RU2793180C1 - Composition for applying a photoactive coating on the surface of porous and non-porous materials and providing oxidative degradation of chemicals - Google Patents
Composition for applying a photoactive coating on the surface of porous and non-porous materials and providing oxidative degradation of chemicals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2793180C1 RU2793180C1 RU2022123949A RU2022123949A RU2793180C1 RU 2793180 C1 RU2793180 C1 RU 2793180C1 RU 2022123949 A RU2022123949 A RU 2022123949A RU 2022123949 A RU2022123949 A RU 2022123949A RU 2793180 C1 RU2793180 C1 RU 2793180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- titanium dioxide
- materials
- coating
- photocatalyst
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области фотоактивных покрытий и способов очистки поверхности материалов от вредных загрязнителей, которые могут оказывать негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду, и нежелательных примесей, которые могут негативно влиять на эксплуатационные свойства данных материалов.The invention relates to the field of photoactive coatings and methods for cleaning the surface of materials from harmful pollutants that can have a negative impact on human health and the environment, and unwanted impurities that can adversely affect the performance properties of these materials.
Известны способы удаления химических веществ с поверхности материалов, которые основаны на принципах деструкции, модификации и изоляции соединений (M. Nilsson, H. De Maeyer; M. Allen, Evaluation of Different Cleaning Strategies for Removal of Contaminating DNA Molecules, Genes. 13, 162 (2022) 1-9. https://doi.org/ 10.3390/genes13010162). Как правило, эффективнее всего оказывается деструкция, так как она приводит к полному разрушению структуры химических веществ, практически полностью снижая вероятность их негативного воздействия на здоровье людей и окружающую среду.Methods for removing chemicals from the surface of materials are known, which are based on the principles of destruction, modification and isolation of compounds (M. Nilsson, H. De Maeyer; M. Allen, Evaluation of Different Cleaning Strategies for Removal of Contaminating DNA Molecules, Genes. 13, 162 (2022) 1-9 https://doi.org/10.3390/genes13010162 ). As a rule, destruction is the most effective, since it leads to the complete destruction of the structure of chemicals, almost completely reducing the likelihood of their negative impact on human health and the environment.
Простым способом удаления соединений с поверхности материалов является их обработка водным раствором ПАВ, преимущественно, неионогенного типа, который дополнительно содержит активный компонент, способствующий деструкции молекул. Механизм действия таких составов включает обволакивание молекул соединения молекулами ПАВ с последующим их разрушением активным компонентом. Например, специальный состав DNA Remover® PCR Clean™ от компании Minerva Biolabs GmbH (Берлин, Германия, https://minerva-biolabs.com/de/dna-dekontaminationsreagenzien/pcr-clean), направленный на разрушение нуклеиновых кислот, содержит очищенную воду с добавлением этоксилированных спиртов (< 0,2%) и фосфорной кислоты (<2%). В данном случае этоксилированные спирты выступают в качестве неионогенного ПАВ, а активным компонентом, обеспечивающим кислотный гидролиз эфирных связей, является ортофосфорная кислота. Основным недостатком данного способа является низкая скорость деструкции молекул, что приводит к низкой эффективности данного способа для снижения количества загрязнителя, особенно на поверхности пористых материалов (M. Nilsson, H. De Maeyer; M. Allen, Evaluation of Different Cleaning Strategies for Removal of Contaminating DNA Molecules, Genes. 13, 162 (2022) 1-9. https://doi.org/ 10.3390/genes13010162). Недостатком также является необходимость периодического повторения процедуры нанесения состава. Кроме того, использование такого подхода требует определенный тип активного компонента для каждого класса соединений, что значительно усложняет процедуру использования.A simple way to remove compounds from the surface of materials is to treat them with an aqueous solution of a surfactant, predominantly of a nonionic type, which additionally contains an active component that promotes the destruction of molecules. The mechanism of action of such compositions includes the enveloping of compound molecules with surfactant molecules, followed by their destruction by the active component. For example, a special composition of DNA Remover® PCR Clean™ from Minerva Biolabs GmbH ( Berlin, Germany, https://minerva-biolabs.com/de/dna-dekontaminationsreagenzien/pcr-clean), aimed at the destruction of nucleic acids, contains purified water with the addition of ethoxylated alcohols (<0.2%) and phosphoric acid (<2%). In this case, ethoxylated alcohols act as a nonionic surfactant, and orthophosphoric acid is the active component that provides acidic hydrolysis of ester bonds. The main disadvantage of this method is the low rate of molecular degradation, which leads to low efficiency of this method for reducing the amount of contaminant, especially on the surface of porous materials ( M. Nilsson, H. De Maeyer; M. Allen, Evaluation of Different Cleaning Strategies for Removal of Contaminating DNA Molecules, Genes 13, 162 (2022) 1-9 https://doi.org/10.3390/genes13010162 ). The disadvantage is also the need to periodically repeat the procedure for applying the composition. In addition, the use of this approach requires a certain type of active component for each class of compounds, which greatly complicates the procedure for use.
