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図面 (8)

課題・解決手段

所望の光触媒活性ベルおよび透明性を示す光触媒組成物および要素を作製する方法。

概要

背景

可視光によって活性化される光触媒は、自浄化、空気及び水の精製並びに通常、配置後再生不能エネルギーコストを全く伴わない多数のその他の興味深い適用のために配置することができる。これは、光触媒が、太陽放射又は室内及び屋外照明のような周囲で利用可能な光を使用して汚染物質染料揮発性有機化合物及びNOxのような)を分解できるためである。UVを含まない室内照明LED及びOLEDのような)の予想される迅速な採用に伴って、室内適用において、例えば、家庭内の、公共の及び商業的空間の室内空気の、特に、航空機公共建築物などのような密閉された領域中の室内空気の清浄において、可視光によって活性化される光触媒を配置する方法を見出すことは重要である。さらに、抗菌表面及び自浄化材料のさらなる適用は、飲食物提供サービス輸送健康管理及びホスピタリティー部門において広い適用性を有し得る。

一般に、光触媒コーティングは、主に、ベースとなる光触媒材料の低い固有の活性ならびによく使用されるバインダーとのその不適合性のために低い光触媒活性を示す。したがって、所望の光触媒レベルおよび透明性を示す光触媒コーティングおよび/または層が必要である。

概要

所望の光触媒活性レベルおよび透明性を示す光触媒組成物および要素を作製する方法。

目的

コーティングおよび/または担持される元素は、含浸(2011年にオンライン公開された、Liu、M.、Qiu、X.、Miyauchi、M.およびHashimoto、K.、Cu(II)酸化物Amorphous NanoClusters Grafted Ti3+ Self−Doped TiO2: An Efficient Visible Light Photocatalyst. Chemistry of Materials)、光還元(Abeら、Journal of the American Chemical Society、130(25):7780〜7781頁、2008年)および/またはスパッタリングのような合成後方法論によって提供する

効果

実績

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請求項1

スパッタリングガス雰囲気において、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の非光触媒供給源をターゲット材料スパッタリングすることによって、光触媒組成物薄層を形成する工程を含む、コーティングされた物品を製造する方法。

請求項2

前記光触媒供給源が、少なくとも1種のスズ供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記少なくとも1種のスズ供給源が、SnO2およびSn金属から選択される、請求項2に記載の方法。

請求項4

前記光触媒供給源が、少なくとも1種のタングステン供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項5

前記少なくとも1種のタングステン供給源が、WO3およびW金属から選択される、請求項4に記載の方法。

請求項6

前記少なくとも1種の非光触媒供給源が、金属を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

前記金属が銅である、請求項6に記載の方法。

請求項8

前記薄層が、実質的に連続する、前記少なくとも1種の光触媒供給源から形成された第1の層と、前記少なくとも1種の非光触媒供給源から形成された第2の層を含み、ここで、前記少なくとも1種の光触媒供給源が、少なくとも1種のスズ供給源を含み、かつ、前記少なくとも1種の非光触媒供給源が、少なくとも1種の金属供給源を含み、また、前記第2の層が、前記第1の層の頂部に直ちに形成されている、請求項1に記載の方法。

請求項9

前記第1の層が、約20nm〜約200nmの厚みを有する、請求項8に記載の方法。

請求項10

前記第2の層の容量に対する前記第1の層の容量の比率が、約1から約100または約3から約20である、請求項8または9に記載の方法。

請求項11

前記第2の層の容量に対する前記第1の層の容量の比率が、約5から約10である、請求項10に記載の方法。

請求項12

前記非光触媒供給源が、銅を含む、請求項8、9、10または11に記載の方法。

請求項13

前記薄層が、前記少なくとも1種の光触媒供給源および前記少なくとも1種の非光触媒供給源から形成された同時スパッタリングされた層を含み、ここで、前記少なくとも1種の光触媒供給源は、少なくとも1種のスズ供給源を含み、前記少なくとも1種の非光触媒供給源は、少なくとも1つの金属供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項14

前記少なくとも1種の非光触媒供給源が、助触媒供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項15

前記少なくとも1種の助触媒供給源が、CeO2を含む、請求項10に記載の方法。

請求項16

前記スパッタリングガス雰囲気が、アルゴンを含む、請求項1に記載の方法。

請求項17

前記スパッタリングガス雰囲気が、酸素をさらに含む、請求項12に記載の方法。

請求項18

前記薄層が、前記少なくとも1種の光触媒供給源から形成された第1の層および前記少なくとも1種の非光触媒供給源から形成された第2の層を含み、ここで、前記少なくとも1種の光触媒供給源は、少なくとも1種のタングステン供給源を含み、かつ、前記少なくとも1種の非光触媒供給源は、少なくとも1種の助触媒供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項19

前記薄層が、前記少なくとも1種の光触媒供給源および前記少なくとも1種の非光触媒供給源から形成された同時スパッタリングされた層を含み、ここで、前記少なくとも1種の光触媒供給源は、少なくとも1種のタングステン供給源を含み、かつ、前記少なくとも1種の非光触媒供給源は、少なくとも1種の助触媒供給源を含む、請求項1に記載の方法。

請求項20

光触媒対CeO2のモル比が、約1:1である、請求項11に記載の方法。

請求項21

光触媒対CeO2のモル比が、約4:1である、請求項11に記載の方法。

請求項22

基板を、室温から500℃の間の温度で加熱する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項23

基板を、10秒から2時間の間の時間加熱する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。

請求項24

スズを含む光触媒層および銅を含む非光触媒材料を含み、前記非光触媒材料の一部が、前記光触媒層と直接接触しており、前記光触媒層および前記非光触媒材料が、約3から約50の容量比を有する、光触媒材料

請求項25

前記光触媒層が、SnO2を含む、請求項24に記載の光触媒材料。

請求項26

前記非光触媒材料が、銅金属を含む、請求項24または25に記載の光触媒材料。

請求項27

請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22または23に記載の方法によって得られるコーティングされた物品。

背景技術

0001

可視光によって活性化される光触媒は、自浄化、空気及び水の精製並びに通常、配置後再生不能エネルギーコストを全く伴わない多数のその他の興味深い適用のために配置することができる。これは、光触媒が、太陽放射又は室内及び屋外照明のような周囲で利用可能な光を使用して汚染物質染料揮発性有機化合物及びNOxのような)を分解できるためである。UVを含まない室内照明LED及びOLEDのような)の予想される迅速な採用に伴って、室内適用において、例えば、家庭内の、公共の及び商業的空間の室内空気の、特に、航空機公共建築物などのような密閉された領域中の室内空気の清浄において、可視光によって活性化される光触媒を配置する方法を見出すことは重要である。さらに、抗菌表面及び自浄化材料のさらなる適用は、飲食物提供サービス輸送健康管理及びホスピタリティー部門において広い適用性を有し得る。

0002

一般に、光触媒コーティングは、主に、ベースとなる光触媒材料の低い固有の活性ならびによく使用されるバインダーとのその不適合性のために低い光触媒活性を示す。したがって、所望の光触媒レベルおよび透明性を示す光触媒コーティングおよび/または層が必要である。

発明が解決しようとする課題

0003

光触媒、非光触媒および/または助触媒を含む光触媒組成物は、種々の光触媒適用にとって有用であり得る。さらに、助触媒は、光触媒と助触媒の組合せが、光触媒単独より活性であるよう、光触媒の光触媒活性を改善することができる。さらに、光触媒材料助触媒を光触媒コーティングに組み込むことは、コーティング材料の透明性および光触媒活性を改善するのに役立ち得る。

課題を解決するための手段

0004

一部の実施形態は、スパッタリングガス雰囲気において、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の非光触媒供給源をターゲット材料スパッタリングすることによって、光触媒組成物の薄層を形成する工程を含む、コーティングされた物品を製造する方法を包含する。

0005

一部の実施形態は、ここに記載される方法によって得られるコーティングされた物品を包含する。

0006

一部の実施形態は、スズを含む光触媒層および銅を含む非光触媒材料を含み、前記非光触媒材料の一部は、前記光触媒層と直接接触している、光触媒材料を包含する。一部の光触媒材料については、光触媒層および非光触媒材料は、約1から約100または約3から約50である容量比を有する。

0007

一部の実施形態では、光触媒は、Ti系であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、可視光に対して応答性であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、二酸化チタン、ドープされた酸化チタンまたは複合酸化チタン材料粉末であり得る。

0008

一部の実施形態では、光触媒は、W系であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、可視光に対して応答性であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、酸化タングステン、ドープされた酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材粉末であり得る。

0009

一部の実施形態では、光触媒は、Sn系であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、可視光に対して応答性であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、酸化スズ、ドープされた酸化スズ粉末または酸化スズ複合材料粉末であり得る。

0010

一部の実施形態では、光触媒は、Sn系、W系および/またはTi系の材料の任意の組合せまたは混合物であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、可視光に対して応答性であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、少なくとも1種の酸化スズ、ドープされた酸化スズ粉末または酸化スズ複合材料粉末の組合せであり得る。一部の実施形態では、光触媒は、少なくとも1種の酸化スズ、ドープされた酸化スズ粉末または酸化スズ複合材料粉末および少なくとも1種の二酸化チタン、ドープされた酸化チタンまたは複合酸化チタン材料粉末の組合せであり得る。一部の実施形態では、光触媒は、少なくとも1種の酸化スズ、ドープされた酸化スズ粉末または酸化スズ複合材料粉末および少なくとも1種の酸化タングステン、ドープされた酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材料粉末の組合せであり得る。一部の実施形態では、光触媒は、酸化タングステン、ドープされた酸化タングステン粉末または酸化タングステン複合材料粉末のうち少なくとも1種および二酸化チタン、ドープされた酸化チタンまたは複合酸化チタン材料粉末のうち少なくとも1種の組合せであり得る。

