WO2012156199A1 - Metal oxide dispersion based on organic solvent - Google Patents

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WO2012156199A1
WO2012156199A1 PCT/EP2012/057968 EP2012057968W WO2012156199A1 WO 2012156199 A1 WO2012156199 A1 WO 2012156199A1 EP 2012057968 W EP2012057968 W EP 2012057968W WO 2012156199 A1 WO2012156199 A1 WO 2012156199A1
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dispersion
metal oxide
oxide particles
proportion
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PCT/EP2012/057968
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Wolfgang Lortz
Gabriele Perlet
Uwe Diener
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Evonik Degussa Gmbh
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Publication date
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0004Preparation of sols
    • B01J13/0047Preparation of sols containing a metal oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/542Dye sensitized solar cells

Definitions

  • the invention relates to a dispersion containing metal oxide particles, an alkanol and an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid, their preparation and their use in the preparation of dye solar cells.
  • metal oxide dispersions in particular of titanium dioxide dispersions, represents an important step in the production of
  • Dye solar cells The dispersion is applied to a conductive glass and subsequently the liquid phase of the dispersion is removed thermally.
  • WO93 / 18532 discloses that suitable solvents for such dispersions are alcohols, ethers, carboxylic acids or amines and the
  • Dispersions can be sterically stabilized by the addition of chelating agents such as acetylacetone.
  • propanol, 2-methyl-2-propanol and hexanol are mentioned in WO2005 / 071704.
  • a mixture of water and alcohol is used.
  • Alkylolammonium salt of a block copolymer with acidic, phosphorus-containing groups is used.
  • Dispersions of with lauric acid, caproic acid or sorbic acid Dispersions of with lauric acid, caproic acid or sorbic acid
  • Treatment step can not be completely removed, especially inorganic components
  • the object of the present invention was therefore a dispersion
  • Another object of the invention was to provide a process for producing this dispersion.
  • the invention relates to a dispersion containing metal oxide particles, in which
  • a1 are selected from one or more oxides of the group
  • a3) have an average aggregate diameter of 20 to 120 nm, preferably 30 to 100 nm, more preferably 40 to 90 nm, and b) the liquid phase
  • n 2 to 4, b2) from 0.5 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight, of one or more ⁇ , ⁇ -unsaturated alkylcarboxylic acids having 4 to 12 C atoms,
  • sum of dispersing additives selected from the group consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates, polyoxyethylenated aryl ether phosphates; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; Polyalkylene glycols, polyalkyleneimines,
  • the metal oxide particles of the present invention are preferably aggregated primary particles whose surfaces have hydroxyl groups and which are largely free from micropores.
  • the BET surface area of these particles is generally between 20 and 200 m 2 / g, with values between 40 and 100 m 2 / g being particularly preferred.
  • Such aggregated primary particles can be obtained by pyrogenic methods such as flame hydrolysis or flame oxidation. Pyrogenic
  • Metal oxide particles in the context of the invention also include doped particles.
  • Particularly suitable as doping component are the oxides of aluminum or silicon.
  • Metal oxide particles can be between 10 ppm and 5 wt .-%.
  • Titanium dioxide particles are preferred. are commercially available, for example, ® AEROXIDE TiO2 P25 having a BET surface area of about 50 m 2 / g and
  • the titanium dioxide particles present in the dispersion according to the invention can be present in the rutile or anatase form or as a mixture of the two forms.
  • rutile and anatase modification are generally present.
  • the anatase / rutile content can be in range from 2:98 to 98: 2. Most preferably, the range can be from 70:30 to 95: 5.
  • the dispersion according to the invention may also contain cerium oxide particles, preferably pyrogenically prepared cerium oxide particles. Particularly preferred may be the ceria particles disclosed in EP-A-1757560 which have carbonate groups on their surface and in a near-surface layer.
  • the average aggregate diameter of the metal oxide particles is 20 to 120 nm, preferably 30 to 100 nm and particularly preferably 40 to 90 nm.
  • the values are determined by dynamic light scattering, for example by means of
  • the dispersion contains no particles with a diameter of more than 200 nm, determined for example by means of
  • alkanols C n H 2n + iOH with n 2 to 4.
  • Preferred is an embodiment in which at least 90% by volume, more preferably an embodiment in which at least 99% by volume of the Alkanoles is isopropanol or the alkanol is exclusively ispropanol.
  • the liquid phase contains one or more ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids having 4 to 12 C atoms. They are completely soluble in the stated concentrations of 0.5 to 10 wt .-% at room temperature (23 ° C) in the liquid phase of the dispersion.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid may be monounsaturated or polyunsaturated.
  • the alkyl chain of the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids may be linear or branched. It can be a monocarboxylic acid or dicarboxylic acid.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid contains no further functional group, such as a hydroxy, alkoxy or amino group. It was found, that ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids with trans-configured double bonds provide the best results in terms of sedimentation stability and viscosity. Particularly preferred may be trans-2-hexenoic acid and sorbic acid. Very particular preference is given to sorbic acid. With dispersions containing sorbic acid, a weight ratio of metal oxide particles / sorbic acid 20: 1 to 40: 1 has proved to be ideal.
  • the alkanediols can improve the physico-chemical properties with the addition of said small amounts.
  • the dispersion of the invention contains alkanediols, their proportion is preferably 0.01 to 1 wt .-% and particularly preferably 0.1 to 0.5 wt .-%, each based on the liquid phase.
  • the dispersion is free of water and of dispersing additives within the detection limit.
  • dispersing additives are those from the group consisting of
  • Aryletherphosphaten Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; Polyalkylene glycols, polyalkyleneimines, polyalkylene understood.
  • dispersion of the invention should be free of binders.
  • Binder means those substances which, in the absence of the liquid phase of the dispersion, the metal oxide particles, for example on a Substrate, fix. It is known to use such binders in the production of dye solar cells. You can the invention
  • Dispersion can be added after their preparation.
  • These may be inorganic or organic binders. Suitable organic binders such as polyacrylamide, styrene-butadiene copolymers, poly-N-vinylacetamide, poly-N-vinylformamide, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride or polyvinylpyridine.
  • Inorganic binders can also be used. These may be, for example, alkoxysilanes, partially hydrolyzed by acids alkoxysilanes, alkoxides of aluminum or titanium or zirconium salts.
  • the dispersion having a proportion of isopropanol of 95 to 99 wt .-% and sorbic acid of 1 to 5 wt .-%, each based on the liquid phase, and a proportion of metal oxide particles in the form of titanium dioxide particles with a BET surface area of 50 + 5 m 2 / g of 40 wt .-%, based on the dispersion, a viscosity of less than 750 mPas, more preferably less than 200 mPas, each at 23 ° C and a shear rate of 10 s "1 on.