Описан способ инактивации соединений за счет использования растворов хелатных комплексов металлов в сочетании с окислительным и восстановительным агентами (US 585865, C12Q1/68, 12.01.1999) для разрушения структуры соединений и препятствия их воздействию на человека и окружающее пространство. В качестве хелатных комплексов предложены комплексы производных пиридина или фенантролина с переходными металлами, включающими никель, медь, железо, цинк, рутений, родий, кобальт. Окислительным агентом, в основном, является перекись водорода в виде разбавленного водного раствора, которая активно разлагается при взаимодействии с комплексами переходных металлов с образованием высоко реакционноспособных радикалов, обеспечивающих разрушение структуры соединений и устранения их негативного влияния. Предложенный окислительный агент позволяет разрушать большое количество химических веществ, включая биомакромолекулы. Основным недостатком указанного способа является необходимость последовательной обработки поверхности материалов двумя растворами, один из которых содержит хелатные комплексы металлов, а второй - окислительный и восстановительный агенты, с последующей выдержкой в смоченном состоянии в течение достаточно длительного периода времени (до одного часа) для протекания процессов окислительной деструкции загрязнителя. Недостатком также является необходимость использования в некоторых случаях дополнительных стабилизирующих добавок, например, дитиотреитола.A method is described for inactivating compounds by using solutions of metal chelate complexes in combination with oxidizing and reducing agents (US 585865, C12Q1/68, 01/12/1999) to destroy the structure of compounds and prevent their effects on humans and the environment. As chelate complexes, complexes of pyridine or phenanthroline derivatives with transition metals, including nickel, copper, iron, zinc, ruthenium, rhodium, and cobalt, have been proposed. The oxidizing agent is mainly hydrogen peroxide in the form of a dilute aqueous solution, which actively decomposes upon interaction with transition metal complexes with the formation of highly reactive radicals, which ensure the destruction of the structure of the compounds and eliminate their negative effect. The proposed oxidizing agent makes it possible to destroy a large number of chemicals, including biomacromolecules. The main disadvantage of this method is the need for sequential treatment of the surface of materials with two solutions, one of which contains metal chelate complexes, and the second contains oxidizing and reducing agents, followed by exposure in a wetted state for a sufficiently long period of time (up to one hour) for the processes of oxidative degradation of the pollutant. The disadvantage is also the need to use in some cases additional stabilizing additives, such as dithiothreitol.
Одним из эффективных методов борьбы с химическими загрязнениями в помещениях лабораторий является обработка пола, рабочих поверхностей и посуды раствором высоко реакционноспособного химического агента, например хлорной извести или перекиси водорода с концентрацией до 30% (US 2007/0289605 A1, A61L 2/00, 20.12.2007), который является мощным окислителем и обеспечивает деструкцию как органических, так и неорганических соединений. Главным недостатком данного метода является использование едких и агрессивных веществ, которые опасны для здоровья человека, так как приводят к поражениям кожи, слизистых оболочек органов дыхания и зрения, что требует применения средств индивидуальной защиты. Указанные вещества вызывают коррозию металлов, а также могут обесцвечивать окрашенные материалы, что требует аккуратности и ограничивает область их использования.One of the effective methods of dealing with chemical contamination in laboratory premises is to treat the floor, work surfaces and utensils with a solution of a highly reactive chemical agent, such as bleach or hydrogen peroxide with a concentration of up to 30% (US 2007/0289605 A1, A61L 2/00, 20.12. 2007), which is a powerful oxidizing agent and ensures the destruction of both organic and inorganic compounds. The main disadvantage of this method is the use of caustic and aggressive substances that are dangerous to human health, as they lead to damage to the skin, mucous membranes of the respiratory system and vision, which requires the use of personal protective equipment. These substances cause corrosion of metals, and can also discolor painted materials, which requires care and limits the scope of their use.
Также известен способ для снижения количества вредных химический соединений за счет использования реагентов, обеспечивающих протекание специфичных взаимодействий. Например, для снижения загрязнения поверхности материалов нуклеиновыми кислотами предложен способ с использованием катионных композиций (US 2010/0216680 A1, С11В 3/37, 26.08.2010). Основным недостатком является то, что для каждого типа химических веществ требуются свои специфические реагенты. Еще одним недостатком является необходимость периодического повторения процедуры нанесения состава для обеспечения перманентного снижения уровня загрязненности поверхностей химическими соединениями в помещениях лабораторий.Also known is a method for reducing the amount of harmful chemical compounds through the use of reagents that ensure the occurrence of specific interactions. For example, to reduce surface contamination of materials with nucleic acids, a method using cationic compositions has been proposed (US 2010/0216680 A1, C11B 3/37, 08/26/2010). The main disadvantage is that each type of chemical requires its own specific reagents. Another disadvantage is the need to periodically repeat the procedure for applying the composition to ensure a permanent reduction in the level of contamination of surfaces with chemical compounds in the premises of laboratories.
Для обеспечения перманентного снижения уровня загрязненности без необходимости проведения периодических обработок используют самоочищающиеся материалы, которые за счет наличия на поверхности модификатора способны самостоятельно разрушать химические вещества, что улучшает эксплуатационные характеристики материалов и повышает безопасность жизни людей (V.A. Ganesh, H.K. Raut, A.S. Nair, S. Ramakrishna, A review on self-cleaning coatings, J. Mater. Chem. 21 (2011) 16304-16322). Такие материалы широко применяются для борьбы с загрязнениями бактериальными культурами (Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach, Ed.: Walid A. Daoud, 2013 2013 John Wiley & Sons, Ltd, 352 p., ISBN: 9781119991779). Например, описан способ получения текстильного материала с антибактериальными свойствами для спецодежды (RU 2619704, D06M 10/00, 20.05.2016), включающий обработку низкотемпературной плазмой высокочастотного разряда пониженного давления, последующую пропитку коллоидным водным раствором наночастиц серебра и сушку, в котором плазменную обработку проводят низкотемпературной плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления в течение 120 с в среде плазмообразующего газа с расходом 0,04 г/с, при давлении в рабочей камере 26,6 Па и мощностью разряда 3,5-4,0 кВт, пропитку ведут коллоидным водным раствором наночастиц серебра с концентрацией 0,05-0,1 г/дм3. Основным недостатком материалов, полученных путем модификации основы различными бактерицидными добавками, содержащими преимущественно соединения меди, цинка или серебра, является их направленность на борьбу только с бактериальными загрязнениями, тогда как химические загрязнители и макромолекулярные системы (нуклеиновые кислоты, вирусы) не подвергаются никаким воздействиям и не удаляются с поверхности материалов, что не позволяет полностью очищать их поверхность от загрязнений.To ensure a permanent reduction in the level of contamination without the need for periodic treatments, self-cleaning materials are used, which, due to the presence of a modifier on the surface, are able to independently destroy chemicals, which improves the performance of materials and increases the safety of people's lives ( VA Ganesh, HK Raut, AS Nair, S. Ramakrishna, A review on self-cleaning coatings, J. Mater Chem 21 (2011) 16304-16322 ). Such materials are widely used to control microbial contamination (Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach, Ed.: Walid A. Daoud, 2013 2013 John Wiley & Sons, Ltd, 352 p., ISBN: 9781119991779). For example, a method for producing a textile material with antibacterial properties for workwear is described (RU 2619704, D06M 10/00, 05/20/2016), including treatment with low-temperature plasma of a low-pressure high-frequency discharge, subsequent impregnation with a colloidal aqueous solution of silver nanoparticles and drying, in which plasma treatment is carried out low-temperature plasma of a low-pressure high-frequency capacitive discharge for 120 s in a plasma-forming gas medium at a flow rate of 0.04 g/s, at a pressure in the working chamber of 26.6 Pa and a discharge power of 3.5-4.0 kW, impregnation is carried out with a colloidal aqueous solution silver nanoparticles with a concentration of 0.05-0.1 g/dm 3 . The main disadvantage of materials obtained by modifying the base with various bactericidal additives containing predominantly copper, zinc or silver compounds is their focus on combating only bacterial contamination, while chemical pollutants and macromolecular systems (nucleic acids, viruses) are not exposed to any effects and are not are removed from the surface of materials, which does not allow to completely clean their surface from contamination.
