專利名稱：具有低維護(hù)性能的光催化涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供用于諸如玻璃等基底的光催化涂層。特別是，本發(fā)明提供 包括含一種或多種特定材料的底層膜的光催化涂層，并且將一種或多種其 它材料引入到含二氧化鈦膜中。本發(fā)明還提供將這種涂層沉積到玻璃板或 其它基底上的方法。
背景技術(shù)：
光催化涂層在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。這些涂層通常包括在基底上的二氧 化鈦膜。為了提供具有期望的低維護(hù)性能的光催化涂層已經(jīng)進(jìn)行了大量的 研究。期望的低維護(hù)性能包括自清潔性能、親水性能等。特別是，尋求低 維護(hù)窗戶涂層已經(jīng)成為探索的活躍領(lǐng)域。
期望的是提供具有會增強(qiáng)涂層低維護(hù)性能的下層的光催化涂層。另外， 期望的是將會增強(qiáng)涂層的低維護(hù)性能的附加材料引入到光催化膜本身中。

發(fā)明內(nèi)容
在透明基底上提供光催化涂層。在一些實(shí)施方案中，所述涂層包括直 接沉積在含有選自氧化鉤和氧化鈮的材料的下層膜上的光催化膜。所述光 催化膜優(yōu)選含有二氧化鈦和選自氮、銅、鉭、硅、二氧化硅、鈀、錫、鎢、 鈮和鉬的附加材料。在一些情況下，所述附加材料僅是摻雜劑。這種摻雜
劑存在的量可以至多5%，例如2%。在一種情況中，光催化膜含有二氧化 鈦和鎢摻雜劑。下層膜的厚度小于約250埃，更優(yōu)選小于約75埃。在一些 情況中，該涂層還包括沉積在下層膜之下的基膜，其中該基膜含有二氧化 硅和/或二氧化鈦。
在其它的實(shí)施方案中，光催化涂層包括直接位于含有氧化鎢的膜上的 含有二氧化鈦的光催化膜。在一些情況中，所述含有氧化鎢的膜基本上由 氧化鎢組成。在其它情況中，含有氧化鎢的膜為含有二氧化硅、硅、二氧化鈦、鈦和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合膜。含有氧化物的膜優(yōu)選具有 約15埃-約150埃的厚度。該膜還優(yōu)選直接位于含有二氧化硅和/或二氧化 鈦的膜上。所述含有二氧化硅和/或二氧化鈦的膜具有的厚度優(yōu)選小于約
300埃，更優(yōu)選小于100埃。在一些情況中，光催化膜含有二氧化鈦和選自 氮、鉭、銅和二氧化硅的材料。在某些情況中，光催化膜含有鈦和氮。
在其它實(shí)施方案中，光催化涂層從基底往外包括沉積在基底上且厚度 小于約300埃的基膜、沉積在該基膜上且厚度小于約100埃的含有氧化鎢 的膜、和直接沉積在該含有氧化鎢的膜上的含有二氧化鈦的光催化膜。該 含有氧化鎢的膜優(yōu)選具有小于約75埃的厚度。
在一些情況中，光催化涂層包括沉積在下層膜上的光催化膜，該下層 膜含有選自氧化鎢、氧化鈮、氧化鋁和氧化鋯的材料，其中，將含有氧化 鋯或氧化鈮的膜沉積在下層膜之上或之下，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜 是不同于下層膜的材料。下層膜具有的厚度優(yōu)選小于約250埃，更優(yōu)選小 于約75埃。含有氧化鋯或氧化鈮的膜具有的厚度優(yōu)選為約10埃-約20埃。 在一些情況中，將該含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在下層膜之上。在其它 情況中，將含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在下層膜之下。在另外的情況中， 將含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在下層膜之下，且將第二個(gè)含有氧化鋯或 氧化鈮的膜沉積在下層膜之上。在某些情況中，所述涂層還包括沉積在下 層膜之下的基膜，其中，該基膜含有二氧化硅和/或二氧化鈦。
本發(fā)明還提供沉積光催化涂層的方法。在一些實(shí)施方案中，所述方法 包括在玻璃板的主要表面上沉積含有氧化鎢的膜，并直接在該含有氧化鎢 的膜上沉積含有二氧化鈦的光催化膜。優(yōu)選以約15埃-約150埃的厚度來沉 積含有氧化鎢的膜。在一些情況中，該含有氧化鎢的膜是通過提供含有可 濺射材料的濺射鈀來沉積，所述可濺射的材料包括鎢，基本上選自純鎢、 氧化鎢和鎢合金。該含有氧化鎢的膜可以為含有二氧化硅的混合膜，該混 合膜通過共濺射含有鉤的鈀和含有硅、鈦和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的鈀 來沉積。在一些情況下，光催化膜含有氮，該光催化膜通過在含有氮的氣 氛中濺射含有鈦的鈀來沉積。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，具有承載光催化涂層的表面的基底的