0011

一部の実施形態は、前記の光触媒組成物を含む光触媒層を含む。一部の実施形態は、さらに基板を含み、光触媒材料の少なくとも一部は基板と接触する。

0012

一部の実施形態は、少なくとも1種の光触媒材料と、少なくとも1種の金属および/または助触媒を含む透明光触媒組成物を含む。一部の実施形態では、光触媒材料および助触媒は、互いに約0.75内の屈折率を有する。

0013

一部の実施形態は、前記の組成物を形成する工程および組成物を基板に適用する工程を含む、光触媒層を作製する方法を含む。

0014

一部の実施形態では、コーティングされた物品を製造する方法が提供され、当該方法は、スパッタリングガス雰囲気において、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の非光触媒供給源をターゲット材料としてスパッタリングすることによって、基板上に光触媒組成物の薄層を形成する工程を含む。一部の実施形態では、薄層は、基板表面にわたって実質的に均一である。一部の実施形態では、薄層は、基板表面にわたって実質的に連続している。一部の実施形態では、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の非光触媒供給源は、結果として得られる薄層において密接に組み合わされる。一部の実施形態では、光触媒対非光触媒または金属のモル比は、約1:1[50%対50%]である。一部の実施形態では、光触媒対非光触媒または金属のモル比は、約4:1[80%対20%]であり得る。一部の実施形態では、光触媒供給源は、少なくとも1種のスズ供給源を含む。一部の実施形態では、少なくとも1種のスズ供給源は、SnO2およびSn金属から選択される。一部の実施形態では、光触媒供給源は、タングステン供給源を含む。一部の実施形態では、タングステン供給源は、WO3およびW金属から選択され得る。一部の実施形態では、非光触媒供給源は、金属を含み得る。一部の実施形態では、金属は、銅であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、酸化スズであり、金属は銅である。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のスズ供給源から形成される第1の層および少なくとも1種の金属供給源から形成される第2の層を含み得る。一部の実施形態では、第1の層および第2の層の少なくとも一方または両方が、基板表面にわたって実質的に均一であり、および/または連続している。一部の実施形態では、第1の層の少なくとも一部は、第2の層の少なくとも一部と直接接触している。一部の実施形態では、第1および第2の層の間に位置する層または材料は、実質的にない。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のスズ供給源および少なくとも1種の金属供給源から形成された同時スパッタリングされた層を含むこともある。一部の実施形態では、同時スパッタリングされた層は、基板表面にわたって、実質的に均一であり、および/または連続している。一部の実施形態では、同時スパッタリングされた層中の、少なくとも1種のスズ供給源および少なくとも1種の金属供給源は、結果として得られる同時スパッタリングされた層において密接に組み合わされる。一部の実施形態では、少なくとも1種の非光触媒供給源は、助触媒供給源を含むこともある。一部の実施形態では、少なくとも1種の助触媒供給源は、CeO2および/またはIn2O3を含み得る。一部の実施形態では、スパッタリングガス雰囲気は、不活性ガスを含み得る。一部の実施形態では、不活性ガスは、アルゴンであり得る。一部の実施形態では、スパッタリングガス雰囲気は、酸素を含み得る。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のタングステン供給源から形成される第1の層および少なくとも1種の助触媒供給源から形成される第2の層を含み得る。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のタングステン供給源および少なくとも1種の助触媒供給源から形成される同時スパッタリングされた層を含み得る。一部の実施形態では、光触媒対CeO2のモル比は、約1:1[50%対50%]である。一部の実施形態では、光触媒対CeO2のモル比は、約4:1[80%対20%]であり得る。一部の実施形態では、基板は、室温から500℃の間の温度で加熱することができる。一部の実施形態では、基板は、約10秒から約2時間の間の時間、加熱することができる。一部の実施形態では、空気または水を浄化する方法が提供され、方法は、本明細書において記載される光触媒組成物の存在下で空気または水を光に曝露する工程を含む。一部の実施形態では、光触媒組成物は、空気または水中の汚染の約50%超を除去できる。

0015

一部の実施形態は、スパッタリングガス雰囲気下で、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の金属または助触媒供給源をターゲット材料としてスパッタリングすることによって、基板上に光触媒組成物の薄層を形成する工程を含む、コーティングされた物品を製造する方法を含む。一部の実施形態では、光触媒供給源は、SnO2および/またはスズ(Sn)金属、WO3および/またはタングステン(W)金属、および/またはTiO2および/またはチタン金属である。一部の実施形態では、金属供給源は、Cuである。一部の実施形態では、助触媒供給源は、CeO2である。

0016

一部の実施形態は、光触媒、CeO2および分散媒を含む分散液を作製する工程を含み、ここで、光触媒およびCeO2それぞれの屈折率が互いに0.75内であり、光触媒対CeO2のモル比が1〜99モル%光触媒から99〜1モル%CeO2の間であり、分散液が、約2〜50重量%の固体材料を有する、光触媒層を作製する方法を包含する。分散液を、基板に適用し、十分な温度で、分散液から実質的にすべての分散媒を蒸発させる時間の長さの間加熱する。

0017

一部の実施形態は、本明細書において記載される光触媒組成物の存在下で空気または水を光に曝露させる工程を含む、空気または水を浄化する方法を包含する。

0018

一部の実施形態は、本明細書において記載される光触媒組成物の存在下で、汚染物質を含む材料を光に曝露させる工程を含む、汚染物質を除去する方法を包含する。

0019

これらおよびその他の実施形態を本明細書においてより詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0020

図1は、光触媒コーティングの一実施形態の図式表示である。

0021

図2は、光触媒コーティングされた表面の一実施形態の図式表示である。

0022

図3は、光触媒コーティングされた表面を製造するスパッタリング装置の図式表示である。

0023

図4は、光触媒コーティングされた表面の一実施形態の図式表示である。

0024

図5は、光触媒コーティングされた表面の一実施形態の図式表示である。

0025

図6は、光触媒コーティングされた表面の一実施形態の図式表示である。

0026

図7は、本明細書において記載される一実施形態の抗菌活性グラフ表示である。

0027

光触媒は、紫外または可視光などの光に対する曝露の結果としての化学反応の速度を活性化または変更することができる任意の材料を含む。一部の実施形態では、光触媒材料は、紫外または可視光を吸収する、固体無機半導体などの無機固体であり得る。いくつかの材料については、光触媒作用は、電磁放射の吸収によって光触媒の大部分において生じる電子正孔対から光触媒の表面に形成される反応性種還元および酸化を行うことができる)に起因し得る。一部の実施形態において、光触媒は、通常の水素電極と比較して、約1eV〜約0eV、約0eV〜約−1eVまたは約−1eV〜約−2eVのエネルギーを有する導電帯を有する。いくつかの光触媒は、通常の水素電極と比較して、約3eV〜約3.5eV、約2.5eV〜約3eVまたは約2eV〜約3.5eVまたは約3.5eV〜約5.0eVのエネルギーを有する価電子帯を有することもある。

0028

伝統的に、光触媒は、紫外領域、すなわち、380nm未満の波長における光によってのみ活性化され得る。これは、ほとんどの半導体の広いバンドギャップ(>3eV)のためである。しかし、近年、材料を適宜選択することまたは既存の光触媒を修飾することによって、可視光光触媒が合成された(Asahiら、Science、293:269〜271頁、2001年およびAbeら、Journal of the American Chemical Society、130(25):7780〜7781頁、2008年)。可視光光触媒は、可視光、例えば、少なくとも約380nmの波長など、通常、肉眼のヒトの眼によって見ることができる光によって活性化される光触媒を含む。可視光光触媒はまた、可視波長に加えて、380nm未満の波長のUV光によっても活性化され得る。いくつかの可視光光触媒は、可視範囲の光に対応するバンドギャップ、例えば、約1.5eV超、約3.5eV未満、約1.5eV〜約3.5eV、約1.7eV〜約3.3eVまたは1.77eV〜3.27eVのバンドギャップを有することもある。

0029

いくつかの光触媒は、約1.2eV〜約6.2eV、約1.2eV〜約1.5eVまたは約3.5eV〜約6.2eVのバンドギャップを有することもある。

0030

いくつかの光触媒は、TiO2、ZnO、WO3、SnO2、In2CO3などといった酸化物半導体およびその修飾を含む。考慮される修飾として、ドーピングおよび/または担持が挙げられる。複合酸化物(SrTiO3、BiVO4)およびいくつかの硫化物CdS、ZnS)、窒化物(GaN)およびいくつかのオキシ窒化物(例えば、ZnO:GaN)のようなその他の材料も、光触媒特性を示すことができる。光触媒は、固体反応燃焼、ソルボサマル合成、火炎熱分解プラズマ合成化学蒸着物理蒸着ボールミリングおよび高エネルギー粉砕を含めた種々の方法によって当業者によって合成され得る。

0031

一部の実施形態では、光触媒は、酸化物半導体であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、チタン(Ti)化合物であり得る。一部の実施形態では、光触媒は、タングステン(W)化合物であり得る。一部の実施形態では、それぞれのTiまたはW化合物は、それぞれの酸化物オキシ炭化物、オキシ窒化物、オキシハロゲン化物ハロゲン化物、塩、ドープされたかまたは担持された化合物であり得る。一部の実施形態では、それぞれのTiまたはW化合物は、TiO2、WO3またはTi:Snのモル比が、約90:10〜約80:20または約87:13であるTi(O,C,N)2:SnなどのTi(O,C,N)2:Snであり得る。一部の実施形態では、それぞれのTiまたはW化合物は、ナノ粉末ナノ粒子およびまたはそれを含む層であり得る。一部の実施形態では、光触媒として、ZnO、ZrO2、SnO2、CeO2、SrTiO3、BaTiO3、In2O3、CuxO、Fe2O3、ZnS、Bi2O3、BiVO4を挙げることができる。