Эту проблему можно решить путем закрепления на поверхности материалов наночастиц фотокатализаторов, имеющих преимущественно полупроводниковую структуру, которые обладают окислительной активностью под действием света за счет образования высоко реакционноспособных кислородных частиц и могут окислять органические и неорганические соединения, обеспечивая тем самым удаление как химических, так и биологических загрязнителей (M.N. Lyulyukin, P.A. Kolinko, D.S. Selishchev, D.V. Kozlov, Hygienic aspects of TiO 2 -mediated photocatalytic oxidation of volatile organic compounds: Air purification analysis using a total hazard index, Appl. Cat. B-Environ. 220 (2018) 386-396). Наиболее активным фотокатализатором для процессов окислительной деструкции является диоксид титана, преимущественно анатазной модификации.This problem can be solved by attaching photocatalyst nanoparticles on the surface of materials, which have a predominantly semiconductor structure, which have oxidative activity under the action of light due to the formation of highly reactive oxygen particles and can oxidize organic and inorganic compounds, thereby ensuring the removal of both chemical and biological pollutants. ( MN Lyulyukin, PA Kolinko, DS Selishchev, DV Kozlov, Hygienic aspects of TiO 2 -mediated photocatalytic oxidation of volatile organic compounds: Air purification analysis using a total hazard index, Appl. Cat. B-Environ. 220 (2018) 386- 396 ). The most active photocatalyst for oxidative degradation processes is titanium dioxide, predominantly anatase modification.
Известны три подхода для формирования фотоактивного покрытия на поверхности материалов. Первый подход связан с нанесением на поверхность материалов композиции, главным компонентом которой является предшественник диоксида титана, например, тетраизопропоксид титана (N. Vero, S. Hribernik, P. Andreozzi, M. Sfiligoj-Smole, Homogeneous self-cleaning coatings on cellulose materials derived from TIP/TiO 2 P25, Fibers Polym. 10 (2009) 716-723), который гидролизуется с формированием равномерного фотоактивного покрытия с высокой адгезией к поверхности материала после температурной обработки. Описанный подход реализуется в золь-гель методе (D. Mihailović, Z. Šaponjić, M. Radoičić, S. Lazović, C.J. Baily, P. Jovančić, J. Nedeljković, M. Radetić, Functionalization of cotton fabrics with corona/air RF plasma and colloidal TiO 2 nanoparticles, Cellulose. 18 (2011) 811-825) и при нанесении фотокатализатора из газовой фазы (A. Sobczyk-Guzenda, H. Szymanowski, W. Jakubowski, A. Błasińska, J. Kowalski, M. Gazicki-Lipman, Morphology, photocleaning and water wetting properties of cotton fabrics, modified with titanium dioxide coatings synthesized with plasma enhanced chemical vapor deposition technique, Surf. Coatings Technol. 217 (2013) 51-57). Например, известен способ получения самоочищающегося материала (JP 2004057912, 26.02.2004) путем соосаждения паров тетрахлорида титана и воды на поверхность стеклоткани с их одновременным гидролизом и образованием диоксида титана. Основным недостатком данного способа является то, что образующийся на поверхности стеклоткани TiO2 имеет низкую степень кристалличности и, как следствие, очень низкую фотокаталитическую активность в реакциях окисления. Для улучшения кристалличности и повышения фотокаталитической активности требуется прокаливание при высокой температуре, что может быть использовано только для термически стабильных материалов.Three approaches are known for forming a photoactive coating on the surface of materials. The first approach is associated with applying a composition to the surface of materials, the main component of which is a precursor of titanium dioxide, for example, titanium tetraisopropoxide from TIP/TiO 2 P25, Fibers Polym 10 (2009) 716-723 ), which hydrolyzes to form a uniform photoactive coating with high adhesion to the surface of the material after heat treatment. The described approach is implemented in the sol-gel method and colloidal TiO 2 nanoparticles, Cellulose 18 (2011) 811-825 ) and when applying a photocatalyst from the gas phase ( A. Sobczyk-Guzenda, H. Szymanowski, W. Jakubowski, A. Błasińska, J. Kowalski, M. Gazicki- Lipman, Morphology, photocleaning and water wetting properties of cotton fabrics, modified with titanium dioxide coatings synthesized with plasma enhanced chemical vapor deposition technique, Surf Coatings Technol 217 (2013) 51-57). For example, a method for producing a self-cleaning material is known (JP 2004057912, Feb. 26, 2004) by co-deposition of titanium tetrachloride and water vapors on the surface of glass fabric with their simultaneous hydrolysis and the formation of titanium dioxide. The main disadvantage of this method is that the TiO 2 formed on the surface of the fiberglass has a low degree of crystallinity and, as a result, a very low photocatalytic activity in oxidation reactions. High-temperature calcination is required to improve crystallinity and photocatalytic activity, which can only be used for thermally stable materials.