示意截面圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，具有承載光催化涂層的表面的 基底的示意截面圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，具有承載光催化涂層的表面的 基底的示意截面圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，具有承載光催化涂層的表面的 基底的示意截面圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案， 一個(gè)表面承載光催化涂層和另 一個(gè)表面承載另外的涂層的基底的示意截面圖6為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，包括具有兩個(gè)涂覆表面的窗玻璃 的多窗格絕緣玻璃裝置的部分?jǐn)嚅_的示意截面圖7為根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，帶有光催化涂層的窗玻璃的部分 斷開透視圖，該窗玻璃安裝在建筑物的外墻上；和
圖8為適用于本發(fā)明的某些方法中的濺射室的示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中，不同附圖中的相同部件具有 相同的附圖標(biāo)記。不一定按比例繪制的附圖描述了所選的實(shí)施方案且并不 欲限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，所給出的實(shí)施例具有 很多變型方式在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的許多實(shí)施方案涉及涂覆的基底。很多類型的基底都適用于本 發(fā)明。在一些實(shí)施方案中，基底10是具有通常相對的第一主表面12和第 二主表面14的板狀基底。例如，該基底可以為透明材料板(即透明板)。 然而，不要求基底是板，也不要求基底是透明的。
該基底可以任選為任何建筑材料的組分。預(yù)期應(yīng)用的實(shí)例包括基底為 窗框(如窗扇或車門窗框)、插板(如鋁插板)、搭帳篷用的板、油布(如 氟碳聚合物油布)、塑料膜(如氟碳塑料膜)、屋頂板、百葉窗(如金屬、 塑料或紙百頁窗)、紙屏風(fēng)(如障子)、欄桿、欄桿柱、或孔罩的實(shí)施方案。 在一個(gè)實(shí)施方案中，基底為瓷磚，如墻面磚、天花板瓷磚或地面磚。在另一個(gè)實(shí)施方案中，基底為玻璃墊塊。各種合適的玻璃墊塊可以從
Saint-Gobain Oberland (Koblenz, Germany)商購獲得。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 基底為聚酯膜、聚乙烯膜、對苯二酸酯膜等。這種性質(zhì)的合適的膜可以從 NipponSodaCo.，Ltd. (Tokyo, Japan)商購獲得。在其它實(shí)施方案中，基底為 圍墻或墻壁，如降低噪聲的圍墻或墻壁。
對于很多應(yīng)用，基底將包括透明(或者至少半透明)材料，如玻璃或 透明塑料。例如，在某些實(shí)施方案中基底為玻璃板(例如窗玻璃)。可以使 用各種己知的玻璃種類，通常優(yōu)選鈉鈣玻璃。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中， 基底為窗戶、天窗、門、浴室門或其它玻璃窗的部分。在一些情況中，基 底為汽車擋風(fēng)玻璃、汽車側(cè)面玻璃、外部或內(nèi)部后視鏡、保險(xiǎn)杠、轂蓋、 風(fēng)擋刮水器、或汽車引擎罩板、側(cè)板、行李箱板或頂板的部分。在其它實(shí) 施方案中，基底為一塊魚缸玻璃、塑料魚缸窗、或者一塊溫室玻璃。在其 它實(shí)施方案中，基底為冰箱板，如冰箱門或窗的部分。
在本發(fā)明中可以使用各種尺寸的基底。通常，使用大面積的基底。某 些實(shí)施方案涉及的基底10的主要尺寸(如長度和寬度)至少約0.5米，優(yōu) 選至少約1米，可能更優(yōu)選至少約1.5米(如約2米-約4米)，且在一些情 況中至少約3米。在一些實(shí)施方案中，基底為長度和/或?qū)挾葹榧s3米-約10 米的巨大玻璃板，如寬度為約3.5米、長度為約6.5米的玻璃板。還預(yù)期使 用長度和/或?qū)挾却笥诩sIO米的基底。