0032

任意の有用な量の光触媒が使用され得る。一部の実施形態において、光触媒材料は、組成物の少なくとも約0.01モル%および100モル%未満である。一部の実施形態において、光触媒材料は、組成物の約20モル%〜約80モル%、約30モル%〜約70モル%、約40モル%〜約60モル%または約50モル%である。

0033

SnO2、TiO2およびWO3化合物、例えば、ナノ粉末は、熱プラズマ直流高周波誘導結合プラズマ(RF−ICP)を含む)、ソルボサーマル、固体反応、熱分解(噴霧および火炎)および燃焼を含めた多数の異なる方法によって調製され得る。参照によりその全文が本明細書に援用されている米国特許第8,003,563号明細書に記載されるような高周波誘導結合プラズマ(例えば、熱的)法は、低汚染(電極なし)および高い製造率および気体液体または固体形態いずれかでの前駆体の容易な適用のために有用であり得る。それ故に、高周波誘導結合プラズマプロセスは、好ましいものであり得る。例えば、WO3ナノ粉末を調製する場合には、水中のメタタングステン酸アンモニウム液体分散液(水中の5〜20重量%固体)が、二流体噴霧器を使用してプラズマ体積中に噴霧され得る。好ましくは、前駆体は、水中約20重量%固体まで存在することができる。プラズマは、アルゴン、窒素および/または酸素ガスを用いて約25kWプレート電力で操作され得る。次いで、プラズマからの凝縮蒸気から形成される粒子を、フィルタ回収することができる。一部の実施形態では、粒子表面積は、BETを用いて測定して、約1m2/g〜約500m2/g、約15m2/g〜30m2/gまたは約20m2/gに及ぶ。一部の実施形態では、得られたWO3を、約200℃〜約700℃または約300℃〜約500℃に熱することがある。

0034

一部の実施形態において、光触媒に少なくとも1種の天然に存在する元素、例えば、非貴ガス元素をドープすることができる。ドープされる元素は、一般に合成中に添加される前駆体として提供され得る。ドープされる元素は、例えば、その結晶格子内の被定義位置内で置換されるように、または別様に、結晶内に格子間に含まれるように、TiまたはW化合物の結晶格子中に組み込まれている元素であり得る。一部の実施形態において、Li、Na、K、Csを含めたアルカリ金属;Mg、Ca、Sr、Baを含めたアルカリ土類金属;Fe、Cu、Zn、V、Ti(W系化合物のための)、W(Ti系化合物のための)、Mo、Zr、Nb、Cr、CoおよびNiを含めた遷移金属ランタニドおよびアクチニド金属;ハロゲン;B、Al、Ga、InおよびTlを含めた第III族元素(元素が原子番号順に並べられた、ドミトリ・メンデレーエフ(Dmitri Mendeleev)/ロータル・マイヤー(Lothar Meyer)型の現代周期表から)、Ca、Si、Ge、Snを含めた第IV族元素;N、P、Biを含めた第V族元素;ならびにSおよびSeを含めた第VI族元素をはじめとする1種以上の元素からドーパントを選択することができる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)は、In2O3でドープされたSnO2と考えることができる。一部の実施形態では、光触媒に、C、N、S、F、Sn、Zn、Mn、Al、Se、Nb、Ni、Zr、CeおよびFeから選択される少なくとも1種の元素をドープすることができる。一部の実施形態では、光触媒は、自己ドーピング型であることがあり、例えば、TiO2マトリックス中にTi4+の代わりにTi3+があることがある。適切にドープされた光触媒材料の詳細は、参照によりその全文が本明細書に援用される米国特許仮出願第61/587,889号明細書に示されている。

0035

一部の実施形態では、光触媒材料は、n型UV光触媒材料、n型可光光触媒材料、p型UV光触媒材料および/またはp型可視光触媒材料のうち1種以上を含み得る。一部の実施形態では、n型可視バンドギャップ半導体は、任意選択で、WO3、Ti(O,C,N)2:SnまたはCeO2であり得る。一部の実施形態において、n型UV光触媒材料は、任意選択で、CeO2、TiO2、SnO2、SrTiO3、ATaO3、ANbO3などであり得る;A=アルカリ金属イオン、例えば、Aは、Ca、Baおよび/またはSrであり得る。一部の実施形態では、p型可視バンドギャップ半導体は、任意選択で、SiC、CuMO2、M=Al、Crであり得る。一部の実施形態において、p型UV光触媒材料は、任意選択で、ZnlrO2、ZnRhO2、CuO、NiO、Mn2O3、Co3O4および/またはFe2O3であり得る。

0036

一部の実施形態では、光触媒に、少なくとも1種の非光触媒材料をコーティングおよび/または担持させることができる。一部の実施形態では、光触媒に、少なくとも1種の金属をコーティングおよび/または担持させることができる。コーティングおよび/または担持される元素は、含浸(2011年にオンライン公開された、Liu、M.、Qiu、X.、Miyauchi、M.およびHashimoto、K.、Cu(II)酸化物Amorphous NanoClusters Grafted Ti3+ Self−Doped TiO2: An Efficient Visible Light Photocatalyst. Chemistry of Materials)、光還元(Abeら、Journal of the American Chemical Society、130(25):7780〜7781頁、2008年)および/またはスパッタリングのような合成後方法論によって提供することができる。一部の実施形態では、光触媒へ金属を担持することは、参照によりその全文が本明細書に援用される米国特許出願公開第2008/0241542号明細書に記載されるように行うことができる。一部の実施形態において、コーティングおよび/または担持される元素は、貴元素から選択される。一部の実施形態では、担持される元素を、少なくとも1種の貴金属元素、酸化物および/または水酸化物から選択することができる。一部の実施形態では、貴金属元素を、Au、Ag、Pt、Pd、Ir、Ru、Rhまたはそれらの酸化物および/または水酸化物を含む。一部の実施形態では、コーティングおよび/または担持される元素は、遷移金属、それらの酸化物および/または水酸化物から選択される。一部の実施形態では、コーティングおよび/または担持される元素は、FeおよびCuおよびNiまたはそれらの酸化物および水酸化物から選択される。一部の実施形態では、コーティングおよび/または担持される元素を、少なくとも1種の遷移金属および少なくとも1種の貴金属またはそのそれぞれの酸化物および水酸化物を含めた種々の元素群から選択する。

0037

非光触媒供給源材料が光触媒組成物とともに含まれる一部の実施形態によれば、光触媒材料などとともに同時スパッタリングされた光触媒組成物を含む層と分離した層としてであろうがなかろうが、非光触媒供給源材料は、チタンを実質的に含有しない。また、非光触媒材料が、別個の層を含む場合には、別個の層は、チタンを実質的に含有しない。

0038

一部の実施形態では、薄層は、基板表面にわたって実質的に均一である。一部の実施形態では、薄層は、基板表面にわたって実質的に連続している。一部の実施形態では、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の非光触媒供給源は、結果として得られる薄層において密接に組み合わされる。一部の実施形態では、第1の層および第2の層の少なくとも一方または両方が、基板表面にわたって実質的に均一であり、および/または連続している。一部の実施形態では、第1の層の少なくとも一部は、第2の層の少なくとも一部と直接接触している。一部の実施形態では、第1および第2の層の間に位置する層はない。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のスズ供給源および銅などの少なくとも1種の金属供給源から形成された同時スパッタリングされた層を含むこともある。一部の実施形態では、同時スパッタリングされた層は、基板表面にわたって、実質的に均一であり、および/または連続している。一部の実施形態では、同時スパッタリングされた層中の、少なくとも1種のスズ供給源および少なくとも1種の金属供給源は、結果として得られる同時スパッタリングされた層において密接に組み合わされる。

0039

同時スパッタリング法を使用して、光触媒層を含む光触媒材料および非光触媒材料を調製することができ、ここで、非光触媒材料の一部は、光触媒材料と直接接触している。

0040

例えば、光触媒材料は、光触媒供給源をスパッタリングすることによって形成された実質的に連続している第1の層および非光触媒供給源をスパッタリングすることによって形成された第2の層を含む薄層の形態であり得る。第2の層は、連続層であってもよく、または連続する第1の層の表面にわたって分散している粒子もしくは島からなってもよい。光触媒材料はまた、光触媒層中に部分的または完全に埋め込まれた非光触媒材料を含み得る。

0041

第1の層または光触媒層は、任意の適した厚み、例えば、約10nm〜約200nm、約20nm〜約200nm、約20nm〜約100nm、約40nm〜約60nm、約50nm〜約55nmまたはこれらの値のいずれかによって境界が示される範囲もしくはその間の範囲の任意の厚みを有してよい。

0042

一部の実施形態では、光触媒材料は、スズを含む。例えば、光触媒材料は、SnO2などのスズの酸化物であり得る。

0043

一部の実施形態では、非光触媒材料は、銅を含む。例えば、非光触媒材料は、銅金属であり得る。

0044

光触媒層および非光触媒材料は、任意の適した容量比を有し得る。一部の実施形態では、光触媒層および非光触媒材料は、約1から約100、約1から約50、約3から約50、約3から約20、約5から約10、約6から約8またはこれらの値のいずれかによって境界が示される範囲もしくはその間の範囲の任意の比である容量比(触媒層容量/非触媒材料容量)を有し得る。

0045

非光触媒供給源材料または金属が、光触媒材料と同時スパッタリングされるか、または密接に混合される一部の実施形態では、非光触媒供給源材料または金属は、結果として得られる薄層に約5モル%超含まれる。一部の実施形態では、非光触媒供給源材料または金属は、約10モル%超、約20モル%超、約30モル%超、約40モル%超、約50モル%超、約60モル%超または約70モル%超含まれる。