Таким образом, главным недостатком подхода, основанного на использовании предшественника фотокатализатора, является сложность применения температурной обработки для материалов, имеющих низкую термическую стабильность (например, древесины и текстильных тканей), что приводит к трудности формирования кристаллического слоя фотоактивного покрытия и низкой скорости деструкции химических веществ.Thus, the main disadvantage of the approach based on the use of a photocatalyst precursor is the difficulty of applying heat treatment to materials with low thermal stability (for example, wood and textile fabrics), which leads to the difficulty of forming a crystalline layer of a photoactive coating and a low degradation rate of chemicals.
Другим подходом является нанесение окристаллизованных частиц фотокатализатора на поверхность материалов. Для этого готовят суспензию фотокатализатора в воде или спирте и наносят на материал методом окунания (G. Di Carlo, L.F. Liotta, G. Calogero, C. Giuliani, G.M. Ingo, Green cleaning procedures based on titania-doped cotton textiles: effect of titania textural properties, J. Nanosci. Nanotechnol. 17 (2017) 3842-3847) и распыления (Z. Han, V.W.C. Chang, L. Zhang, M.S. Tse, O.K. Tan, L.M. Hildemann, Preparation of TiO 2 -coated polyester fiber filter by spray-coating and its photocatalytic degradation of gaseous formaldehyde, Aerosol Air Qual. Res. 12 (2012) 1327-1335). Данный подход приводит к получению образцов, обеспечивающих окисление химических соединений с высокой скоростью, но, как правило, полученные покрытия имеют низкую адгезию фотоактивного компонента к поверхности, так как в ходе нанесения не образуются химические связи между частицами фотокатализатора и функциональными группами на поверхности материала (J. Wang, J. Zhao, lu Sun, X. Wang, A review on the application of photocatalytic materials on textiles, Text. Res. J. 85 (2015) 1104-1118).Another approach is to deposit crystallized photocatalyst particles on the surface of materials. To do this, a suspension of the photocatalyst in water or alcohol is prepared and applied to the material by dipping (G. Di Carlo, LF Liotta, G. Calogero, C. Giuliani, GM Ingo, Green cleaning procedures based on titania-doped cotton textiles: effect of titania textural properties, J. Nanosci. Nanotechnol. 17 (2017) 3842-3847 ) and spraying ( Z. Han, VWC Chang, L. Zhang, MS Tse, OK Tan, LM Hildemann, Preparation of TiO 2 -coated polyester fiber filter by spray -coating and its photocatalytic degradation of gaseous formaldehyde, Aerosol Air Qual. Res. 12 (2012) 1327-1335 ). This approach leads to obtaining samples that ensure the oxidation of chemical compounds at a high rate, but, as a rule, the obtained coatings have low adhesion of the photoactive component to the surface, since during deposition no chemical bonds are formed between the particles of the photocatalyst and functional groups on the surface of the material ( J Wang, J. Zhao, lu Sun, X. Wang, A review on the application of photocatalytic materials on textiles, Text Res. J. 85 (2015) 1104-1118 ).
Третий подход заключается в закреплении высокоактивных кристаллических частиц фотокатализатора с помощью химических соединений. К этому способу относится химическое закрепление фотокатализатора с помощью карбоновых кислот, образующих мостиковое соединение (M. Montazer, S. Hashemikia, Textile with immobilised nano titanium dioxide for repeated discoloration of CI reactive black 5 under UV-A, Color. Technol. 128 (2012) 403-409. https://doi.org/10.1111/j.1478-4408.2012.00394.x). Несмотря на высокие показатели адгезии при закреплении TiO2 данным способом, главным недостатком является высокая вероятность разрушения мостиковой структуры при освещении материала. Это происходит из-за окислительной деструкции карбоновой кислоты, находящейся в контакте с фотокатализатором, что в дальнейшем приведет к удалению частиц фотокатализатора с поверхности материала ( K.T. Meilert, D. Laub, J. Kiwi, Photocatalytic self-cleaning of modified cotton textiles by TiO 2 clusters attached by chemical spacers, J. Mol. Catal. A Chem. 237 (2005) 101-108).The third approach is to fix highly active crystalline photocatalyst particles with the help of chemical compounds. This method includes the chemical fixation of a photocatalyst with carboxylic acids forming a bridge ( M. Montazer, S. Hashemikia, Textile with immobilized nano titanium dioxide for repeated discoloration of CI reactive black 5 under UV-A, Color. Technol. 128 (2012 ) 403-409 https://doi.org/10.1111/j.1478-4408.2012.00394.x ). Despite the high adhesion rates when fixing TiO 2 by this method, the main disadvantage is the high probability of destruction of the bridge structure when the material is illuminated. This is due to the oxidative degradation of the carboxylic acid in contact with the photocatalyst, which subsequently leads to the removal of photocatalyst particles from the surface of the material ( KT Meilert, D. Laub, J. Kiwi, Photocatalytic self-cleaning of modified cotton textiles by TiO 2 clusters attached by chemical spacers, J. Mol. Catal. A Chem. 237 (2005) 101-108 ).