  • Another object of the invention is a process for the preparation of the dispersion according to the invention, in which first a predispersion is prepared by
  • polyoxyethylenated aryl ether phosphates Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; polyalkylene
  • the predispersion feeds a high-pressure milling by dividing it into at least two partial streams, these partial streams under a pressure of at least 500 bar, preferably 2000 to 4000 bar, depressurized via a nozzle and in a gas- or liquid-filled reaction space
  • the preparation of the predispersion is not critical. Usually rotor / stator assemblies are used. The predispersion does not have to be special
  • Another object of the invention is the use of the
  • Dispersion according to the invention for the preparation of dye solar cells for the preparation of dye solar cells.
  • Light scattering about 0.1 to 1 ml of the dispersion are dissolved in about 50 ml of a solution of 50 g of deionized water, 0.5 g of citric acid, 0.7 g of 2-amino-2-methyl-propanol and one drop of a ordinary hand dishwashing detergent, such as Palmolive ®, Colgate-Palmolive by ultrasound at low power (20 W) dispersed.
  • a ordinary hand dishwashing detergent such as Palmolive ®, Colgate-Palmolive by ultrasound at low power (20 W) dispersed.
  • Example 1 To a solution of 41 kg of isopropanol, 770 g of sorbic acid and 56 g of ethylene glycol, 28 kg of AEROXIDE® TiO 2 P 25, Evonik Degussa, are added to the receiving container while the rotor / stator assembly (Ystral Conti-TDS 3) is being used. one hour added. After the addition, shear was carried out for a further 10 minutes at 3000 rpm. This predispersion is ground twice using a high-energy mill, Sugino Ultimaizer HJP-25050, at a pressure of 2500 bar, each 0.25 mm in diameter.
  • the dispersion has a solids content of 40% by weight.
  • the viscosity determined by means of the Physica MCR 300 rheometer, Anton Paar, at a temperature of 23 ° C. and a shear rate of 11.5 s -1 is 398 mPas and a shear rate of 108 s -1 is 97.8 mPas.
  • the average aggregate diameter determined by means of dynamic light scattering is 91 nm.
  • Example 2 To a solution of 47.9 kg of isopropanol, 1, 04 kg of sorbic acid and 76 g of ethylene glycol 21 kg of AEROXIDE ® TiO 2 P 90, Evonik Degussa, with the rotor / stator assembly (Ystral Conti- TDS 3) in the reservoir. added within about an hour. After the addition, shear was carried out for a further 10 minutes at 3000 rpm. This predispersion is ground three times using a high-energy mill, Sugino Ultimaizer HJP-25050, at a pressure of 2500 bar, each 0.25 mm in diameter.
  • the dispersion has a solids content of 30% by weight.
  • the viscosity determined by means of the rheometer Physica MCR 300, Anton Paar, at a temperature of 23 ° C and a shear rate of 1 1, 7 s "1 is 501 mPas and a shear rate of 108 s -1 is 154 mPas
  • the mean aggregate diameter determined by means of dynamic light scattering is 33 nm.
  • the examples show that the dispersions of the invention have a low viscosity at high solids concentration and low particle size. Their liquid components can be easily removed thermally.
  • the dispersion according to the invention is thus ideally suited for further processing in the production of dye-sensitized solar cells, for example by adding binders additionally to the dispersions.
  • the binder-containing dispersions then still have very good properties due to the excellent properties of the dispersion according to the invention
  • Carboxylic acids are dissolved in the liquid phase or the dispersions show high viscosities and are not sedimentation-stable.

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Abstract

Dispersion comprising metal oxide particles, in which a) the metal oxide particles a1) are selected from one or more oxides from the group consisting of titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide and zirconium dioxide, a2) are present in the dispersion with a proportion of at least 25% by weight, a3) have a mean aggregate diameter of 20 to 120 nm, and b) the liquid phase comprises b1) 90 to 99.5% by weight of one or more alkanols CnH2n+1OH where n = 2 to 4, b2) 0.5 to 10% by weight of one or more a,ß-unsaturated carboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms, b3) 0 to 2% by weight of one or more alkanediols HO(CH2)xOH where x = 2 to 4, b4) a maximum of 5% by weight of water and b5) a maximum of 2% by weight, in total, of dispersing additives from the group consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates, polyoxyethylenated aryl ether phosphates; alkylolammonium salts of block copolymers having acidic groups; polyalkylene glycols, polyalkylene imines, polyalkylene alcohols. Use of the dispersion for production of dye solar cells.

Description

Auf organischem Lösungsmittel basierende Metalloxid-Dispersion  Organic solvent-based metal oxide dispersion
Die Erfindung betrifft eine Dispersion, welche Metalloxidpartikel, ein Alkanol und eine α,β-ungesättigte Carbonsäure enthält, deren Herstellung und deren Verwendung bei der Herstellung von Farbstoffsolarzellen. The invention relates to a dispersion containing metal oxide particles, an alkanol and an α, β-unsaturated carboxylic acid, their preparation and their use in the preparation of dye solar cells.
Der Einsatz von Metalloxid-Dispersionen, insbesondere von Titandioxid- Dispersionen, stellt einen wichtigen Schritt bei der der Herstellung von The use of metal oxide dispersions, in particular of titanium dioxide dispersions, represents an important step in the production of
Farbstoffsolarzellen dar. Dabei wird die Dispersion auf ein leitfähiges Glas aufgetragen und nachfolgend die flüssige Phase der Dispersion thermisch entfernt. Dye solar cells. The dispersion is applied to a conductive glass and subsequently the liquid phase of the dispersion is removed thermally.
In WO93/18532 wird offenbart, dass als Lösungsmittel für solche Dispersionen Alkohole, Ether, Carbonsäuren oder Amine in Frage kommen und die WO93 / 18532 discloses that suitable solvents for such dispersions are alcohols, ethers, carboxylic acids or amines and the
Dispersionen durch Zugabe von Chelatbildnern wie Acetylaceton sterisch stabilisiert werden können. Dispersions can be sterically stabilized by the addition of chelating agents such as acetylacetone.
In WO2005/071704 werden darüber hinaus noch Propanol, 2-Methyl-2-propanol und Hexanol erwähnt. Bevorzugt wird ein Gemisch aus Wasser und Alkohol eingesetzt. In addition, propanol, 2-methyl-2-propanol and hexanol are mentioned in WO2005 / 071704. Preferably, a mixture of water and alcohol is used.
Mori et al. offenbaren in J. Mater. Sei. 46 (2010) 1341 -1350 auf organischen Lösungsmitteln basierende Titandioxid-Dispersionen. Sie berichten, dass für die Herstellung von Farbstoffsolarzellen solche Dispersionen am besten geeignet sind, bei denen Terpineol als Lösungsmittel und als Dispergiermittel ein Mori et al. reveal in J. Mater. Be. 46 (2010) 1341-1350 organic solvent based titanium dioxide dispersions. They report that the most suitable dispersions for the preparation of dye-sensitized solar cells are those in which terpineol acts as a solvent and as a dispersant
Alkylolammonium-Salz eines Blockcopolymeren mit aciden, phosphorhaltigen Gruppen eingesetzt wird. Alkylolammonium salt of a block copolymer with acidic, phosphorus-containing groups is used.