0046

助触媒は、光触媒の光触媒特性を増強する材料を含む。助触媒はまた、一般に、本文書を通じてT−バインダーと呼ばれることもある。一部の実施形態では、助触媒は、触媒性能を改善することができる。例えば、助触媒は、触媒作用の速度を、少なくとも約1.2、少なくとも約1.5、少なくとも約1.8、少なくとも約2、少なくとも約3または少なくとも約5増大することができる。触媒作用の速度を定量化する1つの方法は、アセトアルデヒドなどの有機化合物の分解の速度を決定することを含み得る。例えば、アセトアルデヒドの濃度が、1時間後に光触媒によって、その元の値の80%に、または20%だけ低減される場合、約2の触媒作用の速度の増大は、1時間後にその元の値の60%に、または40%だけ低減されるアセトアルデヒドの量をもたらす。触媒作用の速度は、光触媒作用が開始した後、約0.5時間、1時間、1.5時間、2時間、2.5時間、3時間または5時間などの所与の時点での組成によって、アセトアルデヒドなどの化合物の低減として測定することができる。

0047

一部の助触媒は、光触媒の導電帯からの電子移動によって還元されることが可能である化合物または半導体であり得る。例えば、助触媒は、光触媒の導電帯よりも低いエネルギーを有する導電帯を有することがあり、または助触媒は、光触媒の導電帯よりも低いエネルギーを有する最低非占有分子軌道を有することがある。「より低いエネルギー」および「より高いエネルギー」などの用語が、半導体のバンドまたは分子軌道を別のバンドまたは分子軌道と比較するために使用される場合には、電子が、より低いエネルギーのバンドまたは分子軌道に移されるとエネルギーを失い、電子が、より高いエネルギーのバンドまたは分子軌道に移されるとエネルギーを獲得することを意味する。

0048

助触媒である一部の金属酸化物は、O2を還元することが可能であると考えられる。例えば、CeO2は、電子移動によってO2ガスを還元することができると考えられる。そうする場合、Ce3+は、電子をO2に移動し、結果としてCe4+に転化されると考えられる。光触媒組成物中では、光触媒は、電子をCeO2に移動させ、かくしてCe4+をCe3+に転化させることができ、その後、そのCe3+はO2を還元することができる。Ce3+は、CeO2およびO2と、スーパーオキシドラジカルイオン(O2−)とに関わる平衡プロセスの結果として存在することもある。このような平衡プロセスにおけるO2およびスーパーオキシドラジカルイオンは、固体CeO2表面に吸着されることもあり、または大気中に存在することもある。意図的に添加されることもあり、不純物として存在することもある、異なる酸化状態セリウム化学種との酸化・還元反応の結果として、Ce3+が存在することもある。

0049

一部の助触媒は、大気中のO2をスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能であり得る。例えば、CeO2は、大気中の酸素をスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能である。上で説明した平衡および/または電子移動プロセスの一部は、CeO2のこの特性の一因になり得ると考えられる。このような転化は、様々な条件下で、例えば、通常の大気中の酸素濃度、例えば約10%から約30%、約15%から約25%、または約20%酸素のモル濃度周囲温度、例えば約0℃から約1000℃、約0℃から約100℃、約10℃から約50℃、または約20℃から約30℃;および圧力、例えば約0.5から約2気圧、約0.8気圧から約1.2気圧、または約1気圧を含む、周囲条件下で起こり得る。このような転化は、上昇したまたは低下した温度、圧力または酸素濃度下でも起こり得る。O2を還元することまたは大気中のO2をスーパーオキシドラジカルイオンに転化させることが可能であり得る他の材料としては、様々な他の材料、例えば、CexZryO2(ここで、x/y=0.99〜0.01)、BaYMn2O5+δ、およびランタニドドープCeO2(CexZryLazO2、CexZryPrzO2、およびCexSmyO2を含む)が挙げられる。

0050

一部の助触媒は、光触媒の価電子帯より高いエネルギーの価電子帯または最高占有分子軌道を有することがある。これは、助触媒の最高占有分子軌道または価電子帯への光触媒の価電子帯における正孔の移動を可能にし得る。その場合、助触媒の価電子帯または最高占有分子軌道における正孔は、H2OまたはOH−をOHに酸化することができる。例えば、WO3を光触媒として選ぶ場合、このような助触媒の例には、アナターゼTiO2、SrTiO3、KTaO3、SiCまたはKNbO3を挙げることができる。

0051

一部の実施形態において、助触媒は、無機性であり得る。一部の実施形態において、無機助触媒は、バインダーであり得る。一部の実施形態において、助触媒は、酸化物、例えば、CeO2、TiO2またはこれらに類するものをはじめとする金属二酸化物である。

0052

一部の実施形態において、助触媒として、CuO、MoO3、Mn2O3、Y2O3、Gd2O3、TiO2、SrTiO3、KTaO3、SiC、KNbO3、SiO2、SnO2、A12O3、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、NiO、Nb2O5、In2O5、Ta2O5またはCeO2が挙げられる。一部の実施形態では、助触媒は、In2O5、Ta2O5、アナターゼTiO2、ルチルTiO2、アナターゼおよびルチルTiO2の組合せまたはCeO2を含む。

0053

一部の実施形態では、助触媒は、RerEtOs(この場合、Reは、希土類元素であり、Eは、元素または元素の組合せであり、Oは、酸素であり、1≦r≦2、2≦s≦3および0≦t≦3)であり得る。一部の実施形態では、助触媒は、RerOs(この場合、Reは、希土類金属であり得、rは、1以上かつ2以下であり得るか、または1から2の間であり得、sは、2以上かつ3以下であり得、または2から3の間であり得る)であり得る。適した希土類元素の例として、スカンジウムイットリウムおよびランタニドおよびアクチニド系列元素が挙げられる。ランタニド元素は、原子番号57から71を有する元素を含む。アクチニド元素は、原子番号89から103を有する元素を含む。一部の実施形態において、助触媒は、CexZryO2(この場合、y/x比=0.001〜0.999)であり得る。一部の実施形態では、助触媒は、セリウムであり得る。一部の実施形態では、助触媒は、CeOa(a≦2)であり得る。一部の実施形態では、助触媒は、酸化セリウム(CeO2)であり得る。

0054

一部の実施形態では、助触媒は、Sn、例えば、助触媒の総モル数に基づいて、約1モル%〜約50モル%、約5モル%〜約15モル%または約10モル%のSnがドープされたCeO2である。

0055

一部の実施形態では、光触媒は、WO3であり、助触媒は、CeOa(a≦2)である。

0056

一部の実施形態では、助触媒は、ケギン(Keggin)単位、例えば、リンモリブデン酸アンモニウム((NH4)3[PMo12O40])、12−リンタングステン酸ケイタングステン酸およびリンモリブデン酸である。ケギン単位の総合定性は、アニオン状態の金属の容易な還元を可能にする。溶媒溶液酸性度およびα−ケギンアニオンの電荷に依存して、それは一または多電子段階で可逆的に還元され得る。

0057

一部の実施形態では、光触媒層は本明細書に記載する材料から形成される。

0058

いずれか特定の理論により限定されることを望まないが、本発明者らは、酸化タングステンと併用でのCeO2は、これらの材料の相対バンド位置のため、有用であり得ると考える。さらに、CeO2の屈折率が酸化タングステンと実質的に同じであり、酸化タングステンと比較して、約90%から約110%であることは、注目に値する。一部の実施形態では、酸化タングステンと比較して、屈折率は約95%〜約105%である。一部の実施形態において、光触媒組成物の高い透明度は、約50%、60%、65%および/または70%より高い透明度の組成物/層/要素を提供する。屈折率整合による低い散乱損失は、透明組成物に直接寄与する。

0059

光触媒対助触媒の任意の有用な比を使用してよい。一部の実施形態では、光触媒組成物は、約1:5〜約5:1、約1:3〜約3:1、約1:2〜約2:1または約1:1のモル比(光触媒:助触媒)を有する。

0060

一部の実施形態では、組成物は、酸化タングステンおよび希土類酸化物を、約0.5:1〜2:1または約1:1(酸化タングステン:希土類酸化物)のモル比で含む。一部の実施形態では、希土類酸化物は、酸化セリウム(CeO2)である。一部の実施形態では、光触媒組成物は、約1:5〜約5:1、約1:3〜約3:1、約1:2〜約2:1または約1:1のモル比(WO3:CeO2)を有するWO3およびCeO2を含む。

0061

図1は、本開示の一部の実施形態の構造の模式図である。透明光触媒組成物100は、光触媒材料102および助触媒104から形成される。光波106は、透明な光触媒組成物100の外側の供給源108から、透明な光触媒組成物100を通る方向に発せられる。一部の実施形態において、透明な光触媒組成物100を含む光触媒要素が提供される。一部の実施形態において、要素は、層である。一部の実施形態において、要素は、基板の上に配置されるコーティングである。

0062

一部の実施形態において、供給源108は、光ルミネセンス材料リン光もしくは蛍光)、白熱材料、エレクトロ−またはケモ−またはソノ−またはメカノ−または熱−ルミネセンス材料を含み得る。適したリン光材料として、ZnSおよびケイ酸アルミニウムを挙げることができ、これに対して蛍光材料としては、蛍光体、例えば、YAG−Ce、Y2O3−Eu、様々な有機色素などを挙げることができる。白熱材料としては、炭素、タングステンを挙げることができ、その一方で、エレクトロルミネセンス材料としては、ZnS、InP、GaNなどを挙げることができる。任意の他の種類の光発生メカニズム、例えば、太陽光蛍光灯白熱灯発光ダイオード(LED)系照明ナトリウム灯ハロゲン灯水銀灯、貴ガス放電および火炎が、光触媒作用を開始させるためのエネルギーの供給に十分であることは、当業者には明らかであろう。