Известен способ получения самоочищающейся ткани (US 2005/0227557, B32B5/02, 09.04.2004) путем пропитки отмытой тканевой основы водной суспензией, содержащей от 0,1 до 10 мас. % порошка диоксида титана и от 1 до 5 мас. % ацетона и от 2 до 10 мас. % смолы. Также известен способ закрепления фотоактивного компонента (WO2009027432A1, C09D 7/00, 05.03.2009) с помощью водных и/или органических дисперсий различных органических связующих агентов, включающих акрилаты, капролактам, винилкапролактам, N-винилформамид и др., позволяющий получать фотоактивное покрытие на поверхности различных материалов, в том числе тканевых, которое обладает высокой адгезией.A known method of obtaining self-cleaning fabric (US 2005/0227557, B32B5/02, 04/09/2004) by impregnating the washed fabric base with an aqueous suspension containing from 0.1 to 10 wt. % titanium dioxide powder and from 1 to 5 wt. % acetone and from 2 to 10 wt. % resin. Also known is a method for fixing a photoactive component (WO2009027432A1, C09D 7/00, 03/05/2009) using aqueous and/or organic dispersions of various organic binders, including acrylates, caprolactam, vinylcaprolactam, N-vinylformamide, etc., which makes it possible to obtain a photoactive coating on surfaces of various materials, including fabrics, which has high adhesion.
Основным недостатком описанных выше способов с использованием клеящих составов на основе органических связующих является то, что большая часть поверхности частиц фотокатализатора оказывается блокированной связующим агентом. Это приводит к низкой фотокаталитической активности получаемого материала, а также при длительном облучении материала будет происходить разрушение молекул органического связующего фотокатализатором, при котором возможно выделение опасных химических продуктов разложения, таких как, например, формальдегид или гетероатомные соединения, на поверхность материала или в воздушную атмосферу и ухудшение эксплуатационных характеристик материала. По этим причинам использование неорганических связующих, устойчивых к действию фотокатализатора, предпочтительнее.The main disadvantage of the methods described above using adhesive compositions based on organic binders is that a large part of the surface of the photocatalyst particles is blocked by the binding agent. This leads to a low photocatalytic activity of the resulting material, and also with prolonged irradiation of the material, the molecules of the organic binder will be destroyed by the photocatalyst, which may release hazardous chemical decomposition products, such as, for example, formaldehyde or heteroatomic compounds, onto the surface of the material or into the air atmosphere and degradation of material performance. For these reasons, the use of photocatalyst resistant inorganic binders is preferred.
Описан способ получения тканевого материала для фотокаталитической и адсорбционной очистки газовых и водных сред (RU 2559506, B01J 20/06, 10.06.2014), отличающийся тем, что материал готовят пропиткой отмытой и высушенной тканевой основы водным золем диоксида кремния SiO2, с последующей сушкой обработанной тканевой основы на воздухе, промывкой дистиллированной водой и окончательной сушкой; пропиткой ткани с нанесенным диоксидом кремния раствором сульфата титанила (4-10 мас. %) и последующим погружением в водную суспензию фотокатализатора на основе нанокристаллического диоксида титана, который может содержать добавки благородных металлов, таких как платина, золото или их смеси, с последующей отмывкой и сушкой. Полученное описанным способом покрытие обладает фотокаталитической активностью под действием УФ- или видимого излучений. Недостатком описываемого способа является сложность его реализации из-за нескольких последовательных стадий нанесения различных модификаторов. Существенным недостатком описанного метода является то, что водный раствор сульфата титанила с концентрацией 4-10 мас. % имеет сильно кислую среду (pH < 1) и после пропитки может приводить к деградации материала. Также существенным недостатком является то, что из-за использования пропиточного состава на основе воды требуется погружение обрабатываемого материала в пропиточный состав на длительное время с дополнительным высоко интенсивным воздействием (обработка ультразвуком) для эффективной диффузии модификаторов вглубь тканевых волокон. Это также не позволяет наносить пропиточный состав с помощью распыления спрей-методом. Использование пропиточного состава на основе воды также ограничивает применение материалов, которые обладают гидрофобными свойствами поверхности. Еще одним существенным недостатком является то, что для придания материалу фотокаталитической активности под действием видимого света фотокатализатор, присутствующий в составе композиции, содержит частицы благородных металлов, преимущественно золота и платины или их смеси, что приводит к высокой стоимости и к необходимости контроля и учета его оборота.A method for obtaining a fabric material for photocatalytic and adsorption purification of gaseous and aqueous media is described (RU 2559506, B01J 20/06, 06/10/2014), characterized in that the material is prepared by impregnating the washed and dried fabric base with an aqueous sol of silicon dioxide SiO 2 , followed by drying treated tissue base in air, rinsing with distilled water and final drying; impregnating the fabric coated with silicon dioxide with a solution of titanyl sulfate (4-10 wt.%) and then immersing in an aqueous suspension of a photocatalyst based on nanocrystalline titanium dioxide, which may contain additives of noble metals such as platinum, gold or mixtures thereof, followed by washing and drying. Obtained by the described method, the coating has photocatalytic activity under the action of UV or visible radiation. The disadvantage of the described method is the complexity of its implementation due to several successive stages of applying various modifiers. A significant disadvantage of the described method is that an aqueous solution of titanyl sulfate with a concentration of 4-10 wt. % has a strongly acidic environment (pH < 1) and after impregnation can lead to degradation of the material. Also, a significant disadvantage is that due to the use of a water-based impregnating composition, it is required to immerse the treated material in the impregnating composition for a long time with additional high-intensity exposure (sonication) for effective diffusion of modifiers deep into the fabric fibers. It also prevents the impregnation composition from being applied by spraying. The use of a water-based impregnant also limits the use of materials that have hydrophobic surface properties. Another significant disadvantage is that in order to impart photocatalytic activity to the material under the action of visible light, the photocatalyst present in the composition contains particles of noble metals, mainly gold and platinum or a mixture thereof, which leads to high cost and the need to control and account for its turnover. .
