[发明专利]光催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及硅钛混合氧化物粉末、其制备方法及其作为光催化剂的用途。本发明还涉及包含硅钛混合氧化物粉末的分散体以及用所述硅钛混合氧化物粉末涂布的基材。

背景技术

EP-A-778812公开了通过四氯化钛和硅、锗、硼、锡、铌、铬、铝、金、银或钯的氯化物在火焰中反应制备而成并用于光催化用途的二氧化钛混合氧化物颗粒。尤其重要的是硅和铝钛混合氧化物颗粒。公开了这些具有约5-10重量％的二氧化硅含量的混合氧化物粉末对于用于光催化用途而言不是最佳的。此外，涉及到这些混合氧化物粉末中的锐钛矿含量以及相应的光催化活性随着二氧化硅比例的增大而提高。由此，可以总结出光催化活性仅对于10％的二氧化硅比例才呈现至显著程度。

DE-A-10260718公开了二氧化硅含量为0.5-40重量％的二氧化硅涂布的二氧化钛颗粒。所述颗粒具有低的光催化活性，因此，优选用在防晒配制品中。

DE-A-4235996描述了基于混合氧化物而言二氧化硅含量为1-30重量％的硅钛混合氧化物颗粒。这种混合氧化物具有较高的热稳定性，但所述二氧化硅含量降低了光催化活性。

WO03/037994公开了用硅、铝、铈和/或锆的氧化物涂布的二氧化钛颗粒。这种涂料能有效防止光催化反应。在表面改性物质的存在下，使二氧化硅的前体沉淀到二氧化钛颗粒上，如果合适的话，实施水热后处理，由此获得所述颗粒。基于二氧化钛，二氧化硅的比例为0.1-10重量％。由仅仅0.1重量％就可观察到光催化活性显著降低。

EP-A-988853和EP-A-1284277公开了二氧化硅涂布的二氧化钛颗粒，其中，二氧化硅涂层导致光催化活性降低。因此，所述颗粒主要用在防晒配制品中。

现有技术中给出的技术教导是，硅钛混合氧化物粉末中的二氧化硅比例导致光催化活性降低。

发明内容

本发明的目的在于提高二氧化钛基粉末的光催化活性。

本发明涉及具有以下特征的硅钛混合氧化物粉末：

BET表面积为5-300m²/g，

基于所述混合氧化物粉末的总量，二氧化硅含量为≥0.1重量％至＜0.5重量％，

基于所述混合氧化物粉末的总量，二氧化钛含量≥99.0重量％，

基于所述混合氧化物粉末的总量，二氧化硅和二氧化钛的比例之和≥99.5重量％，

初级颗粒的二氧化钛含量包括共生的金红石相和锐钛矿相，

初级颗粒所含的二氧化硅是无定形的。

本发明的粉末的BET表面积是根据DIN66131进行测量的。在优选的范围中，本发明的混合氧化物粉末具有30-120m²/g的BET表面积。

应当理解，混合氧化物是指存在将二氧化钛和二氧化硅以原子水平充分混合而形成的Si-O-Ti键。此外，除了二氧化钛之外，初级颗粒还可以具有二氧化硅的区域。此外，个别初级颗粒可以完全由二氧化钛或二氧化硅组成。

应当理解，初级颗粒是指在不破坏化学键的情况下不可再分的最小颗粒。这些初级颗粒能生长形成聚集体。聚集体由以下事实辨别，即它们的表面积小于组成它们的初级颗粒的表面积之和。本发明的具有小BET表面积的粉末可以完全或主要以非聚集的初级颗粒的形式存在，同时本发明的具有高BET表面积的粉末具有较高的聚集程度，或者可以以完全聚集的形式存在。本发明的混合氧化物粉末的初级颗粒不具有内表面积。

结合TEM图像(TEM＝透射电子显微镜)以及EDX(能量色散X射线分析)通过计算，结果发现，基于钛混合氧化物的总量，具有Si-O-Ti键的初级颗粒以至少80％的比例存在。通常，所述比例高于90％，尤其高于95％。

基于混合氧化物粉末的总量，本发明的混合氧化物粉末中的二氧化硅和二氧化钛的比例之和为至少99.5重量％。此外，硅钛混合氧化物粉末可以具有来自起始原料的痕量杂质以及工艺过程中产生的杂质。这些杂质最多不超过0.5重量％，但通常不多于0.3重量％。

基于本发明的混合氧化物粉末的总量，二氧化硅含量为≥0.1重量％至＜0.5重量％。小于0.1重量％的二氧化硅含量显示出与具有本发明粉末的特征而不含有二氧化硅的样品对等的光活性。即使在多于0.5重量％的二氧化硅含量的情况下，也预计光活性会减弱。