0063

図2は、本明細書に開示される一部の実施形態に特徴的な、システム200の模式図である。一部の実施形態において、基板204および透明な光触媒組成物100を含む透明な光触媒要素202が提供され、組成物は、少なくとも1つの光触媒材料102および助触媒104を含み、少なくとも部分的に基板204と接触している。一部の実施形態において、透明な光触媒組成物100は、基板204に塗布されるか、またはその上に配置され、透明な光触媒組成物100の少なくとも一部は、基板204の表面206またはその一部と接触している。一部の実施形態では、光触媒材料102および助触媒104は、互いの約0.75、約0.50、約0.20または約0.05以内の屈折率を有する。例えば、光触媒材料102がWO3であり、助触媒104がCeO2である一実施形態では、それぞれの屈折率は、2.20および2.36である。

0064

一部の実施形態では、光触媒組成物が、光および分解すべき材料と接触するような方法で、基板にコーティングされる。

0065

光触媒組成物は、基板上に配置されることによって、その基板への配置前に形成された、別個に形成された層であり得る。一部の実施形態では、光触媒組成物100は、例えば、スパッタリング、化学蒸着(CVD)または物理蒸着(PVD)のいずれかのような蒸着、積層、押圧ロール塗り、浸漬、溶融、貼り合わせ、スピンコーティングディップコーティング、バーコーティング、スロットコーティング、刷毛塗りコーティング、スパッタリング、熱溶射(火炎溶射プラズマ溶射(DCもしくはRF)を含む)、高速酸素燃料溶射HVOF)、原子層堆積(ALD)、コールドスプレー法、またはエアロゾルデポジションによって基板表面上に形成される。一部の実施形態では、光触媒組成物は、基板の表面上に組み込まれる、例えば、表面内に少なくとも部分的に埋め込まれる。

0066

本開示に従う適した蒸着速度は、約1nm/分から約100nm/分、約10nm/分から約50nm/分、約15nm/分から約30nm/分の間または約20nm/分の速度を含む。

0067

本開示に従う適した蒸着時間として、約1分〜約120分、約1分〜約60分または約10分〜約40分が挙げられる。

0068

問題の特定の実施形態に応じて変わる、一部またはすべての層の本開示に従って達成される適した厚みは、約1nm〜約100nmの間、約5nmから約50nmの間または約10nmから約30nmの間であり得る。

0069

一部の実施形態では、光触媒組成物は、基板204を実質的に覆う。一部の実施形態では、光触媒組成物は、基板表面206の少なくとも約75%、少なくとも約85%または少なくとも約95%と接触するか、または覆う。

0070

より大きい表面積は、より高い光触媒活性と言い換えることができる。一部の実施形態において、光触媒のブルナウアー(Brunner)−エメット(Emmett)−テラー(Teller)BET比表面積は、約0.1から約500m2/gの間である。一部の実施形態では、光触媒のBET比表面積は、約10から約50m2/gの間である。

0071

一部の実施形態において、前記の組成の酸化タングステン対希土類酸化物を含む光触媒層が提供される。

0072

一部の実施形態は、CeO2光触媒および分散媒を含む分散液を作製する工程(ここで、それぞれの光触媒およびCeO2屈折率は、互いの少なくとも約0.75内であり、光触媒対CeO2のモル比は、約1〜99モル%光触媒から約99〜1モル%CeO2の間であり、分散液は、約2〜50重量%固体材料を含む)と、分散液を基板に塗布する工程と、分散液および基板を十分な温度および時間の長さで加熱して、分散液から実質的にすべての分散媒を蒸発させる工程とを含む光触媒組成物を作製する方法を含む。一部の実施形態では、分散液を、基板を全体的にまたは部分的にのいずれかで覆うよう塗布するか、または基板の表面に塗布してコーティングまたは表面層を作製する。

0073

図3は、透明組成物100を表面または基板上に配置するために使用されるスパッタリング装置を示す概略図である。すなわち、基板204上にスパッタリングされる、SnO2、Sn金属、WO3またはW金属などの光触媒材料102、Cuなどの金属またはCeO2などの助触媒104で作製されたターゲット302を、カソード303と接続しながら、真空チャンバー301の内側に設置する。一方で、透明組成物100を上に蒸着する基板204を、アノード305側に設置できる。

0074

膜形成の時点で、チャンバー301を真空ガス放電ポンプ306によって真空状態にあるようにまず空にする。一部の実施形態では、用語「真空状態」とは、約10パスカル未満の、約5パスカル未満の、約2パスカル未満の、約1パスカル未満の、約0.5パスカル未満のまたは約0.4パスカル未満の低圧を指す。一部の実施形態では、用語「真空状態」とは、約1×10−2トール未満の、約2×10−3トール未満の、さらには、約1×10−3トール未満の低圧を指す。真空状態を達成した後、放電ガス、例えば、アルゴン(Ar)および/または酸素(O2)をガス供給源307から入れる。電場電力供給源310からアノード305とカソード303の間にかけて、プラズマ放電308を開始させる。驚くべきことに、ターゲット302の表面をスパッタリングし、金属タングステンおよび酸素を基板204上に結合して、光触媒要素202を形成する。この場合には、電力供給源110から負荷される電力は、DC(直流)電力またはRF(高周波)電力であり得る。

0075

RF電力が使用される実施形態では、RF電力は、約100Wから約1000Wの間、約300Wから約700Wの間または約500Wである。

0076

DC電力が使用される実施形態では、DC電力は、約0.1kWから約10kWの間、約0.5kWから約5kWの間、約.5kWまたは約1kWである。

0077

一部の実施形態では、抗菌コーティングされた物品を製造する方法は、スパッタリングガス雰囲気において、少なくとも1種の光触媒供給源および少なくとも1種の金属および/または助触媒供給源をターゲット材料としてスパッタリングすることによって、基板上に、2013年1月10日に出願された先に出願された特許出願番号第13/738,243号、例えば、請求項1から47の実施形態に記載された光触媒組成物のいずれかの薄層を形成する工程を包含する。

0078

一部の実施形態では、光触媒供給源は、少なくとも1種のタングステン供給源である。一部の実施形態では、少なくとも1種のタングステン供給源は、WO3および/またはW金属である。一部の実施形態では、光触媒供給源は、少なくとも1種のスズ(Sn)供給源である。一部の実施形態では、少なくとも1種のスズ供給源は、SnO2および/またはSn金属である。

0079

一部の実施形態では、少なくとも1種の助触媒供給源は、本出願中の別の場所に記載された助触媒材料のいずれかである。一部の実施形態では、助触媒供給源は、CeO2である。

0080

一部の実施形態では、少なくとも1種の金属供給源は、本出願中の別の場所に記載された金属材料のいずれかである。一部の実施形態では、金属供給源は、Cu、CuOおよび/またはCu2Oである。一部の実施形態では、金属材料のスパッタリングは、実質的に純粋な不活性ガス雰囲気下で実施される。一部の実施形態では、金属材料のスパッタリングは、不活性ガスと酸素の混合物下で実施される。いずれか特定の理論に制限されようとは思わないが、金属スパッタリング雰囲気中の種々の量のO2ガスが、ターゲット表面上にスパッタリング/作製される金属材料を酸化することを可能にできると考えられる。

0081

一部の実施形態では、スパッタリングガス雰囲気は、不活性ガスである。いずれか特定の理論により限定されることを望まないが、スパッタリングガスの原子量は、ターゲット材料の原子量に近くなくてはならないと考えられる。一部の実施形態では、スパッタリングガスは、ヘリウム、アルゴン、クリプトンキセノン、窒素および/または酸素である。一部の実施形態では、スパッタリングガスは、アルゴンである。一部の実施形態では、スパッタリングガス雰囲気は反応性ガスをさらに含む。反応性スパッタリングは、基板とターゲットの間を進むときに、ガスをターゲット材料と反応させることを含む。一部の実施形態では、ターゲット化供給源が、所望の最終生成物を組み立てるのに十分な前駆体要素を提供しない場合、例えば、少なくとも1種のタングステン供給源がW金属である場合には、スパッタリングガス雰囲気は、反応性ガスをさらに含む。一部の実施形態では、反応性ガスは、酸化物、窒化物および/または硫化物である。一部の実施形態では、反応性ガスは、酸化物または酸素供給源、例えば、O2ガスである。一部の実施形態では、O2ガスを含むスパッタリングガス雰囲気は、約1%から約100%O2の間であり、アルゴンガスは、約99%から約0%の間である。一部の実施形態では、スパッタリングガスは、少なくとも約10立方センチメートル毎分(sccm)のガス圧で提供される。一部の実施形態では、スパッタリングガス(またはスパッタリングガスの混合物が使用される場合には各スパッタリングガス)は、約1、約2、約4、約8、約10、約20、約80sccm、約90sccmおよび/または約100sccmで提供される。

0082

図4および5に示されるように、一部の実施形態の光触媒要素は、光触媒材料、例えば、タングステンを含む第1の層502と、助触媒、例えば、CeO2を含む第2の層504とを含む。一部の実施形態では、光触媒組成物を含む層502は、助触媒を含む層504と分離している。一部の実施形態では、薄層は、少なくとも1種のタングステン供給源から形成される第1の層と、少なくとも1種の助触媒供給源から形成される第2の層とを含む。