Geng et al. beschreiben in Journal of Electronic Materials 39 (2010) 1 -7 Geng et al. describe in Journal of Electronic Materials 39 (2010) 1 -7
Dispersionen von mit Laurinsäure, Capronsäure oder Sorbinsäure Dispersions of with lauric acid, caproic acid or sorbic acid
oberflächenmodifizierten Titandioxidpartikeln in Chlorbenzol, ohne die surface modified titanium dioxide particles in chlorobenzene, without the
Herstellung der Partikel zu offenbaren. Sie gelangen zu dem Schluss, dass Dispersionen, die mit Capronsäure oder Sorbinsäure oberflächenmodifizierte Partikel enthalten, eine nur geringe Stabilität bezüglich einer Sedimentation aufweisen und daher bei der Herstellung einer Farbstoffsolarzelle wenig geeignet sind. Reveal the production of the particles. They conclude that dispersions surface-modified with caproic acid or sorbic acid Contain particles having a low stability with respect to a sedimentation and therefore are less suitable in the production of a dye solar cell.
Die im Stand der Technik offenbarten Dispersionen sollen alle zur Herstellung von Farbstoffsolarzellen geeignet sein. Es wurde jedoch gefunden, dass diese Dispersionen wenigstens einen der folgenden Nachteile aufweisen: The dispersions disclosed in the prior art should all be suitable for the preparation of dye-sensitized solar cells. However, it has been found that these dispersions have at least one of the following disadvantages:
- mangelhafte Sedimentationsstabilität  - poor sedimentation stability
- eine hohe Viskosität bei nicht gleichmäßiger Partikelverteilung  - a high viscosity with non-uniform particle distribution
- Stoffe beinhalten, die bei einem nachfolgenden thermischen  - contain substances that are at a subsequent thermal
Behandlungsschritt nicht vollständig entfernt werden können, insbesondere anorganische Bestandteile  Treatment step can not be completely removed, especially inorganic components
- Stoffe beinhalten, die bei der thermischen Behandlung zu Rissen in der Schicht führen.  - Contain substances that lead to cracks in the layer during the thermal treatment.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher eine Dispersion The object of the present invention was therefore a dispersion
bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung bestand darin, ein Verfahren zur Herstellung dieser Dispersion bereitzustellen. to provide that avoids these disadvantages. Another object of the invention was to provide a process for producing this dispersion.
Gegenstand der Erfindung ist eine Metalloxidpartikel enthaltende Dispersion, bei der  The invention relates to a dispersion containing metal oxide particles, in which
a) die Metalloxidpartikel a) the metal oxide particles
a1 ) ausgewählt sind aus einem oder mehreren Oxiden der Gruppe  a1) are selected from one or more oxides of the group
bestehend Titandioxid, Ceroxid, Zinkoxid und Zirkondioxid,  consisting of titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide and zirconium dioxide,
a2) mit einem Anteil von wenigstens 25 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 50  a2) in a proportion of at least 25% by weight, preferably 25 to 50
Gew.-%, besonders bevorzugt 30 bis 40 Gew.-%, in der Dispersion vorliegen,  Wt .-%, particularly preferably 30 to 40 wt .-%, in the dispersion,
a3) einen mittleren Aggregatdurchmesser von 20 bis 120 nm, bevorzugt 30 bis 100 nm, besonders bevorzugt 40 bis 90 nm, aufweisen und b) die flüssige Phase  a3) have an average aggregate diameter of 20 to 120 nm, preferably 30 to 100 nm, more preferably 40 to 90 nm, and b) the liquid phase
b1 ) 90 bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt 95 bis 99 Gew.-%, eines oder mehrerer Alkanole CnH2n+iOH mit b1) 90 to 99.5 wt .-%, preferably 95 to 99 wt .-%, of one or more alkanols C n H 2n + iOH with
n = 2 bis 4, b2) 0,5 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, einer oder mehrerer α,β-ungesättigter Alkylcarbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen, n = 2 to 4, b2) from 0.5 to 10% by weight, preferably from 1 to 5% by weight, of one or more α, β-unsaturated alkylcarboxylic acids having 4 to 12 C atoms,
b3) 0 bis 2 Gew.-% eines oder mehrerer Alkandiole HO(CH2)xOH mit x = 2 bis 4, bevorzugt x = 2, b3) 0 to 2% by weight of one or more alkanediols HO (CH 2 ) x OH where x = 2 to 4, preferably x = 2,
b4) maximal 5 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1 Gew.-% Wasser und b5) maximal 2 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, jeweils in  b4) at most 5% by weight, preferably less than 1% by weight of water and b5) at most 2% by weight, preferably less than 1% by weight, in each case in
Summe, an Dispergieradditiven aus der Gruppe bestehend aus polyoxyethylenierten Alkyletherphosphaten, polyoxyethylenierten Aryletherphosphaten; Alkylolammoniumsalzen von Block-Copolymeren mit aciden Gruppen; Polyalkylenglykolen, Polyalkyleniminen,  Sum of dispersing additives selected from the group consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates, polyoxyethylenated aryl ether phosphates; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; Polyalkylene glycols, polyalkyleneimines,
Polyalkylenalkoholen enthält.  Contains polyalkylene alcohols.
Bei den Metalloxidpartikeln der vorliegenden Erfindung handelt es sich bevorzugt um aggregierte Primärpartikel, deren Oberflächen Hydroxylgruppen aufweisen und die weitestgehend frei von Mikroporen sind. Die BET-Oberfläche dieser Partikel liegt in der Regel zwischen 20 und 200 m2/g, wobei Werte zwischen 40 und 100 m2/g besonders bevorzugt sind. Solche aggregierten Primärpartikel können durch pyrogene Verfahren wie die Flammenhydrolyse oder die Flammenoxidation erhalten werden. Pyrogen hergestellte The metal oxide particles of the present invention are preferably aggregated primary particles whose surfaces have hydroxyl groups and which are largely free from micropores. The BET surface area of these particles is generally between 20 and 200 m 2 / g, with values between 40 and 100 m 2 / g being particularly preferred. Such aggregated primary particles can be obtained by pyrogenic methods such as flame hydrolysis or flame oxidation. Pyrogenic
Metalloxidpartikel im Sinne der Erfindung umfassen auch dotierte Partikel. Geeignet als Dotierkomponente sind vor allem die Oxide von Aluminium oder Silicium. Der Anteil an Dotierkomponente, bezogen auf den dotierten Metal oxide particles in the context of the invention also include doped particles. Particularly suitable as doping component are the oxides of aluminum or silicon. The proportion of doping component, based on the doped
Metalloxidpartikel kann zwischen 10 ppm und 5 Gew.-% liegen. Metal oxide particles can be between 10 ppm and 5 wt .-%.