在一些實(shí)施方案中，基底10通常為正方形或長方形玻璃板。在這些實(shí) 施方案中的基底可以具有前面段落和/或下面段落中描述的任何尺寸。在一 個(gè)特定的實(shí)施方案中，基底通常為寬度為約3米-5米如約3.5米和長度為約 6米-約10米如約6.5米的長方形玻璃板。
在本發(fā)明中可以使用各種厚度的基底。在一些實(shí)施方案中，基底10 (可 以任選為玻璃板)的厚度為約l-5mm。某些實(shí)施方案包括厚度為約2.3mm-約4.8mm，可能更優(yōu)選約2.5mm-約4.8mm的基底10。在特定的實(shí)施方案 中，使用厚度約3mm的玻璃板(如鈉鈣玻璃)。在一組實(shí)施方案中，基底 (可以為玻璃、塑料或其它材料)的厚度為約4mm-約20mm。例如，在此 范圍內(nèi)的厚度可以用于魚缸槽(在該情況中，基底可以任選為玻璃的或丙 烯酸的)。當(dāng)基底為浮法玻璃時(shí)，其厚度通常為約4mm-約19mm。在另一組實(shí)施方案中，基底為厚度約0.35mm-約1.9mm的薄板(如玻璃)。此性質(zhì) 的實(shí)施方案可以任選包括為櫥窗玻璃板等的基底10。
參考圖1，顯示了具有承載光催化涂層50的主表面12的透明基底10。 該涂層50包括含有二氧化鈦的光催化膜30和下層膜20。優(yōu)選的是，所述 光催化膜30直接沉積在下層膜20上，并與下層膜20鄰接。
光催化膜30可以含有氧化鈦和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦。在一些實(shí)施 方案中，膜30基本上由二氧化鈦組成。在其它實(shí)施方案中，膜30包含鈦
(如二氧化鈦或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦)和選自氮、鉭、銅、二氧化硅、 鈀、錫、鎢、鈮和鉬的材料。在一些實(shí)施方案中，所述氮、銅、鉭、硅、 二氧化硅、鈀、錫、鴇、鈮或鉬還可以僅是摻雜劑。這種摻雜基存在的量 可以至多5%，例如約2%。
在一些情況中，膜30含有二氧化鈦和氮、二氧化鈦和二氧化硅、二氧 化鈦和銅、二氧化鈦和鉭、二氧化鈦和鈀、二氧化鈦和錫、二氧化鈦和鎢、 二氧化鈦和鈮、或者二氧化鈦和鉬。在其它情況中，膜30含有不足化學(xué)計(jì) 量的氧化鈦和氮、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和二氧化硅、不足化學(xué)計(jì)量的氧 化鈦和銅、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鉭、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鈀、不 足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和錫、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鎢、不足化學(xué)計(jì)量的 氧化鈦和鈮、或者不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鉬。另一個(gè)實(shí)施方案提供了含 有二氧化鈦、二氧化硅和氮的膜30。當(dāng)存在銅時(shí)，銅可以任選被氧化。當(dāng) 膜30含有至少一種所述的另外的物質(zhì)時(shí)，下層可以由任何需要的物質(zhì)形成， 或者完全省略。
當(dāng)提供時(shí)，下層膜20可以任選含有下列物質(zhì)中的一種或多種氧化鎢、 氧化鋁、氧化鈮和/或氧化鋯。在某些實(shí)施方案中，該膜含有選自氧化鎢或 氧化鈮的物質(zhì)。在一些情況中，膜20基本上由氧化鎢或氧化鈮組成。在其 它的實(shí)施方案中，該膜含有選自氧化鋁或氧化鋯的物質(zhì)。在一些情況下， 膜20基本上由氧化鋁或氧化鋯組成。
在一些實(shí)施方案中，膜20為含有氧化鎢和/或氧化鋁和/或氧化鈮和/或 氧化鋯和/或另一種物質(zhì)的混合膜。在某些情況中，膜20為含有二氧化硅、 硅、二氧化鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合膜。例如，這種混 合膜可以含有氧化鎢和二氧化硅、硅、二氧化鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合物，或者氧化鋁與二氧化硅、硅、二氧化鈦、鈦、和/或不 足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合物，或者氧化鈮與二氧化硅、硅、二氧化鈦、 鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合物，或者氧化鋯與二氧化硅、硅、 二氧化鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合物。