0083

図2に示されるように、一部の実施形態に従う透明組成物100は、同時スパッタリングされた層を含む。同時スパッタリングされた層は、助触媒104と光触媒材料102の両方を含む。一部の実施形態では、助触媒104、例えば、CeO2および光触媒材料102、例えば、タングステン材料を、基板204上に同時スパッタリングする。一部の実施形態では、同時スパッタリングされた層は、同時スパッタリングされた材料の漸増または漸減濃度勾配を含む。

0084

図4に示されるように、助触媒、例えば、CeO2を含む一部の実施形態の第2の層504を、基板604の表面606と接触させ、および/または基板604の表面606上にスパッタリングして配置する。一部の実施形態では、光触媒材料、例えば、タングステンを含む第1の層502を、第2の層504の表面507と接触させ、および/または第2の層504の表面507上にスパッタリングして上に、および/または頂部に配置する。一部の実施形態では、第2の層504を、第1の層502と基板604の間に配置する、および/または第1の層502と基板604の間に挿入する。

0085

図5に示されるように、光触媒材料を含む、例えば、タングステンを含む一部の実施形態の第1の層502を、基板604の表面606と接触させ、および/または基板604の表面606上にスパッタリングして配置することができる。一部の実施形態では、助触媒を含む第2の層504を、第1の層502の表面608と接触させ、および/または第1の層502の表面608上にスパッタリングして上に、および/または頂部に配置する。一部の実施形態では、第1の層502を、第2の層504と基板604の間に配置する、および/または第2の層504と基板604の間に挿入する。

0086

図6に示されるように、光触媒材料を含む、例えば、スズおよび/または酸化スズを含む一部の実施形態の第1の層502を、基板604の表面606と接触させ、および/または基板604の表面606上にスパッタリングンして配置する。一部の実施形態では、金属、例えば、銅を含む第2の層504を、第1の層502の表面608と接触させ、および/または第1の層502の表面608上にスパッタリングして上に、および/または頂部に配置する。一部の実施形態では、第1の層502を、第2の層504と基板604の間に配置する、および/または第2の層504と基板604の間に挿入する。一部の実施形態では、第2の層504は、材料、例えば、Cuの島の間の開口部または空隙を規定する不連続層である。

0087

後に記載するように、このようなスパッタリング装置では、プラズマ放電のために負荷される電力ならびにスパッタリングの時点での周囲ガスの圧力および組成ならびに/または基板の温度を調整することによって、所定の薄膜品質を有する光触媒薄膜を得ることができる。

0088

一部の実施形態では、基板の温度は、約室温(Tr)から約800℃の間であり得る。一部の実施形態では、基板温度は、約100℃から約500℃の間であり得る。一部の実施形態では、基板温度は、例えば、約250℃および/または約400℃であり得る。

0089

一部の実施形態では、スパッタリングは、スパッタリング装置へ直流(DC)を流すことによる。一部の実施形態では、スパッタリングを駆動するために流される直流は、約100Vから約500Vの間である。一部の実施形態では、スパッタリングは、約13.56MHz(RF)で電極間の符号を変更することによって実施する。

0090

一部の実施形態は、光触媒対CeO2の比が、約40〜60モル%光触媒および約60〜40モル%CeO2の間である、可視光光触媒およびCeO2の水性分散液を混合する工程と、十分な分散媒、例えば、水を添加して、約10〜30重量%の固体材料の分散液を得る工程と、分散液を基板に適用する工程と、分散液および基板から実質的にすべての水を蒸発させるのに十分な温度および時間の長さで、基板を加熱する工程とを含む、光触媒組成物を作製するための方法を含む。一部の実施形態では、CeO2は、ゾルである。一部の実施形態では、光触媒材料をCeO2ゾルに添加する。一部の実施形態では、CeO2を光触媒分散液に添加する。一部の実施形態では、光触媒分散液およびCeO2ゾルまたは分散液の両方を別個に調製し、次いで、一緒に混合して分散液を作製する。

0091

一部の実施形態では、光触媒対CeO2の比は、約2:3〜約3:2、例えば、約40〜60モル%光触媒および約60〜40モル%CeO2の間であり得る。一部の実施形態では、光触媒対CeO2の比は、約1:1[50モル%対50モル%]である。一部の実施形態では、CeO2は、ゾルである。

0092

一部の実施形態では、添加される分散媒、例えば、水の量は、約2〜50重量%、約10〜30重量%または約15〜25重量%の固体材料の分散液を得るのに十分である。一部の実施形態では、添加される分散媒、例えば、水の量は、約20重量%の固体材料の分散液を得るのに十分である。

0093

一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を、分散媒を実質的に除去するのに十分な温度および/または十分な時間の長さで加熱する。一部の実施形態では、分散媒の少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%が除去される。一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を、約室温から約500℃の間、約100℃から約400℃の間または約400℃で加熱する。一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を、約90℃から約150℃の間の温度に加熱する。一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を、約120℃の温度に加熱する。一部の実施形態では、ランプの出力が約100Wから約500Wの間、約200Wから約400Wの間または約300Wであり得る、Xeランプなどのランプによって照射することによって基板を加熱する。

0094

いずれか特定の理論により限定されることを望まないが、500℃未満の温度を維持することによって、例えば、より活性の低い相への光触媒材料相変化(高度に活性なアナターゼTiO2からより低い活性のルチルへ)、ドーパント拡散、ドーパント不活性化担持材料分解または凝集(全活性表面積の低減)による光触媒材料の熱不活性化の可能性を低減することができると考えられる。

0095

一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を、約10秒から約2時間の間の時間加熱する。一部の実施形態では、分散液によって覆われた基板を約1時間の時間加熱する。

0096

本明細書に記載される分散液は、実質的にいかなる基板にも適用することができる。基板に分散液を適用するその他の方法として、基板上への分散液のスロット/ディップ/スピンコーティング、刷毛塗り、ロール塗り、浸漬、溶融、貼り合わせまたはスプレーを挙げることができる。適当な噴射剤を使用して分散液を基板にスプレーすることができる。

0097

一部の実施形態において、基板は、光を伝えることができる必要はない。例えば、基板は、分散液を直接適用することができる、一般的な工業用表面であっても、家庭用表面であってもよい。このような基板として、ガラス(例えば、窓)、壁(例えば、乾式壁)、石(例えば、花崗岩カウンタートップ)、石造物(例えば、レンガ壁)、金属(例えば、ステンレス鋼)、木材、プラスチック、その他のポリマー表面セラミックなどを挙げることができる。このような実施形態における分散液は、テープ、コーティング上、壁紙、ドレープ電灯電灯カバー、テーブル、カウンター表面およびこれに類するもの上の塗料液状接着剤として配合することができる。

0098

光触媒組成物は、有機化合物、例えば、アセトアルデヒドホルムアルデヒドプロピオンアルデヒドなどを含めたアルデヒド炭化水素、例えば、メタンエタンプロパンブタンなどを含めたアルカン芳香族炭化水素、例えば、ベンゼンナフタレンアントラセンなど;原油またはその留分;色素、例えば、アントシアニンメチレンブルー塩基性青41;揮発性有機化合物、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ベンゼン、トルエンアセトンジエチルエーテルメタノールエタノールイソプロピルアルコール、ホルムアルデヒド、酢酸エチルキシレンなど;ΝΟx、例えば、NO、NO2、N2O、HONO;SOx、例えば、SO2、SO3など;CO、O3;など、小有機分子、例えば、カフェインジクロフェナクイブプロフェン、ゲオスミン、フルメキンなど、細菌、例えば、大腸菌(Escherichia coli)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、アシネトバクター(Acinetobactor)、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)など、ウイルス、例えば、MS2、インフルエンザノロウイルスなど、細菌胞子、例えば、クロストリジウムディフィシル(Clostridium difficile)、原虫、例えば、ジアルジア属(Giardia)などならびに真菌、例えば、カンジダ属(Candida)などを光触媒的に分解可能であり得る。光触媒分解は、固体、液体または気相で起こり得る。

0099

光触媒組成物の光触媒能試験するために、アセトアルデヒドの気相分解を使用してもよい。光触媒試料を水に、またはメタノールもしくはエタノールをはじめとする他の溶媒に分散させる。バインダーをこの分散液に、約10〜50%固形分を有する最終分散液を生成するような方法で添加してもよい。超音波プローブを使用して、分散試料均質化することができる。その後、分散液を基板に塗布することができる。その後、その基板と塗布分散液の組み合わせを約120℃に加熱し、それによって、分散剤の実質的にすべてを蒸発させることができる。その後、無垢光触媒表面を生成するために、それを約1時間、強力なUV照明に付すことができる。

0100

この光触媒組成物/基板をテドラーバッグ(5L)に入れることができ、その後、圧縮空気源から約3Lの空気をそのバッグ充満させることができる。その後、高感度水素炎イオン化検出器装備した校正済みガスクロマトグラフGC−FID)を使用して測定して約80ppmの最終アセトアルデヒド濃度を達成するように、校正グレードの源からのアセトアルデヒドを添加することができる。

0101

このガスバッグ試料暗所で約1時間平衡させることができ、ガスクロマトグラフィおよび水素炎イオン化検出(GC−FID)を用いて、アセトアルデヒドの安定濃度を確認することができる。その後、露光面で200mW/cm2の照度を有する単色青色発光ダイオードアレイ(455nm)を使用して、そのバッグを照射することができる。自動システムを使用してバッグからガス試料を回収し、GC−FIDを用いて分析することができる。アセトアルデヒドの濃度の経時的変動を、クロマトグラムの対応するピーク面積から決定することができる。他の適するガス検知機構、例えば、Gastecガス検知管を、バッグ内のアセトアルデヒド濃度の判定に使用してもよい。

0102

ガス分解率(%)を式[(X−Y)/X・100]に基づいて計算した値として設定することができ、この式中のXは、光照射前ガス濃度を表し、Yは、ガス濃度を測定したときのガス濃度を表す。

