la cantidad del fotocatalizador (TiO_{2}), afectando negativamente la reacción catalítica del fotocatalizador. Se ha encontrado además que las tejas del ejemplo que tienen una capa superficie que contiene plata, paladio o platino como cuarto componente, tienen una actividad antimicrobiana superior a la de las tejas del ejemplo que tienen una capa superficial que lleva cobre o cromo en calidad de cuarto componente.

Las propiedades superficiales de la capa superficial formada sobre la superficie de una teja empleando el sol del fotocatalizador del modo descrito anteriormente se van a describir tomando como modelo la teja del ejemplo sexto de un sistema de cuatro componentes de fotocatalizador/metal/alúmina/sílice y la teja del ejemplo séptimo de un sistema de tres componentes de fotocatalizador/alúmina/sílice. En este caso, las tejas del ejemplo sexto y séptimo son tales que, en la capa superficial, la proporción de formulación (SiO_{2}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2})) sea constante e igual a 1/10, variando el grosor de la capa superficial, uno de los parámetro de la superficie. Para las tejas del ejemplo se examinan la relación entre el grosor de la capa superficial y el ángulo de contacto, la actividad antimicrobiana, la actividad de descomposición del aceite y la actividad oxidante del NO. Los resultados se recogen en las tablas de 13 a 17.

Las figuras de 13 a 16 muestran los resultados de las tejas (tipo horneado) del ejemplo sexto de un sistema de cuatro componentes. En concreto, la figura 13 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz, la figura 14 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad antimicrobiana, la figura 15 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad de descomposición del aceite y la figura 16 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y la actividad de oxidación del NO. En este caso, la actividad antimicrobiana se expresa tomando como valor 1 la actividad antimicrobiana de la teja que tiene una capa superficial que lleva fotocatalizador/alúmina/sílice. La figura 17 es una gráfica que presenta la relación entre el grosor de la capa superficial y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz en tejas (tipo horneado) del ejemplo séptimo de un sistema de tres componentes. Las tejas del ejemplo con un sistema de cuatro componentes tienen una capa superficial que lleva plata, paladio, platino, cobre o cromo, dicha capa superficial tiene un grosor de 0,005 a 3 \mum.

Para las tejas de los ejemplos de un sistema de tres componentes y de un sistema de cuatro componentes, descritos anteriormente, dado que la capa superficial contiene SiO_{2} que contribuye a mejorar la hidrofilia por adsorber el grupo hidroxilo, se espera la función ejercida por la incorporación del SiO_{2} (mejora de la hidrofilia). En este caso, tal como se ha indicado antes, se confirma la mejora de la hidrofilia basada en si el ángulo de contacto es pequeño o no y es preferido un ángulo de contacto inferior a 20º. Si se observan las figuras 13 y 17 teniendo en cuenta esto, se apreciará que para el tipo horneado de las tejas de los ejemplos de un sistema de tres componentes y de un sistema de cuatro componentes, se logra un ángulo de contacto bajo, inferior a 20º, cuando el grosor de la capa superficial es mayor que 0,01 \mum, es decir, el efecto antisuciedad (antifouling) puede lograrse con ventaja mediante una mejora de la hidrofilia. La razón por la que se logra un ángulo de contacto bajo, inferior a 20º, en el caso de un grosor de capa superficial mayor que 0,01 \mum se cree que estriba en que, gracias al grosor de capa satisfactorio (capa superficial), el ángulo de contacto de la capa superficial, formada sobre el sustrato (teja), puede proporcionar de por sí, incluso cuando el ángulo de contacto del sustrato sea grande.