Bevorzugt sind Titandioxidpartikel. Kommerziell erhältlich sind beispielsweise AEROXIDE® TiO2 P25 mit einer BET-Oberfläche von ca. 50 m2/g und Titanium dioxide particles are preferred. Are commercially available, for example, ® AEROXIDE TiO2 P25 having a BET surface area of about 50 m 2 / g and
AEROXIDE® TiO2 P90 mit einer BET-Oberfläche von ca. 90 m2/g, beide Evonik Degussa. AEROXIDE ® TiO 2 P90 with a BET surface area of approx. 90 m 2 / g, both Evonik Degussa.
Die in der erfindungsgemäßen Dispersion vorliegenden Titandioxidpartikel können in der Rutil- oder der Anatasform oder als Gemisch der beiden Formen vorliegen. Bei Verwendung pyrogen hergestellter Titandioxidpulver liegen in der Regel Rutil- und Anatasmodifikation vor. Der Anatas/Rutil-Anteil kann dabei in einem Bereich von 2:98 bis 98:2 liegen. Besonders bevorzugt kann der Bereich von 70:30 bis 95:5 sein. The titanium dioxide particles present in the dispersion according to the invention can be present in the rutile or anatase form or as a mixture of the two forms. When using pyrogenically prepared titanium dioxide powder, rutile and anatase modification are generally present. The anatase / rutile content can be in range from 2:98 to 98: 2. Most preferably, the range can be from 70:30 to 95: 5.
Die erfindungsgemäße Dispersion kann auch Ceroxidpartikel, bevorzugt pyrogen hergestellte Ceroxidpartikel, enthalten. Besonders bevorzugt können die in EP-A-1757560 offenbarten Ceroxidpartikel sein, die auf ihrer Oberfläche und in einer oberflächennahen Schicht Carbonatgruppen aufweisen. The dispersion according to the invention may also contain cerium oxide particles, preferably pyrogenically prepared cerium oxide particles. Particularly preferred may be the ceria particles disclosed in EP-A-1757560 which have carbonate groups on their surface and in a near-surface layer.
Der mittlere Aggregatdurchmesser der Metalloxidpartikel beträgt 20 bis 120 nm, bevorzugt 30 bis 100 nm und besonders bevorzugt 40 bis 90 nm. Die Werte werden durch dynamische Lichtstreuung, beispielsweise mittels The average aggregate diameter of the metal oxide particles is 20 to 120 nm, preferably 30 to 100 nm and particularly preferably 40 to 90 nm. The values are determined by dynamic light scattering, for example by means of
Zetasizer® 3000 HS von Malvern Instruments, bestimmt. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung enthält die Dispersion keine Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 200 nm, bestimmt beispielsweise mittels Zetasizer ® 3000 HS from Malvern Instruments is determined. In a particular embodiment of the invention, the dispersion contains no particles with a diameter of more than 200 nm, determined for example by means of
AccuSizer®, Gainco, Inc.. AccuSizer ®, Gainco, Inc ..
Der Hauptbestandteil der flüssigen Phase sind ein oder mehrere Alkanole CnH2n+iOH mit n = 2 bis 4. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der wenigstens 90 Vol.-%, besonders bevorzugt eine Ausführungsform bei der wenigstens 99 Vol.-% des Alkanoles Isopropanol ist oder das Alkanol ausschließlich Ispropanol ist. The main constituent of the liquid phase is one or more alkanols C n H 2n + iOH with n = 2 to 4. Preferred is an embodiment in which at least 90% by volume, more preferably an embodiment in which at least 99% by volume of the Alkanoles is isopropanol or the alkanol is exclusively ispropanol.
Als weiteren Bestandteil enthält die flüssige Phase eine oder mehrere α,β-ungesättigte Carbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen. Sie sind in den angegebenen Konzentrationen von 0,5 bis 10 Gew.-% bei Raumtemperatur (23°C) vollständig in der flüssigen Phase der Dispersion löslich. Unter einer α,β-ungesättigten Carbonsäure ist eine Carbonsäure mit der Einheit C=C-CO2H zu verstehen. Die α,β-ungesättigte Carbonsäure kann einfach oder mehrfach ungesättigt sein. Bei einer mehrfach α,β-ungesättigten Carbonsäuren kann die zusätzliche Mehrfachbindung in Konjugation zur C=C-CO2H-Gruppierung sein. Die Alkylkette der α,β-ungesättigten Carbonsäuren kann linear oder verzweigt sein. Es kann sich um eine Monocarbonsäure oder Dicarbonsäure handeln. Die α,β-ungesättigte Carbonsäure enthält keine weitere funktionelle Gruppe, wie beispielsweise ein Hydroxy-, Alkoxy- oder Aminogruppe. Es wurde gefunden, dass α,β-ungesättigte Carbonsäuren mit trans-konfigurierten Doppelbindungen die besten Ergebnisse hinsichtlich Sedimentationsstabilität und Viskosität liefern. Besonders bevorzugt können trans-2-Hexensäure und Sorbinsäure sein. Ganz besonders bevorzugt ist Sorbinsäure. Bei Sorbinsäure enthaltenden Dispersionen hat sich ein Gewichtsverhältnis Metalloxidpartikel / Sorbinsäure 20:1 bis 40:1 als ideal erwiesen. As a further constituent, the liquid phase contains one or more α, β-unsaturated carboxylic acids having 4 to 12 C atoms. They are completely soluble in the stated concentrations of 0.5 to 10 wt .-% at room temperature (23 ° C) in the liquid phase of the dispersion. An α, β-unsaturated carboxylic acid is to be understood as meaning a carboxylic acid with the unit C =C-CO 2 H. The α, β-unsaturated carboxylic acid may be monounsaturated or polyunsaturated. For a multiple α, β-unsaturated carboxylic acid, the additional multiple bond may be in conjugation to the C = C-CO 2 H moiety. The alkyl chain of the α, β-unsaturated carboxylic acids may be linear or branched. It can be a monocarboxylic acid or dicarboxylic acid. The α, β-unsaturated carboxylic acid contains no further functional group, such as a hydroxy, alkoxy or amino group. It was found, that α, β-unsaturated carboxylic acids with trans-configured double bonds provide the best results in terms of sedimentation stability and viscosity. Particularly preferred may be trans-2-hexenoic acid and sorbic acid. Very particular preference is given to sorbic acid. With dispersions containing sorbic acid, a weight ratio of metal oxide particles / sorbic acid 20: 1 to 40: 1 has proved to be ideal.
Neben den essentiellen Bestandteilen Alkanol und a,ß-ungesättigte Besides the essential ingredients alkanol and a, ß-unsaturated
Carbonsäuren kann die flüssige Phase der Dispersion 0 bis 2 Gew.-% eines oder mehrerer Alkandiole der allgemeinen Formel HO(CH2)xOH mit x = 2 bis 4, bevorzugt x = 2, enthalten. Die Alkandiole können die physikalisch-chemischen Eigenschaften bei Zugabe der genannten geringen Mengen verbessern. Für den Fall, dass die erfindungsgemäße Dispersion Alkandiole enthält, beträgt deren Anteil bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die flüssige Phase. Carboxylic acids, the liquid phase of the dispersion 0 to 2 wt .-% of one or more alkanediols of the general formula HO (CH 2 ) x OH with x = 2 to 4, preferably x = 2, included. The alkanediols can improve the physico-chemical properties with the addition of said small amounts. In the event that the dispersion of the invention contains alkanediols, their proportion is preferably 0.01 to 1 wt .-% and particularly preferably 0.1 to 0.5 wt .-%, each based on the liquid phase.