Также описан пример использования композиции на основе изопропилового спирта для нанесения фотоактивного покрытия на поверхность хлопковых тканей путем закрепления нанокристаллических частиц TiO2 аморфным диоксидом титана, образующимся при гидролизе тетраизопропил ортотитаната (M. Solovyeva, D. Selishchev, S. Cherepanova, G. Stepanov, E. Zhuravlev, V. Richter, D. Kozlov, Self-cleaning photoactive cotton fabric modified with nanocrystalline TiO 2 for efficient degradation of volatile organic compounds and DNA contaminants, Chem. Eng. J. 388 (2020) 124167. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124167). Нанесение такого состава на поверхность хлопка позволяет получать тканевые материалы с равномерным фотоактивным покрытием, которое обеспечивает полное окисление паров ацетона и диэтилсульфида под действием ультрафиолетового излучения. Главным недостатком данной композиции является низкая адгезия образующегося фотоактивного покрытия к поверхности непористых материалов, например, стекла, из-за того, что аморфный диоксид титана не обеспечивает прочное связывание. Это приводит к тому, что данная композиция подходит для функционализации пористых материалов, преимущественно хлопковых текстильных тканей, но не подходит для функционализации непористых материалов, так как покрытие постепенно удаляется при обработке водой. Недостатком также является то, что композиция содержит фотокатализатор, который активен только под действием УФ-излучения, но не проявляет активность под действием видимого света.Also described is an example of using a composition based on isopropyl alcohol for applying a photoactive coating on the surface of cotton fabrics by fixing nanocrystalline particles of TiO 2 with amorphous titanium dioxide formed during the hydrolysis of tetraisopropyl orthotitanate ( M. Solovyeva, D. Selishchev, S. Cherepanova, G. Stepanov, E Zhuravlev, V. Richter, D. Kozlov, Self-cleaning photoactive cotton fabric modified with nanocrystalline TiO 2 for efficient degradation of volatile organic compounds and DNA contaminants, Chem. Eng. J. 388 (2020) 124167. https://doi .org/10.1016/j.cej.2020.124167 ). The application of such a composition to the surface of cotton makes it possible to obtain fabric materials with a uniform photoactive coating, which ensures complete oxidation of acetone and diethyl sulfide vapors under the action of ultraviolet radiation. The main disadvantage of this composition is the low adhesion of the resulting photoactive coating to the surface of non-porous materials, such as glass, due to the fact that amorphous titanium dioxide does not provide a strong bond. This results in the composition being suitable for the functionalization of porous materials, predominantly cotton textile fabrics, but not suitable for the functionalization of non-porous materials, since the coating is gradually removed by treatment with water. It is also a disadvantage that the composition contains a photocatalyst that is active only under UV radiation, but is not active under visible light.
Наиболее близкой по составу к представленному изобретению является композиция для получения стабильного покрытия на поверхности материалов (US2002/0007006 A1, C08J 3/00, 17.01.2002), которая состоит из смеси кремнийорганических соединений и продуктов их гидролиза и конденсации, фотоактивного компонента, в том числе диоксида титана анатазной модификации, и органического растворителя, в том числе изопропилового спирта, к которому могут добавлять воду и кислоты для стабилизации покрытия. Использование указанной композиции позволяет получать на поверхности стекла, пластика, металла и других непористых или низкопористых материалов стабильные покрытия, демонстрирующие высокие показатели твердости и адгезии, а также обладающие фотоиндуцированной гидрофильностью, устойчивостью к атмосферным воздействиям, щелочам, органическим соединениям и пятнам. Главным недостатком описанной композиции является отсутствие способности удаления химических загрязнителей с поверхности материалов с нанесенным покрытием, полученным с помощью данной композиции, поскольку из-за большого содержания кремнийорганических соединений, обеспечивающих высокие показатели твердости и адгезии покрытия, фотокаталитический эффект, обеспеченный присутствием фотоактивного компонента, такого как диоксид титана, заключается в фотоиндуцированной гидрофильности покрытия, а не в способности к фотокаталитической деструкции химических веществ, в том числе нуклеиновых кислот, обеспечивающей их удаление и перманентное снижение уровня загрязненности. Кроме того, из-за сложного состава композиции и условий ее нанесения возникает проблема получения покрытий на поверхности пористых материалов, таких как, например, текстильные ткани, что значительно сужает область применения описанной композиции. Недостатком также является то, что композиция содержит фотокатализатор, который активен только под действием УФ-излучения, но не проявляет активность под действием видимого света.The composition closest in composition to the present invention is a composition for obtaining a stable coating on the surface of materials (US2002/0007006 A1,
Задачей заявляемого изобретения является создание устойчивого покрытия с составом, обеспечивающим удаление химических загрязнителей с поверхности материалов и перманентное снижение уровня загрязненности помещений без необходимости проведения периодических обработок.The objective of the claimed invention is to create a stable coating with a composition that removes chemical contaminants from the surface of materials and permanently reduces the level of indoor pollution without the need for periodic treatments.
Техническим результатом является создание состава композиции для нанесения устойчивого фотоактивного кремний-титанового оксидного покрытия на поверхность пористых и непористых материалов, обладающего эффектом самоочистки под действием солнечного света и света комнатных источников освещения и обеспечивающего окислительную деструкцию химических веществ, в том числе биомакромолекул.The technical result is the creation of a composition composition for applying a stable photoactive silicon-titanium oxide coating on the surface of porous and non-porous materials, which has the effect of self-cleaning under the action of sunlight and room light sources and provides oxidative degradation of chemicals, including biomacromolecules.
Композиция для нанесения фотоактивного покрытия на поверхность материалов включает полярный органический растворитель, который позволяет получать стабильную дисперсию с гомогенным распределением частиц по всему объему, с добавками фотокаталитически активного нанокристаллического диоксида титана, который может содержать примеси азота, железа и меди, а также с добавками кремнийорганического связующего - этилсиликата, неорганической кислоты и воды.The composition for applying a photoactive coating on the surface of materials includes a polar organic solvent, which makes it possible to obtain a stable dispersion with a homogeneous distribution of particles throughout the volume, with the addition of photocatalytically active nanocrystalline titanium dioxide, which may contain impurities of nitrogen, iron and copper, as well as with the addition of an organosilicon binder - ethyl silicate, inorganic acid and water.