De las figuras 13 y 17 se desprende que, cundo el grosor de la capa superficial es mayor que 0,5 \mum, el ángulo de contacto se mantiene bajo. Por otro lado, el peso de la zona de contacto de la capa superficial aumenta a medida que aumenta el grosor de dicha capa superficial. Por lo tanto, cuando el grosor de la capa superficial es excesivamente grande, a menudo disminuye la adhesión entre el sustrato y dicha capa superficial, provocando la separación de esta última capa. Por esta razón, el grosor de la capa superficial se mantiene con preferencia en un valor inferior a 3 \mum, considerando que se quiere mantener la adhesión entre el sustrato y la capa superficial. Además, cuando el grosor de la capa superficial es demasiado grande, la luz violeta no alcanza la porción inferior de dicha capa superficial en absoluto. Esto hace imposible que la totalidad de la capa superficial puede desplegar actividad fotocatalítica. También desde este punto de vista, el grosor de la capa superficial será con preferencia inferior a 3 \mum.

Tal como se presenta en las figuras de 14 a 16, cuando el grosor de la capa superficial está en el margen indicado antes (de 0,01 a 3 \mum), pueden mejorarse con ventaja y con seguridad la actividad antimicrobiana, la actividad de descomposición del aceite y la actividad de oxidación del NO. Además del grosor de la capa superficial se han estudiado las siguientes propiedades de la superficie.

Durante la irradiación ultravioleta, el fotocatalizador genera electrones excitados junto con radicales hidroxi. Por tanto, la especificación de los fenómenos generados en la capa superficial por los electrones excitados y la inspección de la situación pueden revelar el mecanismo de generación de los electrones excitados, es decir, cómo se producen los radicales hidroxi \cdotOH. Para las tejas de los ejemplos sexto y séptimo, la capa superficial contiene SiO_{2} que puede adsorber y retener un grupo hidroxilo, de modo que los radicales hidroxi \cdotOH producidos por el fotocatalizador quedan retenidos en el SiO_{2}. Por lo tanto, se considera que una cantidad grande de electrones excitados producidos por el fotocatalizador se traducen en la producción de una cantidad grande de radicales hidroxi \cdotOH y, por consiguiente, aumentan la densidad de hidroxilo en la superficie del SiO_{2} y disminuyen el ángulo de contacto con el agua, aumentando la hidrofilia. Por esta razón, cuando la irradiación ultravioleta se lleva a cabo depositando una solución de nitrato de plata sobre la capa superficial, la carga del ion plata de la solución de nitrato de plata depositada sobre la capa superficial varía por acción de los electrones excitados, desarrollando una reacción de color. Esto genera una diferencia de color \DeltaE entre el estado anterior a la irradiación ultravioleta y el estado posterior a la irradiación ultravioleta. Esta diferencia de color \DeltaE aumenta a medida que aumenta el número de electrones excitados que intervienen en la reacción y, por tanto, pueden servir de indicativo de hidrofilia. Por consiguiente, la diferencia de color \DeltaE se observa del modo siguiente.

Para medir la diferencia de color \DeltaE se emplea una solución de nitrato de plata al 1%, un reactivo general capaz de desarrollar una reacción de color. Los iones plata de esta solución se precipitan en forma de plata como resultado de una reacción con los electrones excitados (e^{-}) generados por el fotocatalizador con arreglo a la fórmula siguiente. La precipitación de la plata provoca que el color de la solución de nitrato de plata depositada en la superficie vire al marrón o al negro, generando una clara diferencia de color \DeltaE.

Ag^{+} + e^{-} \rightarrow Ag\downarrow

Por lo tanto, una solución de nitrato de plata al 1% se deposita sobre la capa superficial del tipo pintado de las tejas del ejemplo sexto (cuatro componentes) y del ejemplo séptimo (tres componentes) y, en este estado, se irradian con luz ultravioleta las tejas de los ejemplos, después se mide la diferencia de color \DeltaE para cada una de las tejas. La luz ultra violeta se aplica con una intensidad de 1,2 mW/cm^{2} sobre la capa superficial durante 5 min y se investiga la relación entre la diferencia de color \DeltaE medida y el ángulo de contacto, la actividad antimicrobiana, la actividad de descomposición del aceite y la actividad de oxidación del NO. En la medición de la diferencia de color \DeltaE, la solución acuosa residual sobre la superficie de la teja se frota con una toalla Kim y se determina la diferente entre la cantidad de desarrollo de color de la plata de la superficie de la teja entre este estado y el estado anterior al ensayo (antes de la irradiación ultravioleta). La cantidad de desarrollo de color se mide con una medidor de diferencias de color ND300A, fabricado por la empresa Nippon Denshoku Co., Ltd., con arreglo a las normas JIS Z 8729 (1980) y JIS Z 8730 (1980).