0103

一部の実施形態において、所望の光触媒活性レベルによって与えられるアセトアルデヒド分解率は、上述の照明を用いて約1時間に少なくとも約10%である。一部の実施形態において、分解率は、約1時間に少なくとも約30%である。一部の実施形態において、率は、約1時間に50%である。一部の実施形態では、分解率は、約1時間に少なくとも約80%である。

0104

一部の実施形態では、光触媒材料は、光触媒粉末を含有し、この実施形態によると、この粉末の含有量は、0.1モル%以上かつ99モル%以下の範囲内に入る。一部の実施形態において、光触媒コーティング材料は、光触媒材料を含有し、この実施形態によると、この材料の含有量は、約1モル%以上かつ約90モル%以下の範囲内に入る。

0105

本明細書に記載する光触媒材料、組成物および分散液を、消毒剤臭気除去剤汚染物質除去剤セルフクリーナ抗微生物剤およびこれらに類するものとして使用することができる。材料、組成物および分散液を使用して、空気、液体、微生物および/または固形物質相互作用させることができる。一部の実施形態では、それらを使用して、空気、例えば、密閉された環境における空気、例えば航空機胴体の中の空気、またはより汚染された環境、例えば自動車ガレージの中の空気を清浄することができる。他の実施形態では、抗微生物特性のために、例えば、飲食物の提供サービスまたは製造施設または病院または診療所などの消毒を必要とする表面をコーティングするために、それらを使用することができる。

0106

一部の実施形態では、汚染された空気が、光および本明細書に記載されるような光触媒材料、組成物または分散液に曝露され、それによって、空気から汚染物質を除去する方法が利用される。

0107

一部の実施形態では、光および光触媒材料、組成物または分散液は、空気中の汚染物質の約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%またはそれ以上を除去できる。

0108

一部の実施形態では、汚染された水が、光および本明細書に記載されるような光触媒材料、組成物または分散液に曝露され、それによって、水中の汚染材料の量を低減する方法が利用される。

0109

一部の実施形態において、光および光触媒材料、組成物または分散液は、汚染物質の約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%またはそれ以上を水から除去できる。

0110

一部の実施形態では、生物学的汚染材料が、光および本明細書に記載されるような光触媒材料、組成物または分散液に曝露され、それによって、生物学的材料を消毒する方法が利用される。一部の実施形態において、生物学的材料は、食品を含む。

0111

一部の実施形態では、光および光触媒材料、組成物または分散液は、汚染材料の約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、約95%またはそれ以上を、空気中の生物学的材料から除去できる。

0112

試料調製
すべての材料を、特に断りのない限りさらなる精製を行わずに使用した。

0113

(実施例1A)
光触媒要素の製造(実施例1)
タングステン金属ディスク(厚み約5mmおよび直径約6インチ)が、タングステン供給源材料として提供され、これを、ULVAC SH−450スパッタリング装置の真空チャンバー内ターゲットプラットフォーム(カソード側)上に置いた。10mm×10mm平方クオーツおよびシリコンウエハをアノード側に置いた。チャンバーを密閉した後、真空を約1×10−3Paに低下させた。スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動電圧約500W(RF)、Arガス(80sccm)およびO2ガス(約20sccmで)を真空チャンバー(約4パスカル[Pa]で維持された)に入れて、約20nm/分の蒸着速度を達成した。スパッタリングを完了した後、スパッタリングされた基板を回収し、オーブン中、約400℃で約60分間アニールした。

0114

(実施例1A−2)
スパッタリングパラメータを変更した、例えば、Arガス(4sccm)およびO2ガス(約4sccmの)を真空チャンバー(約1Paで維持された)中に入れたことを除いて、実施例1Aに記載されるものと同様の手法で基板をスパッタリングした。

0115

(実施例1B)
光触媒要素の製造(実施例2)
タングステン金属ディスクが、供給源材料として提供され、これを、ULVAC SH−450スパッタリング装置の真空チャンバー内のターゲットプラットフォーム(カソード側)上に置いた。10mm×10mm平方のクオーツおよびシリコンウエハをアノード側に置いた。チャンバーを密閉した後、真空を約1×10−3Paに低下させた。スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動電圧(DC)約1kW、Arガス20sccmおよびO2ガス20sccmを入れた。真空チャンバー圧を約2Paで維持して、約20nm/分の蒸着速度を達成した。スパッタリングを完了した後、スパッタリングされた基板を回収し、オーブン中、約400℃で約60分間アニールした。

0116

(実施例1B−2)
スパッタリングパラメータを変更した、例えば、Arガス(80sccm)およびO2ガス(約20sccmの)を真空チャンバー(約4Paで維持された)中に入れて、結晶化を促したことを除いて、実施例1Bに記載されるものと同様の手法で基板をスパッタリングした。

0117

(実施例1C)
WO3およびCeO2の混合物(各々の50モル%)が、供給源材料として提供され、これを、ULVAC SH−450スパッタリング装置の真空チャンバー内のターゲットプラットフォーム(カソード側)に置いた。10mm×10mm平方のITOコーティングされたガラスをアノード側に置いた。チャンバーを密閉した後、真空を約1×10−3Paに低下させた。スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動RF電力約500W、Arガス90sccmおよびO2ガス10sccmを入れた。真空チャンバー圧を約0.2Paで維持した。スパッタリングを完了した後、スパッタリングされた基板を回収し、オーブン中、約400℃で約60分間アニールした。

0118

(実施例1D)
10mm×10mm平方のクオーツを、ULVAC SH−450スパッタリング装置の真空チャンバー内のアノード側に置いた。酸化スズ(SnO2)および銅(Cu)金属ディスクが、供給源材料として提供され、これを、ターゲットプラットフォーム(カソード側)上に互いに間隔をおいて置いた。チャンバーを密閉した後、真空を約1×10−3Paに低下させた。それぞれSnO2およびCuディスクを、シャッター開口部/スパッタリング位置にないように閉ざされた、例えば、アノードとカソードをつなげる開放部の反対側に配置されたシャッター開口部に対して位置付けた。ターゲットプラットフォームのプレスパッタリングまたは清浄のために、スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動電圧(DC)約0.5kW、Arガス20sccmおよびO2ガス20sccmを入れた。真空チャンバー圧を約0.34Paで約10分間維持した。

0119

プレスパッタリング後、シャッターを開け/SnO2ターゲットディスクが、アノードとカソードをつなげる開放部の反対側にあるようシャッターを位置付け、スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動電圧(RF)約500W、Arガス20sccnおよびO2ガス20sccmを入れた。真空チャンバー圧を約2Paで維持して、約20nm/分の蒸着速度を達成した。SnO2蒸着時間は、約60分とした。

0120

上記のように、SnO2スパッタリングおよび10分のプレスパッタリング後(シャッターが閉じられ/カソードがアノードから単離された)、ULVAC SH−450スパッタリング装置のシャッターを、銅(Cu)金属ディスク/カソードが、アノードとカソード間をつなげる開放部の反対側にあるよう位置付けた/開放した。SnO2スパッタリングが完了した後、SnO2スパッタリングされた10mm×10mm平方のクオーツおよびシリコンウエハがアノード側に残った。真空を約0.34Paで安定化した。スパッタリング装置に以下のパラメータを提供した:駆動電圧(DC)約100WおよびArガス20sccmを入れた。真空チャンバー圧を約0.46Paで維持した。Cu蒸着時間は、約2分とした。スパッタリングが完了した後、スパッタリングされた基板を回収し、オーブン中、約400℃で約60分間アニールした。約52nm(SnO2)および約7nm(Cu)のそれぞれのスパッタリングされた層の厚みを、走査型プローブ顕微鏡(SPM)(Hitachi Nano Navi ll/E−Sweep、株式会社日立ハイテクサイエンス、日本)を使用することによって測定した。蒸着された(deposed)Cuは、極めて薄い層または島構造(SnO2層を十分に覆わない)として現れた。

0121

(比較例1E)
クオーツ試料に、上記の実施例1Dに記載されるようなCuスパッタリングに先立つSnO2スパッタリングを実施しなかったことを除いて、上記の実施例1Dと同様の手法でスパッタリングされたクオーツ試料を調製した。約7nm(Cu)のスパッタリングされた層の厚みを、走査型プローブ顕微鏡(SPM)(Hitachi Nano Navi ll/E−Sweep、株式会社日立ハイテクサイエンス、日本)を使用することによって測定した。Cuは、極めて薄い層または島構造(クオーツ基板層を十分に覆わない)として現れた。

0122

(実施例4)
スライドガラスをアノード側に置かれた基板と置き換えたことを除いて上記の実施例1Dおよび1Eと同様の手法で調製されたスパッタリングされたスライドガラスを、Xeランプによるフルスペクトル照射(ランプ出力約300W)の下、ホットプレート上で約120℃で約1時間加熱する。次いで、各スライドを、真空下で別個の5Lテドラーバッグ中に密閉し、続いて、約3Lの周囲空気および約80mLの3500ppmのアセトアルデヒドを注入する。次いで、各バッグを約2分間手で軽くマッサージし、その後、暗所に約15分間置いた。ガスクロマトグラフィ−水素炎イオン化検出器(GC−FID)によってアセトアルデヒド濃度を80±2ppmであると推定した。試料が入っている各テドラーバッグを暗所に戻して約1時間置いた。そのスライド/テドラーバッグを50mW/cm2の光度を有する455nmの青色LEDアレイに曝露した。GC−FIDの自動注入口により30分ごとに試料を採取し、残存アセトアルデヒドの量をそれ以後30分間隔で推定した。T−バインダー助触媒をWO3と組み合わせた場合には、性能はのWO3と少なくとも匹敵すると予測される。