當(dāng)提供時(shí)，該混合膜可以為均質(zhì)膜，或者可以為分級膜。在一些實(shí)施 方案中，所提供的分級膜從基底表面往外具有濃度基本上連續(xù)降低的二氧 化硅、硅、二氧化鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和濃度基本上連續(xù) 增加的氧化鎢。在其它實(shí)施方案中，所提供的分級膜從基底表面往外具有 濃度基本上連續(xù)降低的二氧化硅、硅、二氧化鈦、t^、和/或不足化學(xué)計(jì)量 的氧化鈦和濃度基本上連續(xù)增加的氧化鋁。在其它實(shí)施方案中，所提供的 分級膜從基底表面往外具有濃度基本上連續(xù)降低的二氧化硅、硅、二氧化 鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和濃度基本上連續(xù)增加的氧化鈮。在 其它實(shí)施方案中，所提供的分級膜從基底表面往外具有濃度基本上連續(xù)降 低的二氧化硅、硅、二氧化鈦、鈦、和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和濃度基 本上連續(xù)增加的氧化鋯。
下層膜20任選具有小于約250埃、小于約200埃、小于約150埃、小 于約125埃、小于約100埃、或者甚至小于75埃的厚度。 一個(gè)特別的實(shí)施 方案提供了厚度小于65埃(例如50埃以下)的膜20。在一些情況中，膜 20的厚度為約5-約200埃，如約15-約150埃。在某些情況中，膜20的厚 度為25-40埃。
在一些實(shí)施方案中，可以在膜20之下或之上提供薄膜，以改善膜20 的附著性和耐久性。在某些實(shí)施方案中，在膜20之下提供薄膜，且在膜20 之上提供另一個(gè)薄膜。在圖2中，在膜20之上提供膜25a，且在膜20之下 提供膜25b。在一些情況中，所述膜25a和25b的厚度均為約10-約20埃。 膜25a和25b可以含有氧化鋯，且在一些情況中基本上由氧化鋯組成。膜 25a和25b還可以含有氧化鈮，且在一些情況中基本上由氧化鈮組成。在一 些情況中，僅提供膜25a和25b中的一個(gè)。
參考圖3，在一些實(shí)施方案中，光催化涂層50包括沉積在任選的膜20 和基底10之間的膜15。所述膜15可以為含有二氧化硅的基膜，且在一些 情況中基本上由二氧化硅組成。膜15還可以是含有二氧化鈦的基膜，且在一些情況中基本上由二氧化鈦組成。膜15甚至還可以為含有二氧化硅和二
氧化鈦的基膜，且在一些情況中基本上由二氧化硅和鈦組成。膜15優(yōu)選直 接位于膜20之下并與膜20鄰接。在一些情況中，膜15直接沉積在基底上， 且膜20直接沉積在膜15上。膜15可以任選具有小于約300埃的厚度。在 某些實(shí)施方案中，膜15的厚度小于100埃。參考圖4，在一些情況中，在 膜20的上面和下面提供膜25a和25b，使得膜25a與膜15鄰接。所述膜25a 和25b也優(yōu)選含有氧化鋯，并具有約10埃-約20埃的厚度。而且，在一些 情況中，也僅提供膜25a和25b中的一個(gè)。
在一個(gè)特別的實(shí)施方案中，光催化涂層從基底表面向外包括厚度為約 75埃的二氧化硅膜(任選直接沉積在基底上)、直接沉積在所述二氧化硅膜 上且厚度為約25埃的氧化鎢膜、和直接沉積在所述氧化鎢膜上且厚度為約 25-約40埃的二氧化鈦膜。
在另一個(gè)特別的實(shí)施方案中，光催化涂層從基底表面向外包括厚度為 約75埃的二氧化硅膜(任選直接沉積在基底上)、直接沉積在所述二氧化 硅膜上且厚度為約10埃-20埃的第一氧化鋯膜、直接沉積在所述第一氧化 鋯膜上且厚度為約25埃的氧化鎢膜、直接沉積在所述氧化鎢膜上且厚度為 約10埃-約20埃的第二氧化鋯膜、和直接沉積在氧化鎢膜上且厚度為約25 埃-約40埃的二氧化鈦膜。
在另一個(gè)特別的實(shí)施方案中，光催化涂層從基底表面向外包括直接沉 積在基底表面上且厚度為約10埃-約20埃的氧化鈮膜、直接沉積在所述氧 化鈮膜上且厚度為約25埃的氧化鎢膜、和直接沉積在所述氧化鎢膜上且厚 度為約25埃-約40埃的二氧化鈦膜。同樣地，在另一個(gè)實(shí)施方案中，光催 化涂層從基底表面向外包括直接沉積在基底表面上且厚度為約25埃的氧化 鎢膜、直接沉積在所述氧化鎢膜上且厚度為約10埃-約20埃的氧化鈮膜、 和直接沉積在所述氧化鈮膜上且厚度為約25埃-約40埃的二氧化鈦膜。