Las figuras de 18 a 21 presentan los resultados experimentales de tejas (tipo pintado) del ejemplo sexto de un sistema de cuatro componentes. En concreto, la figura 18 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz, la figura 19 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad antimicrobiana, la figura 20 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad de descomposición del aceite y la figura 21 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y la actividad de oxidación del NO. También en este caso se expresa la actividad antimicrobiana tomando como valor 1 la actividad antimicrobiana de tejas que tienen una capa superficial que contiene fotocatalizador/alúmina/sílice. La figura 22 es una gráfica que presenta la relación entre la diferencia de color \DeltaE y ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz de la teja (tipo pintado) del ejemplo séptimo de un sistema de tres componentes. Las tejas de los ejemplos de un sistema de cuatro componentes tienen una capa superficial que contiene plata y el ensayo se lleva a cabo para las tejas que arrojan una diferencia de color \DeltaE comprendida entre 0 y 60. En este caso, la teja que arroja una diferencia de color \DeltaE de cero es una teja simple que no produce electrones excitados (una teja que tiene una capa superficial formada únicamente por pintura).

De las figuras de 18 a 22 se desprende que es preferida una diferencia de color \DeltaE superior a 1 porque el ángulo de contacto es bajo, inferior a 20º, y el efecto antisuciedad (antifouling) se mejora mediante una mejora en la hidrofilia. Cuando la diferencia de color \DeltaE es superior a 20, el ángulo de contacto se mantiene bajo. Por otro lado, cuanto mayor es la cantidad de fotocatalizador, tanto más activa es la generación de electrones excitados y tanto mayor es la diferencia de color \DeltaE. Sin embargo, en este caso la cantidad de fotocatalizador referida a la cantidad total de los ingredientes distintos del fotocatalizador (Al_{2}O_{3}, SiO_{2} o una combinación de Al_{2}O_{3} o SiO_{2} con el metal anterior) se hace grande y una cantidad grande de fotocatalizador disminuye la adhesión al sustrato y genera una mayor tendencia a la separación de la capa superficial. Cuando la diferencia de color \DeltaE es inferior a 50, la cantidad de fotocatalizador referida a la cantidad total de los demás ingredientes, distintos del fotocatalizador, no es demasiado grande, lo cual puede impedir con ventaja la separación de la capa superficial.

Tal como se representa en las figuras de 19 a 21, la diferencia de color \DeltaE es preferible que se sitúe en el intervalo anterior (de 1 a 50) desde el punto de vista de mejorar con seguridad la actividad antimicrobiana, la actividad de descomposición del aceite y la actividad de oxidación del NO.

A continuación se describe una mejora de la actividad superhidrófila conseguida con la adición de otros ingredientes (óxidos metálicos) que contribuyen a mejorar la hidrofilia del TiO_{2}, por ejemplo el SiO_{2} o el Al_{2}O_{3}. Se describen en primer lugar las tejas de tipo horneado del ejemplo octavo.

(i) Preparación de sol de catalizador y de óxido metálico: material fotocatalítico

Sol de TiO_{2}: diámetro medio de partícula en torno a 0,02 \mum (STS-11, fabricado por Ishihara Sangyo kaisha Ltd.) o diámetro medio de partícula de 0,01 \mum (A-6L, fabricado por Taki Chemical Co., Ltd.).

Sol de SnO_{2}: diámetro medio de partícula en torno a 0,002 \mum (fabricado por Taki Chemical Co., Ltd.).

En el ejemplo octavo se emplea un sol de SnO_{2} además de la forma anatasa del TiO_{2} que es inocuo, químicamente estable y barato. Como materiales alternativos pueden utilizarse otros TiO_{2} cristalinos, fotocatalíticamente activos, SrTiO_{3}, ZnO, SiC, GaP, CdS, CdSe, MoS_{3}, V_{2}O_{5}, WO_{3}, SnO_{2}, Bi_{2}O_{5} y Fe_{2}O_{3}.