Спектральные характеристики применяемых фотокатализаторов, фотографии получаемых материалов с нанесенным фотоактивным покрытием, данные о влиянии состава заявленной композиции на их фотокаталитическую активность и возможность деструкции химических веществ и биомакромолекул представлены на фиг. 1-10.The spectral characteristics of the photocatalysts used, photographs of the obtained materials with applied photoactive coating, data on the effect of the composition of the claimed composition on their photocatalytic activity and the possibility of destruction of chemicals and biomacromolecules are shown in Fig. 1-10.
Фиг. 1. Спектры диффузного отражения, иллюстрирующие области поглощения диоксида титана и диоксида титана, содержащего примеси азота.Fig. 1. Diffuse reflectance spectra illustrating the absorption regions of titanium dioxide and titanium dioxide containing nitrogen impurities.
Фиг. 2. Фотографии разных материалов с нанесенным фотоактивным покрытием.Fig. 2. Photos of different materials with applied photoactive coating.
Фиг 3. Влияние типа кислоты и отмывки водой на активность фотоактивного покрытия.Fig 3. Effect of acid type and water wash on photoactive coating activity.
Фиг. 4. Влияние содержания кремнийорганического связующего в составе композиции на активность фотоактивного покрытия.Fig. 4. Influence of the content of the organosilicon binder in the composition on the activity of the photoactive coating.
Фиг. 5. Зависимость активности фотоактивного покрытия на поверхности стекла от концентрации фотокатализатора в композиции.Fig. Fig. 5. Dependence of the activity of the photoactive coating on the glass surface on the concentration of the photocatalyst in the composition.
Фиг. 6. Зависимость активности фотоактивного покрытия на поверхности стеклоткани от концентрации фотокатализатора в композиции.Fig. Fig. 6. Dependence of the activity of the photoactive coating on the surface of the glass fabric on the concentration of the photocatalyst in the composition.
Фиг. 7. Изменение состава газовой фазы в ректоре, содержащем пары бензола, при освещении материала с нанесенным фотоактивным покрытием.Fig. 7. Change in the composition of the gas phase in a reactor containing benzene vapor upon illumination of a material coated with a photoactive coating.
Фиг. 8. Деструкция ДНК на поверхности тканевого материала с фотоактивным покрытием под действием излучения УФ-А диапазона.Fig. 8. Destruction of DNA on the surface of tissue material with a photoactive coating under the action of UV-A radiation.
Фиг. 9. Иллюстрация удаления разных РНК с поверхности материалов с фотоактивным покрытием под действием излучения УФ-А диапазона.Fig. 9. Illustration of the removal of various RNAs from the surface of materials with a photoactive coating under the action of UV-A radiation.
Фиг. 10. Иллюстрация удаления РНК биологических объектов на примере вируса гриппа.Fig. 10. Illustration of the removal of RNA of biological objects on the example of the influenza virus.
В качестве полярного органического растворителя, который позволяет получать стабильную дисперсию с гомогенным распределением частиц фотокатализатора по всему объему, преимущественно используют изопропиловый спирт, этиловый спирт или этилацетат.As a polar organic solvent, which makes it possible to obtain a stable dispersion with a homogeneous distribution of photocatalyst particles throughout the volume, isopropyl alcohol, ethyl alcohol or ethyl acetate is mainly used.
В качестве фотокатализатора используют нанокристаллический диоксид титана в анатазной модификации с удельной поверхностью более 50 м2/г или кристаллический диоксид титана в анатазной модификации, содержащий примеси азота для возможности поглощения видимого света и примеси железа и меди для улучшения разделения фотогенерированных зарядов. Синтез фотокатализатора осуществляют с использованием описанной методики (N. Kovalevskiy, D. Selishchev, D. Svintsitskiy, S. Selishcheva, A. Berezin, D. Kozlov, Synergistic Effect of Polychromatic Radiation on Visible Light Activity of N-Doped TiO 2 Photocatalyst, Catalysis Communications 134 (2020) 105841), позволяющей получать диоксид титана, допированный азотом, который способен поглощать не только УФ-излучение, но и видимый свет, что расширяет спектр его действия. Спектры диффузного отражения, иллюстрирующие наличие поглощения в видимой области спектра для диоксида титана, содержащего примеси азота, по сравнению с обычным диоксидом титана, представлены на Фиг. 1. Содержание примесей азота в диоксиде титана может достигать 1 мас. %. После синтеза фотокатализатор измельчают в вибрационной мельнице до достижения коллоидного состояния. Для улучшения разделения фотогенерированных носителей зарядов и повышения активности фотокатализатора осуществляют его поверхностную модификацию соединениями железа и меди. В качестве соединений железа и меди используют их водорастворимые соли, которые добавляют в состав в количестве преимущественно до 1 мас. % по отношению к диоксиду титана.As a photocatalyst, nanocrystalline titanium dioxide in the anatase modification with a specific surface of more than 50 m 2 /g or crystalline titanium dioxide in the anatase modification containing nitrogen impurities for the possibility of absorbing visible light and iron and copper impurities to improve the separation of photogenerated charges is used. The photocatalyst is synthesized using the described technique (N. Kovalevskiy, D. Selishchev, D. Svintsitskiy, S. Selishcheva, A. Berezin, D. Kozlov, Synergistic Effect of Polychromatic Radiation on Visible Light Activity of N-
В качестве кремнийорганического связующего используют этилсиликат, который представляет собой смесь тетраэтоксисилана и частично гидролизованных олигоэтоксисилоксанов. Общее содержание кремния в этилсиликате в пересчете на SiO2 составляет 32-40 мас. %.Ethyl silicate is used as an organosilicon binder, which is a mixture of tetraethoxysilane and partially hydrolyzed oligoethoxysiloxanes. The total content of silicon in ethyl silicate in terms of SiO 2 is 32-40 wt. %.
В качестве кислоты используют неорганическую кислоту, преимущественно серную, азотную или соляную.The acid used is an inorganic acid, preferably sulfuric, nitric or hydrochloric.