在一些情況中，在基底的第一主表面上提供光催化涂層50，并在該基 底的相對的主表面上提供另一功能涂層。圖5說明了基底10具有承載光催 化涂層50的第一表面12和承載功能涂層80的第二表面14的實(shí)施方案。 所述功能涂層80可以包括單層膜或多層膜?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的任何 功能涂層。在一些情況中，功能涂層80是低輻射率膜。在某些情況中，涂層80包括具有三層或更多層紅外反射層的低輻射率膜。具有三層或更多層
紅外反射層的合適的低輻射率涂層在美國專利60/725,891中有描述，該專 利的全部教導(dǎo)在本文中并入作為參考。在其它情況中，功能涂層可以為"單 層銀"或"雙層銀"低輻射率涂層。
參考圖6，基底IO可以為部分絕緣玻璃裝置110。通常，絕緣玻璃裝 置110具有由窗玻璃空間800分隔的外窗玻璃10和內(nèi)窗玻璃10'。通常提供 隔離物卯O (可以任選為部分窗框)來分隔窗玻璃10和10'?？梢允褂谜澈?劑700將隔離物固定到每個(gè)窗玻璃的內(nèi)表面上。在一些情況中，還提供端 部密封物600。在示例性實(shí)施方案中，外窗玻璃10具有外表面12和內(nèi)表面 14。內(nèi)窗玻璃10'具有內(nèi)表面16和外表面18。窗玻璃10可以固定在框架(如 窗框)中，使得外表面12暴露于室外環(huán)境。內(nèi)表面14和16都暴露于中空 玻璃裝置的窗玻璃空間800之間的空氣。在一些情況中，在圖6所示的IG 裝置中基底10的外表面12具有光催化涂層50。該涂層50可以為已經(jīng)描述 的任何實(shí)施方案。相同基底IO的內(nèi)表面14可以包括功能涂層80，例如低 輻射率涂層。
圖7示例了基底10 (可以為玻璃窗)為固定在窗框95上(如在建^l物 99的外墻98中)的窗玻璃。在某些應(yīng)用中，根據(jù)任何期望的實(shí)施方案，這 種窗的涂覆的第一表面(即表面12)承載光催化涂層50。在這種性質(zhì)的一 些實(shí)施方案中，涂覆的表面12可以暴露于室外的環(huán)境(和域可能不定期接 觸雨)。
本發(fā)明還提供制備涂覆基底的方法。可以通過各種已知的涂覆技術(shù)來 沉積光催化涂層50的每層膜。合適的涂覆技術(shù)包括，但不限于，化學(xué)氣相 沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、熱解沉積、溶膠凝膠沉積和濺射。 在某些實(shí)施方案中，任選在低溫下(例如將基底保持在約250'C以下，可能 更優(yōu)選低于200。C時(shí))通過濺射來沉積膜。濺射是本領(lǐng)域公知的。
本發(fā)明還提供制備涂覆基底的設(shè)備。圖8描述了可用于沉積本發(fā)明的 光催化涂層的示例性磁控濺射室200。磁控濺射室和有關(guān)的設(shè)備可以從各種 來源(例如Leybold)商購得到。有用的磁控濺射技術(shù)和設(shè)備在授予Chapin 的美國專利4，166，018中有描述，該專利的全部教導(dǎo)在本文中并入作為參考。 在圖8中描述的濺射室200包括基板(或"底板")220、多個(gè)側(cè)壁202、和頂板(或者"頂蓋"或"蓋子")230，它們一起圍成濺射空腔202。兩個(gè)上部耙280a和280b固定在基底行程路線45之上。在膜沉積的過程中將基底10沿著基底行程路線45輸送，任選在多個(gè)間隔分離的輸送輥210上。在圖8中，提供了兩個(gè)上部靶，不過這不是必需的。例如，這些靶或者可以為位于基底行程路線下方的下部靶，并適用于在基底的底部表面上沉積光催化涂層。在一些實(shí)施方案中，在濺射沉積光催化涂層的至少一層膜的同時(shí)，將另一層膜濺射在基底的另一側(cè)上，即使用雙向?yàn)R射室。雙向?yàn)R射室在美國專利09/868,542、 10/911,155和10/922,719中有描述，這些專利的全部教導(dǎo)在本文中并入作為參考?；蛘?，在各室中可以使用單個(gè)上部靶或下部靶。此外，該室可以包括一個(gè)或多個(gè)上部平面靶和/或下部平面靶，不過這里顯示的是圓筒形靶。
通過濺射來進(jìn)行涂覆時(shí)，可以任選在進(jìn)行濺射的同時(shí)保持基底的溫度低于約25(TC，更優(yōu)選低于200°C (例如不對基底補(bǔ)充加熱)。在這種情況下，可以任選濺射沉積涂層而沒有任何用于傳送能量給生長中的膜的補(bǔ)充手段(例如沒有任何對基底的加熱，除了常規(guī)濺射的等離子和離子轟擊通常發(fā)生的之外)。在其它情況下，通過包括補(bǔ)充加熱(或其它補(bǔ)充能量傳送)的濺射沉積技術(shù)來沉積涂層50的一層或多層膜?；蛘撸梢酝ㄟ^對涂層操作離子槍并加速離子對沉積的涂層50進(jìn)行離子處理(例如以增強(qiáng)涂層的低維護(hù)性能)。在一些情況下，這是在光催化膜包含二氧化鈦和一種或多種上述材料的實(shí)施方案中進(jìn)行的。