Sol de óxido metálico/SiO_{2}: diámetro medio de partícula entre 0,007 y 0,009 \mum (Snowtex S, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

Sol de Al_{2}O_{3}: diámetro medio de partícula de 0,01 \mum a 0,1 \mum (Alumina Sol 200, forma amorfa, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.) o diámetro medio de partícula de 0,01 a 0,02 \mum (Alumina Sol 520, forma boehmita, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

Sol de SiO_{2} + K_{2}O: (Snowtex K, proporción molar entre SiO_{2} y K_{2}O: de 3,3 a 4,0, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

Sol de SiO_{2} + Li_{2}O: (Lithium silicate 35, proporción molar entre SiO_{2} y Li_{2}O de 3,5, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

Sol de ZrO_{2}: diámetro medio de partícula de 0,07 \mum (NZS-30B, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

Todos los soles anteriores son productos comerciales. Como alternativa es posible emplear un líquido obtenido por adición de un inhibidor de hidrólisis, por ejemplo ácido clorhídrico o etilamina, al alcóxido metálico como material de partida, diluir la mezcla con un alcohol, por ejemplo etanol o propanol, y dejar que la hidrólisis progrese total o parcialmente. Por ejemplo, los alcóxidos de titanio que pueden utilizarse con el tetraetoxi-titanio, el tetraisopropoxi-titanio, el tetra-n-propoxi-titanio, el tetrabutoxi-titanio y el tetrametoxi-titanio. Pueden utilizarse también como material de partida otros compuestos organometálicos (quelatos y acetatos) y compuestos metálicos inorgánicos, por ejemplo TiCl_{4} y Ti(SO_{4})_{2}.

(ii) Preparación de materiales de confieren hidrofilia

Al mezclar un sol de material fotocatalítico con un sol de óxido metálico, cada uno de los soles se diluye previamente de modo que su contenido en sólidos sea del 0,4% en peso y los soles se mezclan en proporciones indicadas en la siguiente tabla 5, después se agita a fondo. La proporción ponderal de sólidos después del mezclado es la proporción ponderal de líquidos de los soles.

(iii) Preparación de tejas hidrofilizables

Una teja esmaltada (AB06E11, fabricada por TOTO) se emplea como sustrato y se aplica con pistola sobre su superficie una cantidad predeterminada de sol mixto con un grosor de capa de 0,5 \mum. Se seca al horno el secado recubierto a una temperatura máxima de 700 a 900ºC en un RHK (un horno de hogar rotatorio) durante un período de horneado de 60 min. De este modo se produce la teja del ejemplo octavo. En el ejemplo octavo se emplea el recubrimiento a pistola. También son viables otros métodos de recubrimiento, por ejemplo el recubrimiento líquido, por centrifugación, por inmersión, a rodillo, a brocha, etcétera. En el ejemplo octavo se emplean tejas como sustrato. Aparte de las tejas pueden utilizarse metales, materiales cerámicos, materiales de alfarería, vidrios, plásticos, maderas, piedras, cementos, hormigones o combinaciones o laminados de los sustratos anteriores. En este ejemplo octavo se emplean los soles descritos en el sol anterior, es decir, soles de un sistema de dos o de tres componentes que son una combinación de fotocatalizador, el óxido metálico anfótero o básico o ácido, tipificado como alúmina, y el otro compuesto (óxido), por ejemplo sílice, descrito en el ejemplo cuarto. Sin embargo, en algunos casos puede utilizarse como componente una gran variedad de tipos de compuestos (óxidos metálicos).

(iv) Evaluación

Se evalúa la hidrofilia en términos de ángulo de contacto estático del agua. A la salida se irradian tejas de ensayo (la teja del ejemplo octavo y la teja comparativa) con luz ultravioleta emitida por una lámpara fluorescente BLB (una lámpara de luz negra, FL20BLB, fabricada por Sankyo Electric Co., Ltd.) con una intensidad de 1,5 mW/cm^{2} durante 24 h y se mide el ángulo de contacto de las tejas con el agua. Después se almacenan las tejas en condiciones protegidas (en un lugar oscuro) durante 72 h y se mide de nuevo el ángulo de contacto con el agua. Los resultados se recogen en la tabla. La resistencia de la película se evalúa en términos de dureza Mohs. Los resultados se recogen en la tabla 5.