Darüber hinaus kann die flüssige Phase der Dispersion noch maximal In addition, the liquid phase of the dispersion is still maximum
5 Gew.-% Wasser und maximal 2 Gew.-% Dispergieradditive enthalten. Weder Wasser noch Dispergieradditive sind bevorzugte Bestandteile der Dispersion. In den angegebenen Mengen haben sie jedoch keine nachteiligen Auswirkungen auf die Dispersion. Vorzugsweise ist ihre Konzentration in der Dispersion so gering wie möglich. In der Regel ist der Anteil an Wasser kleiner als 1 Gew.-% und an Dispergieradditiv kleiner als 0,1 Gew.-%. Idealerweise ist die Dispersion innerhalb der Nachweisgrenze frei von Wasser und an Dispergieradditiven. 5 wt .-% water and at most 2 wt .-% dispersing additives. Neither water nor dispersing additives are preferred components of the dispersion. However, in the stated amounts they have no adverse effects on the dispersion. Preferably, their concentration in the dispersion is as low as possible. In general, the proportion of water is less than 1 wt .-% and dispersing additive less than 0.1 wt .-%. Ideally, the dispersion is free of water and of dispersing additives within the detection limit.
Als Dispergieradditive werden solche aus der Gruppe bestehend aus As dispersing additives are those from the group consisting of
polyoxyethylenierten Alkyletherphosphaten, polyoxyethylenierten polyoxyethylenated alkyl ether phosphates, polyoxyethylenated
Aryletherphosphaten; Alkylolammoniumsalzen von Block-Copolymeren mit aciden Gruppen; Polyalkylenglykolen, Polyalkyleniminen, Polyalkylenalkoholen verstanden. Aryletherphosphaten; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; Polyalkylene glycols, polyalkyleneimines, polyalkylene understood.
Weiterhin soll die erfindungsgemäße Dispersion frei von Bindemitteln sein.  Furthermore, the dispersion of the invention should be free of binders.
Unter Bindemittel sind solche Stoffe zu verstehen, die in Abwesenheit der flüssigen Phase der Dispersion die Metalloxidpartikel, beispielsweise auf einem Substrat, fixieren. Es ist bekannt solche Bindemittel bei der Herstellung von Farbstoffsolarzellen einzusetzen. Sie können der erfindungsgemäßen Binder means those substances which, in the absence of the liquid phase of the dispersion, the metal oxide particles, for example on a Substrate, fix. It is known to use such binders in the production of dye solar cells. You can the invention
Dispersion nach ihrer Herstellung zugesetzt werden. Dabei kann es sich um anorganische oder organische Bindemittel handeln. Geeignet sind organische Bindemittel wie Polyacrylamid, Styrol-Butadien Copolymere, Poly-N- vinylacetamid, Poly-N-vinylformamid, Polytetrafluoroethylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid oder Polyvinylpyridin. Auch anorganische Bindemittel können eingesetzt werden. Dies können beispielsweise Alkoxysilane, mittels Säuren teilweise hydrolysierte Alkoxysilane, Alkoxide von Aluminum oder Titan oder Zirkonsalze, sein. Dispersion can be added after their preparation. These may be inorganic or organic binders. Suitable organic binders such as polyacrylamide, styrene-butadiene copolymers, poly-N-vinylacetamide, poly-N-vinylformamide, polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride or polyvinylpyridine. Inorganic binders can also be used. These may be, for example, alkoxysilanes, partially hydrolyzed by acids alkoxysilanes, alkoxides of aluminum or titanium or zirconium salts.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Dispersion mit einem Anteil an Isopropanol von 95 bis 99 Gew.-% und an Sorbinsäure von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die flüssige Phase, und einem Anteil an Metalloxidpartikeln in Form von Titandioxidpartikeln mit einer BET-Oberfläche von 50 + 5 m2/g von 40 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, eine Viskosität von weniger als 750 mPas, besonders bevorzugt weniger als 200 mPas, jeweils bei 23°C und einer Scherrate von 10 s"1 auf. In a particular embodiment of the invention, the dispersion having a proportion of isopropanol of 95 to 99 wt .-% and sorbic acid of 1 to 5 wt .-%, each based on the liquid phase, and a proportion of metal oxide particles in the form of titanium dioxide particles with a BET surface area of 50 + 5 m 2 / g of 40 wt .-%, based on the dispersion, a viscosity of less than 750 mPas, more preferably less than 200 mPas, each at 23 ° C and a shear rate of 10 s "1 on.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die  In a further particular embodiment of the invention, the
Dispersion mit einem Anteil an Isopropanol von 95 bis 99 Gew.-% und an Sorbinsäure von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die flüssige Phase, und einem Anteil an Metalloxidpartikeln in Form von Titandioxidpartikeln mit einer BET-Oberfläche von 90 + 10 m2/g von 30 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, eine Viskosität von weniger als 750 mPas, besonders bevorzugt weniger als 200 mPas, jeweils bei 23°C und einer Scherrate von 10 s"1 auf. Dispersion with a proportion of isopropanol of 95 to 99 wt .-% and sorbic acid of 1 to 5 wt .-%, each based on the liquid phase, and a proportion of metal oxide particles in the form of titanium dioxide particles having a BET surface area of 90 + 10 m 2 / g of 30 wt .-%, based on the dispersion, a viscosity of less than 750 mPas, more preferably less than 200 mPas, each at 23 ° C and a shear rate of 10 s "1 on.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion, bei dem zunächst eine Vordispersion hergestellt wird, indem man  Another object of the invention is a process for the preparation of the dispersion according to the invention, in which first a predispersion is prepared by
a) Metalloxidpartikel, die ausgewählt sind aus einem oder mehreren Oxiden der Gruppe bestehend Titandioxid, Ceroxid, Zinkoxid und Zirkondioxid, mit einem Anteil von wenigstens 25 Gew.-%, bezogen auf die Vordispersion, in eine flüssige Phase einbringt, die b1 ) 90 bis 99,5 Gew.-% eines oder mehrerer Alkanole CnH2n+iOH mit n = 2 bis 4, a) metal oxide particles which are selected from one or more oxides of the group consisting of titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide and zirconium dioxide, with a proportion of at least 25 wt .-%, based on the predispersion, in a liquid phase, the b1) from 90 to 99.5% by weight of one or more alkanols C n H 2 n + iOH where n = 2 to 4,
b2) 0,5 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer α,β-ungesättigter Carbonsäuren mitb2) 0.5 to 10 wt .-% of one or more α, β-unsaturated carboxylic acids with
4 bis 12 C-Atomen, 4 to 12 C atoms,
b3) 0 bis 2 Gew.-% eines oder mehrerer Alkandiole HO(CH2)xOH mit b3) 0 to 2 wt .-% of one or more alkanediols HO (CH 2 ) x OH with
x = 2 bis 4,  x = 2 to 4,
b4) maximal 5 Gew.-% Wasser und b4) at most 5% by weight of water and
b5) maximal 2 Gew.-%, in Summe, Dispergieradditive aus der Gruppe b5) at most 2 wt .-%, in total, dispersing additives from the group
bestehend aus polyoxyethylenierten Alkyletherphosphaten,  consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates,
polyoxyethylenierten Aryletherphosphaten; Alkylolammoniumsalzen von Block-Copolymeren mit aciden Gruppen; Polyalkylenglykolen,  polyoxyethylenated aryl ether phosphates; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; polyalkylene
Polyalkyleniminen, Polyalkylenalkoholen  Polyalkyleneimines, polyalkylene alcohols
enthält, contains
die Vordispersion einer Hochdruckvermahlung zuführt indem man sie in mindestens zwei Teilströme aufteilt, diese Teilströme unter einem Druck von mindestens 500 bar, bevorzugt 2000 bis 4000 bar, setzt, über eine Düse entspannt und in einem gas- oder flüssigkeitsgefüllten Reaktionsraum the predispersion feeds a high-pressure milling by dividing it into at least two partial streams, these partial streams under a pressure of at least 500 bar, preferably 2000 to 4000 bar, depressurized via a nozzle and in a gas- or liquid-filled reaction space
aufeinandertreffen lässt, gegebenenfalls die Hochdruckvermahlung mehrere Male wiederholt. If necessary, repeat the high pressure milling several times if necessary.