在某些實(shí)施方案中，提供了沉積光催化涂層50的方法，該方法包括在基底(如玻璃板)的主表面上沉積下層膜，然后直接在所述下層膜上沉積含有二氧化鈦的光催化膜。在光催化膜基本上由二氧化鈦組成的情況中，可使用如圖8所示的濺射室，且靶280a和280b均可以含有鈦。在一些情況下，靶為金屬鈦靶，并使用氧化氣氛(任選包括一些氮)來濺射含有二氧化鈦的膜。在其它情況下，靶為氧化鈦靶，并在室中使用惰性氣氛(任選含有少量氧和/或氮)。在其它情況中，靶為不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦靶，并在室中使用惰性氣氛(任選含有少量氧和/或氮)。
在光催化膜為含有二氧化鈦和另一種材料的膜的情況下，可以任選使用共濺射方法。例如，其中一個(gè)靶280a或280b可以任選含有鈦而另一個(gè)靶含有另一種材料。在一些情況中，所述另一個(gè)靶含有銅，因此所得到的膜含有二氧化鈦和銅(該銅任選被氧化)。在其它情況中，另一個(gè)靶含有硅，因此所得到的膜含有二氧化鈦和二氧化硅。含有硅的靶可以為純硅靶，并將氧化氣氛(任選還含有一些氮)引入室中。含有硅的靶或者可以為氧化硅靶，使得該耙可以在惰性(或微氧化和/或微氮化)氣氛中濺射。在其它情況中，另一個(gè)靶含有鈀，因此得到的膜含有二氧化鈦和鈀。在其它情況中，另一個(gè)靶含有錫，因此所得到的膜含有二氧化鈦和錫。在其它情況中，另一個(gè)靶含有鎢，因此所得到的膜含有二氧化鈦和鎢。在其它情況中，另一個(gè)靶含有鈮，因此所得到的膜含有二氧化鈦和鈮。在其它情況中，另一個(gè)靶含有鉬，因此所得到的膜含有二氧化鈦和鉬。
在光催化膜為包含二氧化鈦、二氧化硅和氮的混合膜的情況下，其中
一個(gè)耙280或280b可以含有鈦(和/或氧化鈦)而另一個(gè)靶可以含有硅(和
/或氧化硅)。接著可以在室中使用含氮的氣氛。不使用用于混合膜實(shí)施方案的共濺射方法，每個(gè)靶可以含有鈦和至少一種選自硅和銅的另外的材料。
另外，在將氮引入膜30中的任何實(shí)施方案中，沉積氣氛可以含有氮。
而且，在光催化涂層為混合膜的情況中，可以使用濺射合金靶的方法。例如，靶280a和280b中的一個(gè)或兩個(gè)可以為合金靶。合金靶可以為選自以下的合金鈦和銅、鈦和鉭、鈦和硅、鈦和鈀、鈦和錫、鈦和鎢、鈦和鈮、鈦和鉬、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和銅、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鉭、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和硅、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鈀、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和錫、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鎢、不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和f尼、或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦和鉬。在一些情況中，在耙中鈦或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的量比另一種材料的量高。在一些情況中，在靶中的鈦或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦與另一種材料簡單摻雜。還可在反應(yīng)性氣氛如氧化或氮化氣氛中濺射合金靶。在合金靶含有不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的情況下，可以在惰性氣氛、微氧化氣氛或微氮化氣氛中濺射該靶。
在某些實(shí)施方案中，提供了沉積下層膜20的方法。該方法包括在基底(例如玻璃板)的主表面上沉積下層膜?？梢允褂萌鐖D8中所示的濺射室。在下層膜20基本上由氧化鎢、氧化鋁、氧化鈮或氧化鋯組成的情況下，靶280a和280b可以各自含有鎢、鋁、鈮或鋯。在一些情況下，在氧化氣氛(任選含有一些氮)中使用金屬鎢靶、金屬鋁靶、金屬鈮靶或金屬鋯靶。在其它情況中，在惰性氣氛(任選在室中使用含有少量氧和/或氮的惰性氣氛)中靶為氧化鎢靶、氧化鋁靶、氧化鈮靶或氧化鋯靶。
在下層膜為混合膜的情況下，可以任選使用共濺射方法。例如，其中