6

De los nº de 2 a 14 de la tabla 5 se deduce que, para la hidrofilización por radiación ultravioleta, cuando SiO_{2}/(TiO_{2} + Al_{2}O_{3} + SiO_{2}) es \geq 0,4, el ángulo de contacto de las tejas de los ejemplos con el agua es inferior a 10º, lo que indica que la hidrofilización efectuada es satisfactoria. Después de almacenar en un lugar oscuro, cuando la cantidad de TiO_{2} es idéntica, la hidrofilia se mantiene en un nivel elevado cuando se añade una cantidad creciente de Al_{2}O_{3}. Además, si se añade Si_{2}, la dureza aumenta a medida que aumenta la cantidad de SiO_{2} añadida. Por estos hechos es evidente que la adición de SiO_{2} y de Al_{2}O_{3} al fotocatalizador (TiO_{2}) puede dar lugar a una formulación que, comparada con el fotocatalizador solo, tiene mejor hidrofilia en condiciones de exposición a la luz, tiene mejor retención de la hidrofilia en condiciones de oscuridad y se constata que tiene mejor dureza superficial y mejor densidad. Cuando se emplean los soles descritos en este ejemplo, se considera que, entre estos efectos, la mejora de la hidrofilia se debe principalmente a la adición de Al_{2}O_{3} y la mejora de la dureza de la película se debe a la adición de SiO_{2}. El nº 1 de la tabla 4 muestra los resultados obtenidos con la teja esmaltada, mientras que el nº 2 muestra los resultados de la teja empleando el fotocatalizador solo (teja comparativa).

Los números de 15 a 18 de la tabla 5 muestran los resultados de las mismas tejas empleadas antes, excepto que una parte de SiO_{2} se ha sustituido por K_{2}O. También en este caso se logra una mejor hidrofilia y un aumento de la dureza superficial, cuando la temperatura de horneado se sitúa entre 700 y 800ºC, cuando se añaden SiO_{2}, K_{2}O y Al_{2}O_{3}. El nº 19 recoge los resultados del ensayo en el que una parte de SiO_{2} se ha sustituido por LiO_{2}. También en este caso se mejoran la hidrofilia y la dureza superficial.

Los nº 17 y 18 muestran los resultados del examen de la forma del material de partida del sol de alúmina. Cuando se usa un sol de alúmina, que es amorfo y tiene una estructura de tipo pluma, se constata una mejora ulterior de la hidrofilia. Esto sugiere que, con el fin de mejorar la hidrofilia, la estructura que tenga un mayor contenido en grupos hidrófilos es más efectiva que la forma de partículas.

El nº 20 muestra los resultados del ensayo en el que ZrO_{2} se añade al TiO_{2}. De estos hechos se desprende que el ZrO_{2} también es eficaz en cuanto a mejorar la hidrofilia.

El nº 21 y el nº 22 muestran los resultados del ensayo en el que se emplea como fotocatalizador el SnO_{2}. Se constata que el uso de SnO_{2} solo también puede proporcionar un efecto hidrófilo y la adición ulterior de Al_{2}O_{3} puede mejorar la hidrofilia. En este momento, la dureza superficial no ha disminuido y se confirma que el SnO_{2} tiene de por sí la función de ligante.

Además, de los ejemplos del nº 3 al nº 14 se desprende que cuanto mayor es la cantidad de Al_{2}O_{3} añadida, tanto menor es el ángulo de contacto y mejor la hidrofilia. Por lo tanto, la hidrofilia puede variarse regulando la cantidad que se añade de Al_{2}O_{3}. De los resultados recogidos en la tabla 2, dado que la actividad de descomposición del TiO_{2} puede variarse regulando la cantidad de metales, por ejemplo cobre, plata, paladio e hierro soportados sobre el fotocatalizador, con la cantidad de Al_{2}O_{3} añadida y con la cantidad de metal soportado se podrá regular el equilibrio entre hidrofilia y actividad de descomposición (propiedades de descomposición). El resultado es que, cuando se requiere una actividad de descomposición elevada, esta podrá lograrse manteniendo el nivel de hidrofilia igual o superior al nivel alcanzado por el fotocatalizador.