0123

(実施例5〜7)
5gのWO3(Global Tungsten & Powder、米国、ペンシルベニアトウォンダ[GTP])を、直径約3mmのZrO2ボール約50gが入っている高純度アルミナボールミルジャーに添加し、ボールミル(SFM−1モデルDesktop Planetary Ball Miller(MTI Corp.所在))により25mLメタノール中で約4時間粉砕して、より小さい粒径を有する粉砕WO3(GTP)を得た。米国特許第8,003,563号明細書(その全体が参照により本明細書に援用されている)に記載されているものと同様の手法でプラズマ−WO3を作製した。

0124

CeO2を各々伴うおよび伴わない、WO3(GTP)(実施例5:伴う、実施例5a:伴わない)、粉砕WO3(GTP)(実施例6:伴う、実施例6a:伴わない)およびプラズマ−WO3(実施例7:伴う、実施例7a:伴わない)の各々200mgを、LPD−WO3の代わりに、ガラス基板にスピンコーティングしたことを除き、実施例4において説明したのと同様の手法でさらなるスライドガラスを作製し、テドラーバッグに入れた。

0125

スピンコーティングされたスライドWO3、粉砕WO3、findおよびプラズマ−WO3(各々、CeO2を伴うおよび伴わない)を調製し、アセトアルデヒド分解について試験した。

0126

(実施例8)
アルデヒド分解に向けての燃焼Ti(O,C,N)2:SnおよびプラズマCeO2の併用
別の実施例では、Ti(O,C,N)2:Sn粉末をWO3粉末の代わりに使用したことを除き、先の実施例において記載したものと同様の手法でTi(O,C,N)2:SnをプラズマCeO2粉末と併せ(1:1モル比)、マイクロスライドガラス上に、実施例1において記載したようにスピンコーティングした。Ti(O,C,N)2:Snは、2012年3月8日に出願された同時係属の米国特許仮出願第61/608,754号明細書(その全体が参照により本明細書に援用されている)に記載されているように、300℃にてビス乳酸アンモニウム)チタン(IV)・二水酸化物(7mLの50重量%水溶液)、オクタン酸スズ(0.883g)および硝酸アンモニウム(3.5g)に加えて完全分解燃料としてグリシン(1.4g)を用い、その後、箱型炉において400℃で30分間アニールする水性燃焼法によって合成した。前の実施例のものと同様の手法で作製したスライドガラスを、より前に記載したように(270mW/cm2の光度で)アセトアルデヒド分解について試験した。テドラーバッグの中で、Ti(O,C,N)2:Sn光触媒をコーティングしたスライドガラスについて7%アセトアルデヒド分解が観察された。Ti(O,C,N)2:SnとCeO2との両方(1:1モル比)を有するスライドガラスをテドラーバッグの中で試験したとき、アセトアルデヒド分解は、22%に増加した。

0127

(実施例9)
大腸菌(E.coli)(ATCC8739)の光触媒不活性化
70% IPA(イソプロピルアルコール)、100% EtOHを逐次適用すること、次いで、風乾することによって、基板(1”×2”スライドガラス)を調製した。実施例1Dおよび比較例1−Eを、上記の実施例に記載のとおりにスパッタリングして、基板上に約1mgの材料を得た。次いで、コーティングされた基板を、水分維持のために水に浸した濾紙を入れたガラスディッシュ中に入れた。基板を濾紙から分離するために基板と濾紙の間にガラススペーサーを挿入した。

0128

大腸菌(E.coli)(ATCC8739)を、約25mlのLB寒天を含有する5cm径ペトリ皿上に画線し、約37℃で一晩インキュベートした。各実験について、単一コロニーを選び取り、約3mLの栄養培養液播種し、播種培養物を約37℃で約16時間インキュベートして、一晩培養物(約109個細胞/mL)を作製した。一晩培養物を×100希釈することによって一晩培養物の新鮮対数期培養物を得、LB寒天とともに別の5cmペトリ皿に播種し、約37℃で約2.5時間インキュベートした。新鮮な培養物を、50×希釈し、これにより、約2×106個細胞/mLの細胞懸濁液が得られた。50μLの細胞懸濁液を、各ガラス基板上にピペットで移した。滅菌された(70%、次いで、100%のEtOHで)プラスチック膜(20mm×40mm)を懸濁液の上に置いて、懸濁液を膜の下に均一に広げた。選択された時点、例えば、約30分の増分で、試料を10mLの0.85%の生理食塩水に入れ、細菌を洗浄除去するために3200rpmで約1分間ボルテックス処理した。洗浄した懸濁液を、0.85%の生理食塩水を使用して段階希釈し、LB寒天上にプレーティングし、約37℃で一晩インキュベートして、CFU/検体として生細胞数を決定した。カウントは、目視検査によって実施し、結果に希釈係数を乗じて、決定された数字に達した。次いで、検体に照射し、1000Lx蛍光灯下に位置付けた。結果が図7に示されており、これでは、Cuのみがスパッタリングされた試料は、暗所で、10−2未満の低減を示し、スパッタリングされたCu/SnO2は、ほぼ同一の活性を示し、スパッタリングされたCu/SnO2試料は、暗所で、比較例1−Eまたは実施例1−Dのいずれかよりも少なくとも10−2(約4.3×10−4の低下)多い低減を示した。

0129

(実施例38)
旅客機での臭気低減
本明細書に記載される光触媒組成物を含む分散液は、薄い接着膜上のコーティングとして提供される。この接着膜は、ボーイング737の天井をコーティングするために使用されている。光触媒組成物は、荷物入れの上の発光ダイオード照明設備からの周囲光と反応して、空気中の臭気を低減できる反応性中種を作製できる。

0130

(実施例39)
食品調理表面の消毒
スプレーとして適用されることができる光触媒樹脂が、食品調工場にその作業面をコーティングするために提供されている。樹脂は、作業面と適宜結合するために加熱状態または非加熱状態で適用され得る。工場において食物と接触するようになるすべての表面に樹脂がスプレーされる。
工場は、全般照明のために有機発光ダイオード照明設備を備えている。この周囲光は、樹脂表面と反応し、それによって、表面に酸素ラジカルを作製することができる。これらのラジカルは、食物汚染物質と反応し、それによって食物を安全にすることができる。作業面に樹脂を適用した結果として、食物供給への細菌の蔓延の実例が50%低減した。

0131

別段の指示がない限り、本明細書および請求項の中で用いる成分、特性、例えば分子量、反応条件などの量を表すすべての数は、すべての場合、用語「約」によって修飾されていると理解しなければならない。したがって、相反する指示がない限り、本明細書および添付の請求項の中で示す数値パラメータは、得ようと努める所望の特性に依存して変わることがある近似値である。最低でも、また、請求項の範囲への均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータを、少なくとも、報告する有効数字の数に照らして、また通常の四捨五入技術を適用することによって、解釈すべきである。

0132

本発明を説明する文脈で(特に、後続の請求項の文脈で)用いる用語「a」、「an」、「the」および類似の指示対象は、本明細書の中で別段の指示がない限り、または文脈との明らかな矛盾がない限り、単数形と複数形の両方を包含すると解釈すべきである。本明細書に記載するすべての方法は、本明細書の中で別段の指示がない限り、または文脈との明らかな矛盾がない限り、任意の適する順序で行うことができる。本明細書に提供するありとあらゆる例または例示的な言葉(例えば、「などの」)の使用は、単に本発明をより十分に明らかにすることを意図したものであり、いずれの請求項の範囲に対しても制限を課さない。本明細書には、本発明の実施に不可欠な何らかの請求項不記載要素を示すと解釈すべき言葉はない。

0133

本明細書に開示する代替要素または実施形態の群化は、限定と解釈すべきでない。個々に、または本明細書中で見つけられる他の群構成単位または他の要素との任意の組み合わせで、各群構成単位に言及することおよび各群構成単位を請求項に記載することがある。ある群の1つ以上の構成単位が、便宜および/または特許性の理由で、ある群に含まれることもあり、またはある群から削除されることもある。いずれかのこのような包含または削除があるとき、本明細書は、添付の請求項で用いるすべてのマーカッシュ群の記述説明を満たすように修飾されるその群を含有すると考えられる。

0134

本発明を実施するための本発明者らが知る最良の様式を含む一定の実施形態を本明細書に記載する。もちろん、記載するこれらの実施形態に対する変形は、上述の説明を読むことで当業者には明らかになるだろう。本発明者らは、このような変形を適宜用いることを当業者に期待し、また本発明者らは、本明細書に具体的に記載するのとは別様に本発明が実施されることを意図している。したがって、本請求項は、特許法によって許される、本請求項の中で列挙する主題のすべての改変および等価物を含む。さらに、本明細書の中で別段の指示がない限り、または文脈との明らかな矛盾がない限り、上記要素の、それらのすべての可能な変形での、任意の組み合わせを企図している。

0135

締めくくりに、本明細書に開示する実施形態は、本請求項の原理例証となるものであることを理解しなければならない。用いることができる他の改変は、本請求項の範囲内である。それ故、限定としてではなく例として、代替実施形態を本明細書における教示に従って用いることができる。したがって、本請求項は、示すおよび記載するまさにその通りの実施形態に限定されない。

実施例

0136

優先権
本願は、その開示内容が全文で参照により本明細書に援用される、2013年7月5日に出願された、「TRANSPARENTPHOTOCATALYST COATING AND METHODS OFMANFACTURING THESAME」と題された米国仮出願第61/843,266号の優先権を主張する。

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    【課題・解決手段】配線構造(10)は、ガラス基板(11)と、ガラス基板(11)上に設けられた中間層(12)と、中間層(12)上に設けられた配線層(13)とを備える。配線層(13)は銅を含む。中間層(1... 詳細

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