一個(gè)靶280a或280b可以任選含有鎢、鋁、鈮或鋯，同時(shí)另一個(gè)靶含有另一種材料。在一些情況中， 一個(gè)靶含有金屬鎢、金屬鋁、金屬鈮、或金屬鋯，而另一個(gè)耙含有硅、鈦、或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦，并且兩個(gè)耙都在氧化氣氛(任選含有一些氮)中共濺射。在其它情況中， 一個(gè)靶含有氧化鎢、氧化鋁、氧化鈮或氧化鋯，而另一個(gè)靶含有氧化硅、氧化鈦或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦，且兩個(gè)靶都在惰性氣氛(任選在室中使用含有少量氧或氮的惰性氣氛)中共濺射。
此外，在下層膜為混合膜的情況中，可以使用濺射合金靶的方法。例如，耙280a和280b中的一個(gè)或兩個(gè)可以為合金耙。該合金耙可以為選自以下的合金鎢和鈦、鉤和硅、鎢和不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦、鋁和鈦、鋁和硅、鋁和不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦、鈮和鈦、鈮和硅、鈮和不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦、鋯和鈦、鋯和硅、以及鋯和不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦。在氧化氣氛(任選含有一些氮)中濺射合金靶。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的同時(shí)，還應(yīng)該理解的是在不背離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求的范圍的情況下可以對本發(fā)明作出各種變化、適應(yīng)和修改。
權(quán)利要求
1、一種透明基底，在該基底上提供有光催化涂層，所述涂層包括直接沉積在下層膜上的光催化膜，所述下層膜含有選自氧化鎢和氧化鈮的材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底，其中，所述光催化膜含有二氧化鈦和選自氮、銅、鉭、二氧化硅、鈀、錫、鉭、鈮和鉬的材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基底，其中，所述選自氮、銅、鉭、二氧化硅、鈀、錫、鎢、鈮和鉬的材料為摻雜劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基底，其中，所述光催化膜含有二氧化鈦和鎢摻雜劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底，其中，所述下層膜的厚度小于約250埃。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基底，其中，所述下層膜的厚度小于約75埃。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基底，其還包括沉積在所述下層膜之下的基膜，其中該基膜含有二氧化硅和/或二氧化鈦。
8、 一種透明基底，在該基底上提供有光催化涂層，所述涂層包括直接位于含有氧化鎢的膜之上的光催化膜，所述光催化膜含有二氧化鈦。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述含有氧化鉤的膜基本上由氧化鎢組成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述含有氧化鎢的膜為含有二氧化硅、硅、二氧化鈦、鈦和/或不足化學(xué)計(jì)量的氧化鈦的混合膜。
11、根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述含有氧化鎢的膜的厚度為約15埃-約150埃。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述含有氧化鎢的膜直接位于含有二氧化硅和/或二氧化鈦的膜之上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的基底，其中，所述含有二氧化硅和/或二氧化鈦的膜的厚度小于約300埃。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的基底，其中，所述含有二氧化硅和/或二氧化鈦的膜的厚度小于約100埃。