Aufgrund des hohen Druckes bei der Hochdruckvermahlung stellen niedrige Siedepunkte der Bestandteile der flüssigen Phase kein Problem dar. Die Herstellung der Vordispersion ist unkritisch. Gewöhnlich werden Rotor/Stator- Aggregate verwendet. Die Vordispersion muss keine besonderen Due to the high pressure in the high pressure milling low boiling points of the components of the liquid phase is not a problem. The preparation of the predispersion is not critical. Usually rotor / stator assemblies are used. The predispersion does not have to be special
Eigenschaften beispielweise bezüglich der Sedimentationsstabilität oder der Viskosität aufweisen. Have properties, for example, with respect to the sedimentation or viscosity.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der Another object of the invention is the use of the
erfindungsgemäßen Dispersion zur Herstellung von Farbstoffsolarzellen. Beispiele Dispersion according to the invention for the preparation of dye solar cells. Examples
Bestimmung des mittleren Aggregatdurchmessers mittels dynamischer Determination of the mean aggregate diameter by means of dynamic
Lichtstreuung: ca. 0,1 bis 1 ml der Dispersion werden in ca. 50 ml einer Lösung aus 50 g VE-Wasser, 0,5 g Zitronensäure, 0,7 g 2-Amino-2-methyl-propanol und einem Tropfen eines gewöhnlichen Handgeschirrspülmittels, wie beispielsweise Palmolive®, Colgate-Palmolive mittels Ultraschall bei niedriger Leistung (20 W) dispergiert. Mittels des Zetasizer® 3000, Malvern Instruments, wird der mittlere Aggregatdurchmesser bestimmt. Light scattering: about 0.1 to 1 ml of the dispersion are dissolved in about 50 ml of a solution of 50 g of deionized water, 0.5 g of citric acid, 0.7 g of 2-amino-2-methyl-propanol and one drop of a ordinary hand dishwashing detergent, such as Palmolive ®, Colgate-Palmolive by ultrasound at low power (20 W) dispersed. By means of the Zetasizer ® 3000, Malvern Instruments, the mean aggregate diameter is determined.
Beispiel 1 : Zu einer Lösung aus 41 kg Isopropanol, 770 g Sorbinsäure und 56 g Ethylenglykol werden bei laufendem Rotor/Statoraggregat (Ystral Conti-TDS 3) in den Vorlagebehälter 28 kg AEROXIDE® TiO2 P 25, Evonik Degussa, innerhalb von ca. einer Stunde zugegeben. Nach der Zugabe wurden weitere 10 min bei 3000 U/min geschert. Diese Vordispersion wird mittels einer Hochenergiemühle, Sugino Ultimaizer HJP-25050, bei einem Druck von 2500 bar mit jeweils 0,25 mm Durchmesser zweimal vermählen. Example 1: To a solution of 41 kg of isopropanol, 770 g of sorbic acid and 56 g of ethylene glycol, 28 kg of AEROXIDE® TiO 2 P 25, Evonik Degussa, are added to the receiving container while the rotor / stator assembly (Ystral Conti-TDS 3) is being used. one hour added. After the addition, shear was carried out for a further 10 minutes at 3000 rpm. This predispersion is ground twice using a high-energy mill, Sugino Ultimaizer HJP-25050, at a pressure of 2500 bar, each 0.25 mm in diameter.
Die Dispersion weist einen Feststoffgehalt von 40 Gew.-% auf. Die Viskosität, bestimmt mittels des Rheometers Physica MCR 300, Anton Paar, bei einer Temperatur von 23°C und einer Scherrate von 1 1 ,7 s"1 beträgt 398 mPas und einer Scherrate von 108 s"1 beträgt 97,8 mPas. Der mittels dynamischer Lichtstreuung ermittelte mittlere Aggregatdurchmesser beträgt 91 nm. The dispersion has a solids content of 40% by weight. The viscosity, determined by means of the Physica MCR 300 rheometer, Anton Paar, at a temperature of 23 ° C. and a shear rate of 11.5 s -1 is 398 mPas and a shear rate of 108 s -1 is 97.8 mPas. The average aggregate diameter determined by means of dynamic light scattering is 91 nm.
Beispiel 2: Zu einer Lösung aus 47,9 kg Isopropanol, 1 ,04 kg Sorbinsäure und 76 g Ethylenglykol werden bei laufendem Rotor/Statoraggregat (Ystral Conti- TDS 3) in den Vorlagebehälter 21 kg AEROXIDE® TiO2 P 90, Evonik Degussa, innerhalb von ca. einer Stunde zugegeben. Nach der Zugabe wurden weitere 10 min bei 3000 U/min geschert. Diese Vordispersion wird mittels einer Hochenergiemühle, Sugino Ultimaizer HJP-25050, bei einem Druck von 2500 bar mit jeweils 0,25 mm Durchmesser dreimal vermählen. Example 2: To a solution of 47.9 kg of isopropanol, 1, 04 kg of sorbic acid and 76 g of ethylene glycol 21 kg of AEROXIDE ® TiO 2 P 90, Evonik Degussa, with the rotor / stator assembly (Ystral Conti- TDS 3) in the reservoir. added within about an hour. After the addition, shear was carried out for a further 10 minutes at 3000 rpm. This predispersion is ground three times using a high-energy mill, Sugino Ultimaizer HJP-25050, at a pressure of 2500 bar, each 0.25 mm in diameter.