Disponer de naturaleza hidrófila y de actividad de descomposición tiene las ventajas siguientes. En concreto, un proceso de dos etapas de eliminación de suciedad basado en la naturaleza hidrófila y de eliminación de suciedad basado en la actividad de fotodescomposición puede proporcionar una mejora notable en la eliminación de suciedades depositadas y en velocidad de eliminación. En este caso, para algunas suciedades, es elevada la intensidad de la deposición de suciedades despreciables que quedan después de eliminar las suciedades basadas en la naturaleza hidrófila. Sin embargo, una mejor de la actividad de descomposición gracias a la regulación del metal soportado permite eliminar incluso las suciedades ligeras que tienen una gran intensidad de deposición. Además, la eliminación de manchas o suciedades puede evitar que el fotocatalizador sufra un apantallamiento respecto a la luz. Esto podría obligar a aplicar una cantidad de luz mayor. Por lo tanto, la eliminación de manchas basada en la naturaleza hidrófila y la eliminación de suciedad basada en la actividad de descomposición pueden conservarse de modo muy
eficaz.

En resumen, se ha encontrado que la adición de SiO_{2}, de Al_{2}O_{3} o de ZrO_{2} al fotocatalizador puede mejorar el ángulo de contacto en condiciones de exposición a la luz y la conservación de la hidrofilia después de un almacenaje en un lugar oscuro. Este efecto se considera que se debe a la naturaleza hidrófila de estos materiales. El calor de humectación puede mencionarse como indicador de la hidrofilia de los materiales. El calor de humectación del TiO_{2}, un fotocatalizador preferido, se sitúa entre 320 y 512 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma anatasa y entre 293 y 645 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma rutilo. Por esta razón son preferidos los compuestos que tienen un calor de humectación superior a 500 x 10^{-3} Jm^{-2}. Además de los tres óxidos metálicos anteriores pueden utilizarse el GeO_{2}, el ThO_{2} y el ZnO. Estos óxidos metálicos pueden estar en forma cristalina y también en forma amorfa. El diámetro de partícula de los mismos se sitúa por debajo de 0,1 \mum. Se constata que la adición de SiO_{2} contribuye a mejorar la dureza superficial. La sustitución de una parte de la cantidad de SiO_{2} por K_{2}O o Li_{2}O podría mejorar la dureza superficial incluso cuando la temperatura de horneado es baja. En especial, cuando se cumple que TiO_{2}/(cantidad sólido total de agente que imparte o regula la hidrofilia) es \geq 0,5 y SiO_{2}/(cantidad sólido total de agente que imparte o regula la hidrofilia) es \leq 0,5, cabe esperar el efecto anterior.

A continuación se describe para una teja de tipo pintado del noveno ejemplo la mejora de la actividad superhidrófila por adición de otro ingrediente (óxido metálico), que contribuye a mejorar la hidrofilia del TiO_{2}, por ejemplo el SiO_{2} o el Al_{2}O_{3} y a mejorar otras funciones (mejora de la dureza superficial).

(i) Preparación de soles de fotocatalizador y de óxido metálico

Sol de material fotocatalítico/TiO_{2}: (TA-15, fabricado por Nissan Chemical Industries Ltd.).

También en este ejemplo noveno se emplea un sol de SiO_{2} junto con la forma anatasa de sol de TiO_{2} que es inocuo, químicamente estable y barato. Pueden utilizarse también como materiales alternativos otros TiO_{2} cristalinos, fotocatalíticamente activos, SrTiO_{3}, ZnO, SiC, GaP, CdS, CdSe, MoS_{3}, V_{2}O_{5}, WO_{3}, SnO_{2}, Bi_{2}O_{5} y Fe_{2}O_{3}.

