[发明专利]使二氧化钛沉积于基材和复合制品上的方法

说明书

技术领域

本公开广义地涉及在基材和从而可制备的复合制品上形成含有二氧化钛涂层的方法。

背景技术

二氧化钛(即，TiO₂或二氧化钛)是一种多功能性材料，其在最近20年来已进行大量研究和开发努力。除了其传统用作白色颜料之外，其具有在能量和环境领域的应用。TiO₂的一些应用包括气体传感器、电致变色装置、染料敏化太阳能电池和光催化剂。

各种光催化剂已利用TiO₂进行开发并应用于诸如空气/水纯化、自清洁、防雾(亲水性/疏水性切换)、消毒和通过水裂解的氢制备领域。TiO₂影响其应用的两种性质为其晶体结构和表面形态。通常，“纳米晶”结构对TiO₂膜是理想的以实现高官能性能。这是因为i)当颗粒具有纳米级尺寸时，高比表面积提供了优异的表面活性；和ii)催化活性与单个纳米颗粒的结晶度敏感相关联，并且良好的结晶度(在锐钛矿、板钛矿或金红石结构中)通常是理想的。

用于沉积TiO₂膜的已知方法包括各种真空沉积技术(例如，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、脉冲激光沉积(PLD)和溅射)，和溶剂或水基方法，其中涂布二氧化钛分散体并然后干燥。真空沉积技术需要昂贵的专用设备，该专用设备通常不很好地适合于以高生产率制备厚涂层。相比之下，基于液体的涂布方法需要能量以移除液体，并且可导致具有杂质的涂层，这些杂质不利地影响TiO₂层的性质(例如，光催化性质)。

发明内容

通过提供一种用于通过简单擦涂方法在铝基材上制备含TiO₂无机层的替代方法，本公开克服了成本和/或液体处理的问题。

在一个方面，本公开提供了一种方法，该方法包括将含有二氧化钛颗粒的粉末擦涂在铝基材的表面上以形成粘结至该铝基材的表面的层，其中该粉末基本上不含有机颗粒，并且其中该层包含二氧化钛。

意外地，本发明人已发现，根据本公开制备的无机层可含有微量的元素钛，特别是在铝基材的表面附近。

因此，在另一方面，本公开提供了一种包括粘结至基材的表面的层的复合制品，其中该粉末基本上不含有机组分，并且其中该层包含二氧化钛和元素钛，其中该基材包含铝金属。

以下定义适用于整个说明书和权利要求书。

术语“铝基材”是指主要包括铝金属的基材，并且通常具有形成于暴露表面上的薄铝氧化物层。

术语“基本上不含”意指包含小于1重量％，并且可为小于0.1重量％，小于0.01重量％，或甚至完全不含。

术语“无机的”是指非有机的化合物和材料。

术语“有机的”包括含有碳-氢C-H共价键和/或碳-碳多键(即，具有大于1的键级的C-C键)的化合物和材料。因此，石墨、石墨烯、富勒烯和碳化物被视为有机的，而碳酸钠和尿素将被视为无机的。

术语“有机颗粒”是指包括大于不定量(例如，小于0.1重量％或小于0.01重量％)的有机材料的颗粒。

术语“粉末”是指微小松散颗粒形式的固体物质。

在考虑具体实施方式以及附属权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

附图说明

图1为根据本公开的示例性复合制品100的示意性侧视图。

图2A-2E分别示出了实例1A-1E的涂层的扫描电镜(SEM)显微图。

图3为比较例A和实例1A-1E的反射率百分比相对于波长的曲线图。

图4为比较例A和实例1A-1E的反射率百分比相对于厚度的曲线图。

图5示出了在从金属基材的表面的各种距离获取的叠层Ti(2p_3/2,1/2)光电子光谱。

应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例在本公开原理的范围和实质内。可能未按比例绘制这些图。

具体实施方式

根据本公开的方法涉及将粉末擦涂在铝基材的表面上以形成粘结至铝基材的表面的层。