Die Dispersion weist einen Feststoffgehalt von 30 Gew.-% auf. Die Viskosität, bestimmt mittels des Rheometers Physica MCR 300, Anton Paar, bei einer Temperatur von 23°C und einer Scherrate von 1 1 ,7 s"1 beträgt 501 mPas und einer Scherrate von 108 s"1 beträgt 154 mPas. Der mittels dynamischer Lichtstreuung ermittelte mittlere Aggregatdurchmesser beträgt 33 nm. The dispersion has a solids content of 30% by weight. The viscosity, determined by means of the rheometer Physica MCR 300, Anton Paar, at a temperature of 23 ° C and a shear rate of 1 1, 7 s "1 is 501 mPas and a shear rate of 108 s -1 is 154 mPas The mean aggregate diameter determined by means of dynamic light scattering is 33 nm.
Die Beispiele zeigen, dass die erfindungsgemäßen Dispersionen eine niedrige Viskosität bei hoher Feststoffkonzentration und niedriger Partikelgröße aufweisen. Ihre flüssigen Bestandteile lassen sich thermisch problemlos entfernen. The examples show that the dispersions of the invention have a low viscosity at high solids concentration and low particle size. Their liquid components can be easily removed thermally.
Die erfindungsgemäßen Dispersion ist damit ideal zur Weiterverarbeitung bei der Herstellung von Farbstoffsolarzellen geeignet, beispielsweise indem zu den Dispersionen zusätzlich Bindemittel zugesetzt werden. Die bindemittelhaltigen Dispersionen weisen dann aufgrund der ausgezeichneten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dispersion immer noch sehr gute The dispersion according to the invention is thus ideally suited for further processing in the production of dye-sensitized solar cells, for example by adding binders additionally to the dispersions. The binder-containing dispersions then still have very good properties due to the excellent properties of the dispersion according to the invention
Verarbeitungseigenschaften auf. Processing properties on.
Es wurden weitere Versuche unternommen, Dispersionen mit anderen als α,β-ungesättigten Carbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen herzustellen. Further attempts have been made to prepare dispersions with other than α, β-unsaturated carboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms.
Beispielsweise wurden Capronsäure, Adipinsäure oder Äpfelsäure geprüft. Entweder können nicht ausreichende Mengen dieser a,ß-ungesättigten For example, caproic acid, adipic acid or malic acid were tested. Either not sufficient amounts of these a, ß-unsaturated
Carbonsäuren in der flüssigen Phase gelöst werden oder die Dispersionen zeigen hohe Viskositäten und sind nicht sedimetationsstabil. Carboxylic acids are dissolved in the liquid phase or the dispersions show high viscosities and are not sedimentation-stable.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Metalloxidpartikel enthaltende Dispersion, 1 . Dispersion containing metal oxide particles,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
a) die Metalloxidpartikel  a) the metal oxide particles
a1 ) ausgewählt sind aus einem oder mehreren Oxiden der Gruppe bestehend Titandioxid, Ceroxid, Zinkoxid und Zirkondioxid  a1) are selected from one or more oxides of the group consisting of titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide and zirconium dioxide
a2) mit einem Anteil von wenigstens 25 Gew.-% in der Dispersion  a2) with a proportion of at least 25 wt .-% in the dispersion
vorliegen,  present
a3) einen mittleren Aggregatdurchmesser von 20 bis 120 nm aufweisen und  a3) have a mean aggregate diameter of 20 to 120 nm and
b) die flüssige Phase  b) the liquid phase
b1 ) 90 bis 99,5 Gew.-% eines oder mehrerer Alkanole CnH2n+iOH mit n = 2 bis 4, b1) from 90 to 99.5% by weight of one or more alkanols C n H 2 n + iOH where n = 2 to 4,
b2) 0,5 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer a,ß-ungesättigter  b2) 0.5 to 10 wt .-% of one or more α, ß-unsaturated
Carbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen,  Carboxylic acids with 4 to 12 carbon atoms,
b3) 0 bis 2 Gew.-% eines oder mehrerer Alkandiole HO(CH2)xOH mit x = 2 bis 4, b3) 0 to 2% by weight of one or more alkanediols HO (CH 2 ) x OH where x = 2 to 4,
b4) maximal 5 Gew.-% Wasser und  b4) at most 5% by weight of water and
b5) maximal 2 Gew.-%, in Summe, Dispergieradditive aus der Gruppe bestehend aus polyoxyethylenierten Alkyletherphosphaten, polyoxyethylenierten Aryletherphosphaten; Alkylolammoniumsalzen von Block-Copolymeren mit aciden Gruppen; Polyalkylenglykolen, Polyalkyleniminen, Polyalkylenalkoholen  b5) at most 2% by weight, in total, dispersing additives from the group consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates, polyoxyethylenated aryl ether phosphates; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; Polyalkylene glycols, polyalkyleneimines, polyalkylene alcohols
enthält.  contains.
2. Dispersion nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass  2. Dispersion according to claim 1, characterized in that
die Metalloxidpartikel Titandioxidpartikel sind.  the metal oxide particles are titanium dioxide particles.
3. Dispersion nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 90 Vol.-% des Alkanoles Isopropanol ist. 3. Dispersion according to claims 1 or 2, characterized in that at least 90 vol .-% of the alkanol is isopropanol.
4. Dispersion nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die α,β-ungesättigte Carbonsäure Sorbinsäure ist. 4. Dispersion according to claims 1 to 3, characterized in that the α, β-unsaturated carboxylic acid is sorbic acid.
5. Dispersion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5. Dispersion according to claim 4, characterized in that
das Gewichtsverhältnis Metalloxidpartikel/Sorbinsäure 20:1 bis 40:1 ist.  the weight ratio of metal oxide particles / sorbic acid is 20: 1 to 40: 1.
6. Dispersion nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einem Anteil an Isopropanol von 95 bis 99 Gew.-% und an 6. A dispersion according to claims 4 or 5, characterized in that it contains at a proportion of isopropanol of 95 to 99 wt .-% and
Sorbinsäure von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die flüssige Phase, und einem Anteil an Metalloxidpartikeln in Form von Titandioxidpartikeln mit einer BET-Oberfläche von 50 + 5 m2/g von 40 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, eine Viskosität von weniger als 750 mPas bei 23°C und einer Scherrate von 10 s"1 aufweist. Sorbic acid of 1 to 5 wt .-%, each based on the liquid phase, and a proportion of metal oxide particles in the form of titanium dioxide particles having a BET surface area of 50 + 5 m 2 / g of 40 wt .-%, based on the dispersion , a viscosity of less than 750 mPas at 23 ° C and a shear rate of 10 s "1 has.