Sol de óxido metálico/SiO_{2}: (Glasca T2202, fabricado por Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.).

Sol de Al_{2}O_{3}: diámetro medio de partícula de 0,01 \mum a 0,1 \mum (Alumina Sol 200, forma boehmita, fabricado por Nissan Chemical Industry Ltd.).

El SiO_{2} que se utiliza es un producto comercial. Puede utilizarse también un elemento filmógeno que contenga una silicona (un organopolisiloxano) o un producto previo de síntesis de silicona. También pueden utilizarse productos comerciales para los soles de TiO_{2} y Al_{2}O_{3}. Sin embargo, al igual que en el ejemplo octavo, estos soles pueden obtenerse a través de las etapas anteriores, por ejemplo la adición de un inhibidor de hidrólisis, tal como el ácido clorhídrico o la etilamina, a un alcóxido de un metal en calidad de material de partida.

(ii) Preparación de materiales que confieren hidrofilia

Se mezclan entre sí los materiales de partida en una proporción dada. Se diluye la mezcla tres veces con etanol para preparar el líquido de recubrimiento. La formulación del líquido de recubrimiento es la siguiente.

TABLA 6

TiO_{2}	SiO_{2}	Al_{2}O_{3}
1	1/10	de 0 a 1/12
1	1/5	de 0 a 3
1	1/2	de 0 a 3
1	1	de 0 a 3
1	2	de 0 a 3
1	5	de 0 a 3

(iii) Preparación de tejas hidrofilizables

Al igual que en el octavo ejemplo se prepara una teja esmaltada como sustrato y se aplica por centrifugación un líquido de recubrimiento sobre el sustrato. Se seca el sustrato recubierto en un horno a 150ºC durante 30 min para reticular el recubrimiento. Aunque en el noveno ejemplo se emplea la aplicación de recubrimiento por centrifugación es también posible emplear recubrimiento líquido, a pistola, por inmersión, a rodillo, a brocha y otros métodos. Aparte de las tejas pueden emplearse también como sustrato del ejemplo noveno los metales, los materiales cerámicos, los materiales de alfarería, los vidrios, los plásticos, la madera, las piedras, los cementos, los hormigones y combinaciones o laminados de los sustratos anteriores. En este ejemplo noveno se emplean como soles los descritos antes en relación con la preparación de soles y, tal como se especifica en la tabla 6, los ingredientes son el TiO_{2}, el SiO_{2} y eventualmente el Al_{2}O_{3}. Por lo tanto, la capa superficial es un sistema de dos o de tres componentes de una combinación de fotocatalizador, el óxido metálico anfótero o básico o ácido, tipificado como alúmina, y el otro compuesto (óxido), por ejemplo sílice, descrito en el ejemplo cuarto.

(iv) Evaluación

Para las tejas del ejemplo noveno y la teja comparativa se efectúa un ensayo de dureza al lápiz (ensayos generales de pinturas especificados en la norma JIS K 5400). Los resultados se recogen en la tabla 7. Para la hidrofilia se mide el ángulo de contacto estático de las tejas del ejemplo noveno y de la teja comparativa con el agua del modo ya explicado en el ejemplo octavo. Los resultados se recogen en la tabla 8. En este caso, la intensidad de la radiación ultravioleta es de 1,2 mW/cm^{2} y el período de irradiación ultravioleta es de 12 h.

