[发明专利]在基板上生产光催化涂层的方法

说明书

本发明涉及一种生产光催化活性镀膜基板，特别地但不是唯一地，它涉及一种生产光催化活性镀膜玻璃的方法和这种镀膜玻璃。

向基板上(包括向玻璃基板上)沉积具有各种性能的一个或多个层的涂层是已知的。一种有意义的性能是光催化活性，当半导体受到特定频率的光照射时，在半导体内由于光产生的空穴-电子对所产生光催化活性。空穴-电子对可以在太阳光中产生，并且可以在湿空气中反应，在半导体表面上形成羟基和过氧基团。这些基团氧化表面上的有机尘垢。这种性能在自清洁基板(特别是自清洁窗玻璃)中有应用。

二氧化钛可以是一种有效的光催化剂，并且可以沉积到基板上，形成具有光催化自清洁性能的透明涂层。在EP 0 901 991 A2，WO97/07069、WO97/10186、WO98/41480、第187届电化学学会会议的摘要735(Reno，NV，95-1，p.1102)和新科学家杂志(1995年8月26日，p19)中公开了氧化钛光催化涂层。在WO 98/06675中，描述了一种化学气相沉积法，用于在热平板玻璃上以高沉积速率沉积氧化钛涂层，其中使用氯化钛和作为氧源的有机化合物的前体气体混合物来形成氧化钛涂层。

已经认为，为了提供良好的光催化活性，需要沉积比较厚的氧化钛薄膜。例如，在WO 98/41480中，说明了光催化活性自清洁涂层必须足够厚，以便提供合格的活性水平，优选的是这种涂层至少约200埃厚，更优选的是至少约500埃厚(在实施例中生产的氧化钛涂层的测量厚度都在400-2100埃范围内)。

然而，较厚的氧化钛涂层的问题是可见光反射率高，因此可见光透过率低。在新科学家杂志中关于镀膜的挡风玻璃的文章中考虑了这个问题，在该文中提出，为了降低高反射的影响，仪表盘必须敷以黑天鹅绒或其它不向镀膜的挡风玻璃反射光的材料。

上面提到的EP 0 901 991A2涉及带有特定晶体结构的氧化钛涂层的光催化窗玻璃，涂层的特征在于在其X射线衍射谱图中存在特定的峰。该说明书考虑涂层厚度范围(所有的具体实施例的厚度在20纳米-135纳米，较薄的涂层比较厚的涂层的光催化活性低)。该说明书还考虑了沉积温度从低至300℃-高至750℃，但是优选的温度在400℃-600℃，该发明的所有的具体实施例中，在该优选的范围内或低于该优选的温度范围沉积二氧化钛薄膜。

本发明人现已发现，通过在更高温度，尤其是在高于600℃下沉积氧化钛涂层，对于确定的厚度，能够获得光催化活性增强的涂层，能够用更薄的涂层获得同样的光催化性能。这种更薄的涂层有利的是往往具有更低的可见光反射率，并且明显由于其更高的沉积温度，具有改善的耐久性，特别是对于磨蚀和潮湿气体中的温度循环作用下。

因此，本发明提供一种生产光催化活性镀膜基板的方法，包括通过使基板表面与含有钛源和氧源的流体混合物接触在基板表面上沉积氧化钛涂层，所述基板的温度至少为600℃，从而使基板的镀膜表面具有大于5×10^-3cm^-1min^-1的光催化活性，在镀膜侧测得的可见光反射率为35％或更低。

优选的是，基板的温度在625-720℃范围内，更优选的是基板的温度在645-720℃范围内。

有利的是，流体混合物包含作为钛源的氯化钛和不是甲酯的酯。因此，在一种优选的实施方案中，本发明提供了一种生产光催化活性镀膜基板的方法，包括使基板表面与包含氯化钛和除甲酯以外的酯的流体混合物接触，在基板上沉积厚度小于40纳米的氧化钛涂层。

其中，当基板温度在600-750℃范围内时使基板表面与流体混合物接触，进行该方法。

优选的是，所述酯是一种烷基酯，具有带有β氢的烷基(烷基酯的烷基是在酯的合成过程中来自醇的基团，β氢是结合到相对于酯中的醚键的氧的β位碳原子上的氢)。优选的是，所述酯是羧酸酯。

合适的酯可以是有C₂-C₁₀烷基基团的烷基酯，但是，优选的是，所述酯是有C₂-C₄烷基基团的烷基酯。

优选的是，所述酯是式为：R-C(O)-O-C(X)(X’)-C(Y)(Y’)-R’的化合物，其中，R和R’代表氢或烷基基团，X、X’、Y和Y’代表一价取代基，优选的是烷基或氢原子，其中，Y和Y’的至少一种代表氢原子。