7. Dispersion nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei einem Anteil an Isopropanol von 95 bis 99 Gew.-% und an 7. A dispersion according to claims 4 or 5, characterized in that it contains at a proportion of isopropanol of 95 to 99 wt .-% and
Sorbinsäure von 1 bis 5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die flüssige Phase, und einem Anteil an Metalloxidpartikeln in Form von Titandioxidpartikeln mit einer BET-Oberfläche von 90 + 10 m2/g von 30 Gew.-%, bezogen auf die Dispersion, eine Viskosität von weniger als 750 mPas bei 23°C und einer Scherrate von 10 s"1 aufweist. Sorbic acid from 1 to 5 wt .-%, each based on the liquid phase, and a proportion of metal oxide particles in the form of titanium dioxide particles having a BET surface area of 90 + 10 m 2 / g of 30 wt .-%, based on the dispersion , a viscosity of less than 750 mPas at 23 ° C and a shear rate of 10 s "1 has.
8. Verfahren zur Herstellung der Dispersion gemäß der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 8. A process for the preparation of the dispersion according to claims 1 to 7, characterized in that
man ein Vordispersion herstellt, indem man  to prepare a predispersion by
a) Metalloxidpartikel, die ausgewählt sind aus einem oder mehreren  a) metal oxide particles selected from one or more
Oxiden der Gruppe bestehend Titandioxid, Ceroxid, Zinkoxid und Zirkondioxid, mit einem Anteil von wenigstens 25 Gew.-%, bezogen auf die Vordispersion, in eine flüssige Phase einbringt, die  Oxides of the group consisting of titanium dioxide, cerium oxide, zinc oxide and zirconium dioxide, in a proportion of at least 25 wt .-%, based on the predispersion, brings in a liquid phase, the
b1 ) 90 bis 99,5 Gew.-% eines oder mehrerer Alkanole CnH2n+iOH mit b1) 90 to 99.5 wt .-% of one or more alkanols C n H 2n + iOH with
n = 2 bis 4,  n = 2 to 4,
b2) 0,5 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer α,β-ungesättigter Carbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen,  b2) from 0.5 to 10% by weight of one or more α, β-unsaturated carboxylic acids having 4 to 12 C atoms,
b3) 0 bis 2 Gew.-% eines oder mehrerer Alkandiole HO(CH2)xOH mit b3) 0 to 2 wt .-% of one or more alkanediols HO (CH 2 ) x OH with
x = 2 bis 4,  x = 2 to 4,
b4) maximal 5 Gew.-% Wasser und b5) maximal 2 Gew.-%, in Summe, Dispergieradditive aus der Gruppe bestehend aus polyoxyethylenierten Alkyletherphosphaten, b4) at most 5% by weight of water and b5) at most 2% by weight, in total, dispersing additives from the group consisting of polyoxyethylenated alkyl ether phosphates,
polyoxyethylenierten Aryletherphosphaten; Alkylolammoniumsalzen von Block-Copolymeren mit aciden Gruppen; Polyalkylenglykolen,  polyoxyethylenated aryl ether phosphates; Alkylolammonium salts of block copolymers with acidic groups; polyalkylene
Polyalkyleniminen, Polyalkylenalkoholen  Polyalkyleneimines, polyalkylene alcohols
enthält,  contains
die Vordispersion einer Hochdruckvermahlung zuführt indem man sie in mindestens zwei Teilströme aufteilt, diese Teilströme unter einem Druck von mindestens 500 bar, bevorzugt 2000 bis 4000 bar, setzt, über eine Düse entspannt und in einem gas- oder flüssigkeitsgefüllten Reaktionsraum aufeinandertreffen lässt, gegebenenfalls die Hochdruckvermahlung mehrere Male wiederholt.  the predispersion feeds high-pressure milling by dividing it into at least two partial streams, pressurizing these partial streams under a pressure of at least 500 bar, preferably 2000 to 4000 bar, depressurizing via a nozzle and meeting one another in a gas- or liquid-filled reaction space, optionally high-pressure milling repeated several times.
9. Verwendung der Dispersion gemäß der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Farbstoffsolarzellen.  9. Use of the dispersion according to claims 1 to 7 for the preparation of dye solar cells.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017125264A1 (en) * 2016-01-18 2017-07-27 Evonik Degussa Gmbh Metal oxide dispersion in trialkyl phosphate
CN114230864A (en) * 2021-12-14 2022-03-25 南京大学 Modified zirconia nanoparticle alcohol dispersion system, preparation method and application thereof, and ultraviolet-curable resin material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240079847A (en) 2022-11-29 2024-06-05 고등기술연구원연구조합 Method of manufacturing zinc oxide particles and dispersion inclduing zinc oxide particles

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993018532A1 (en) 1992-03-11 1993-09-16 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Process for producing a photoelectrochemical cell and cell thus produced
WO2005071704A2 (en) 2004-01-22 2005-08-04 Showa Denko K.K. Metal oxide dispersion, metal oxide electrode film, and dye sensitized solar cell
WO2006010438A2 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Degussa Ag Dispersion containing titanium dioxide
WO2006067131A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 Degussa Gmbh Dispersion of zirconium dioxide and zirconium mixed oxide
WO2006108743A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Degussa Gmbh Aqueous cerium oxide dispersion
EP1757560A2 (en) 2005-08-12 2007-02-28 Degussa AG Cerium oxide powder and dispersion thereof
DE102006057903A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Evonik Degussa Gmbh Titanium dioxide-containing dispersion

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993018532A1 (en) 1992-03-11 1993-09-16 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Process for producing a photoelectrochemical cell and cell thus produced
WO2005071704A2 (en) 2004-01-22 2005-08-04 Showa Denko K.K. Metal oxide dispersion, metal oxide electrode film, and dye sensitized solar cell
WO2006010438A2 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Degussa Ag Dispersion containing titanium dioxide
WO2006067131A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-29 Degussa Gmbh Dispersion of zirconium dioxide and zirconium mixed oxide
WO2006108743A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Degussa Gmbh Aqueous cerium oxide dispersion
EP1757560A2 (en) 2005-08-12 2007-02-28 Degussa AG Cerium oxide powder and dispersion thereof
DE102006057903A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Evonik Degussa Gmbh Titanium dioxide-containing dispersion

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GENG ET AL., JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, vol. 39, 2010, pages 1 - 7
MORI ET AL., J. MATER. SCI., vol. 46, 2010, pages 1341 - 1350
RYOHEI MORI ET AL: "Organic solvent based TiOdispersion paste for dye-sensitized solar cells prepared by industrial production level procedure", JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, BO, vol. 46, no. 5, 28 September 2010 (2010-09-28), pages 1341 - 1350, XP019872487, ISSN: 1573-4803, DOI: 10.1007/S10853-010-4925-2 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017125264A1 (en) * 2016-01-18 2017-07-27 Evonik Degussa Gmbh Metal oxide dispersion in trialkyl phosphate
CN114230864A (en) * 2021-12-14 2022-03-25 南京大学 Modified zirconia nanoparticle alcohol dispersion system, preparation method and application thereof, and ultraviolet-curable resin material

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