7

Tal como se desprende de la tabla 7, cuando SiO_{2}/TiO_{2} es inferior a 0,1, la cantidad de ligante (sol de SiO_{2}) no es satisfactoria, conduciendo a una resistencia superficial baja. Además, se aprecia en la tabla 8 que, cuando Al_{2}O_{3}/TiO_{2} es un valor entre 1/12 y 2, siendo SiO_{2}/TiO_{2} un valor entre 1/5 y 2, se desarrolla un efecto de mejora de la hidrofilia debido a la adición de alúmina. Tal como se describe en el ejemplo octavo, este efecto se considera que se genera por la naturaleza hidrófila de Al_{2}O_{3}. El calor de humectación puede mencionarse como un índice de la hidrofilia de los materiales. El calor de humectación del TiO_{2}, un fotocatalizador preferido, se sitúa entre 320 y 512 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma anatasa y entre 293 y 645 x 10^{-3} Jm^{-2} para la forma rutilo. Por esta razón son preferidos los compuestos que tienen un calor de humectación superior a 500 x 10^{-3} Jm^{-2}. También en este ejemplo, además de los tres óxidos metálicos anteriores pueden utilizarse el GeO_{2}, el ThO_{2} y el ZnO. Estos óxidos metálicos pueden estar en forma cristalina y también en forma amorfa.

La presente invención se ha descrito con referencia a los ejemplos, pero es obvio que la presente invención no se limita a los ejemplos y formas de ejecución anteriores y pueden efectuarse variaciones y modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.

Por ejemplo, al anclar las partículas de cobre, de un óxido del mismo, etcétera, sobre una teja para lograr una teja que tenga una actividad antimicrobiana complementaria, se puede utilizar un método que consiste en la producción previa de una teja que tenga una capa superficial de una formulación de fotocatalizador, por recubrimiento de la superficie de la teja con un sol de Ti/Al y secado al horno de la teja recubierta y después recubriendo la capa superficial de la teja después del horneado con un tercer sol.

Claims

1. Uso de un material compuesto que contiene por lo menos un sustrato y una capa superficial, dicha capa superficial se convierte en hidrófila y autolavante con agua por fotoexcitación, dicha capa superficial consta de:

componente (i): un fotocatalizador que funciona como catalizador cuando se expone a la luz,

componente (ii): por lo menos un óxido metálico elegido entre Al_{2}O_{3}, ZnO, SrO, BaO, MgO, CaO, Rb_{2}O, Na_{2}O, K_{2}O y P_{2}O_{5} y

componente (iii): por lo menos un óxido metálico elegido entre SiO_{2}, ZrO_{2}, Ge_{2} y ThO_{2},

para eliminar óxidos de nitrógeno, amoníaco, monóxido de carbono y/u óxidos de azufre del aire.

2. El uso según la reivindicación 1, que cumple que el valor a/(a+b) se sitúa entre 0,0001 y 0,8, en dicha fórmula "a" significa el peso de un óxido metálico que actúa como componente (ii) y "b" significa el peso del fotocatalizador que actúa como componente (i).

3. El uso según la reivindicación 1 ó 2, en el que el fotocatalizador, en calidad de componente (i), el óxido metálico, en calidad de componente (ii), intervienen en forma de partículas que tienen un diámetro comprendido entre 0,005 y 0,5 \mum.

4. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en el que la capa superficial tiene una geometría que satisface cualquiera de los siguientes requisitos (1) y (2):

(1) grosor de la capa superficial: entre 0,01 y 3,0 \mum y

(2) diferencia de color (\DeltaE) de la capa superficial entre el estado anterior a la exposición a la luz ultravioleta y el estado posterior a la irradiación ultravioleta sobre la capa superficial, en la que se ha depositado una solución de nitrato de plata del 1%, durante 5 min con una intensidad ultravioleta sobre dicha capa superficial de 1,2 mW/cm^{2}, \DeltaE: de 1 a 50.

5. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, en el que el ligante se interpone entre la capa de sustrato y la capa superficial.

6. El uso según la reivindicación 5, en el que el ligante es polimerizable o fusible por debajo de una temperatura, en la que el sustrato se deforma, para fijar la capa superficial sobre el sustrato.

7. El uso según la reivindicación 6, en el que el ligante es un esmalte o una pintura.

8. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, en el que el sustrato es una teja.

9. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, en el que el sustrato es un material de alfarería, una madera, un silicato de calcio, un hormigón, un tablero de cemento, un tablero de cemento extruido, un tablero de cartón yeso o un tablero de cemento ligero de autoclave.

10. El uso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 9, en el que el metal antimicrobiano o el compuesto metálico se halla anclado sobre la superficie de la capa superficial.