15、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述光催化膜含有二氧化鈦和選自氮、銅、鉭、二氧化硅、鈀、錫、鎢、鈮和鉬的材料。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的基底，其中，所述選自氮、銅、鉭、二氧化硅、鈀、錫、鉤、鈮和鉬的材料為摻雜劑。
17、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的基底，其中，所述光催化膜含有鈦和氮。
18、 一種透明基底，在該基底上提供有光催化涂層，所述涂層從基底向外包括沉積在該基底之上且厚度小于約300埃的基膜、沉積在所述基膜之上且厚度小于約100埃的含有氧化鎢的膜、和直接沉積在所述含有氧化鎢的膜之上的含有二氧化鈦的光催化膜。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的基底，其中，所述含有氧化鎢的膜的厚度小于約75埃。
20、 一種沉積光催化涂層的方法，所述方法包括在玻璃板的主表面上沉積含有氧化鎢的膜，并直接在所述含有氧化鎢的膜之上沉積含有二氧化鈦的光催化膜。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，以約15埃-約150埃的厚度來沉積所述含有氧化鎢的膜。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述含有氧化鎢的膜通過提供含有可濺射材料的濺射靶來沉積，所述可濺射材料含有鎢，并選自純鎢、氧化鎢和鉤合金。
23、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述含有氧化鎢的膜為含有二氧化硅的混合膜，所述混合膜通過共濺射含有鎢的靶和含有硅的靶來沉積。
24、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述光催化膜含有氮，該光催化膜通過在含有氮的氣氛中濺射含有鈦的靶來沉積。
25、 一種透明基底，在該基底上提供有光催化涂層，所述涂層包括在下層膜上沉積的光催化膜，所述下層膜包含選自氧化鎢、氧化鈮、氧化鋁和氧化鋯的材料，其中，將含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在所述下層膜之上或之下，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜為與下層膜不同的材料。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的基底，其中，所述下層膜的厚度小于約250埃。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其中，所述下層膜的厚度小于約75埃。
28、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其中，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜的厚度為約10埃-約20埃。
29、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其中，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在所述下層膜之上。
30、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其中，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在所述下層膜之下。
31、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其中，所述含有氧化鋯或氧化鈮的膜沉積在所述下層膜之下，并且其中將含有氧化鋯或氧化鈮的第二膜沉積在所述下層膜之上。
32、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的基底，其還包括沉積在所述下層膜之下的基膜，其中所述基膜含有二氧化硅和/或二氧化鈦。
全文摘要
本發(fā)明提供承載光催化涂層的基底。在一些實(shí)施方案中，所述涂層包括沉積在含有氧化鎢、氧化鋁、氧化鈮或氧化鋯的層之上的光催化膜，該光催化膜含有二氧化鈦?；蛘?，該光催化膜可以含有二氧化鈦和選自氮、鉭、銅和二氧化硅的材料。本發(fā)明還提供了沉積該涂層的方法。
文檔編號C03C17/34GK101466649SQ200780021459
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者A·J·克里斯科, K·伯羅斯, K·米利 申請人:卡迪奈爾鍍膜玻璃公司