Объемное соотношение этилсиликата и органического растворителя в предлагаемой композиции составляет не менее 1:19, но не более 1:1, при этом объемная доля кислоты находится в диапазоне 0,1-10%, а доля воды - в интервале от 5 до 25%. Концентрация фотокатализатора преимущественно составляет 1-150 г/л. Перед использованием состав интенсивно перемешивают для равномерного распределения частиц фотокатализатора по всему объему.The volume ratio of ethyl silicate and organic solvent in the proposed composition is not less than 1:19, but not more than 1:1, while the volume fraction of acid is in the range of 0.1-10%, and the proportion of water is in the range of 5 to 25%. The concentration of the photocatalyst is preferably 1-150 g/L. Before use, the composition is intensively stirred to evenly distribute the particles of the photocatalyst throughout the volume.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The essence of the invention is illustrated by the following examples.
В качестве полярного органического растворителя используют изопропиловый спирт (C3H8O, ОСЧ, 99,8 %, АО «ЭКОС-1»), этиловый спирт (C2H5OH, > 99,9 %, J.T. Baker) или этилацетат (C4H8O2, ХЧ, 99.7 %, АО «База №1 Химреактивов»).Isopropyl alcohol (C 3 H 8 O, OSCh, 99.8%, EKOS-1 JSC), ethyl alcohol (C 2 H 5 OH, > 99.9%, JT Baker) or ethyl acetate is used as a polar organic solvent. (C 4 H 8 O 2 , chemically pure, 99.7%, JSC Base No. 1 of Chemical Reactives).
В качестве кислоты используют концентрированную кислоту: серную (H2SO4, ОСЧ, ООО «СИГМАТЕК»), соляную (HCl, ОСЧ, ООО «АО РЕАХИМ»), азотную (HNO3, ХЧ, 65 %, ООО «ТК АНТ»), ортофосфорную (H3PO4, ЧДА, ОАО «ТК СПЕКТР-ХИМ») или уксусную (CH3COOH, ХЧ, АО «База №1 Химреактивов»).Concentrated acid is used as an acid: sulfuric acid (H 2 SO 4 , OSCH, SIGMATEK LLC), hydrochloric acid (HCl, OSCH, AO REAKHIM LLC), nitric acid (HNO 3 , chemically pure, 65%, TK ANT LLC ), orthophosphoric (H 3 PO 4 , ChDA, OJSC TK SPEKTR-KHIM) or acetic acid (CH 3 COOH, chemically pure, JSC Base No. 1 of Chemical Reaktivov).
В качестве фотокатализатора используют нанокристаллический диоксид титана TiO2 Hombikat UV100 (Sachtleben Chemie GmbH), являющийся 100% анатазом с удельной поверхностью 350 м2/г и размером кристаллитов 10-15 нм, или кристаллический диоксид титана анатазной модификации со средним размером кристаллитов 11 нм, содержащий примеси азота, который синтезируют по методике, описанной в работе (N. Kovalevskiy, D. Selishchev, D. Svintsitskiy, S. Selishcheva, A. Berezin, D. Kozlov, Synergistic effect of polychromatic radiation on visible light activity of N-doped TiO2 photocatalyst, Catal. Commun. 134 (2020) 105841. doi:10.1016/j.catcom.2019.105841), путем осаждения TiO2 из водного раствора сульфата титанила водным раствором аммиака с последующим прокаливанием при температуре 400-450°С и измельчают в вибрационной мельнице MM500 (Retsch) до наноразмерного состояния. По данным элементного анализа содержание примесей азота в синтезированном фотокатализаторе TiO2-N находится в диапазоне 0,36-0,40 мас. %.As a photocatalyst, nanocrystalline titanium dioxide TiO 2 Hombikat UV100 (Sachtleben Chemie GmbH) is used, which is 100% anatase with a specific surface of 350 m 2 /g and a crystallite size of 10-15 nm, or crystalline anatase titanium dioxide with an average crystallite size of 11 nm, containing nitrogen impurities, which is synthesized according to the method described in the work (N. Kovalevskiy, D. Selishchev, D. Svintsitskiy, S. Selishcheva, A. Berezin, D. Kozlov, Synergistic effect of polychromatic radiation on visible light activity of N-doped TiO 2 photocatalyst, Catal. Commun. 134 (2020) 105841. doi:10.1016/j.catcom.2019.105841), by precipitation of TiO 2 from an aqueous solution of titanyl sulfate with an aqueous solution of ammonia, followed by calcination at a temperature of 400-450 ° C and crushed into vibratory mill MM500 (Retsch) to the nanoscale state. According to elemental analysis, the content of nitrogen impurities in the synthesized photocatalyst TiO 2 -N is in the range of 0.36-0.40 wt. %.
В качестве кремнийорганического связующего используют «Этилсиликат-32» (ПАО «Химпром»), представляющий собой смесь, содержащую тетраэтоксисилан и олигоэтоксисилоксаны с общей формулой SimOm-1(OC2H5)2m+2, где m = 4-7.Ethylsilicate-32 (PJSC Khimprom) is used as an organosilicon binder, which is a mixture containing tetraethoxysilane and oligoethoxysiloxanes with the general formula Si m O m-1 (OC 2 H 5 ) 2m+2 , where m = 4-7 .
Для получения композиции для нанесения фотоактивного покрытия готовят смесь этилсиликата и изопропилового спирта в соотношении от 1:19 до 1:1 по объему добавляют к ней кислоту и воду в количестве 0,1-10 и 5-25 об. % соответственно. Далее смесь интенсивно перемешивают и добавляют подготовленный фотокатализатор в количестве 1-150 г/л. Полученную композицию обрабатывают в ультразвуковой ванне в течение 10 минут, а затем еще перемешивают в течение 10-12 часов. Далее ее наносят тонким слоем на поверхность подготовленного материала с помощью кисти, валика, аэрографа или путем пропитки.To obtain a composition for applying a photoactive coating, a mixture of ethyl silicate and isopropyl alcohol is prepared in a ratio of 1:19 to 1:1 by volume, acid and water are added to it in an amount of 0.1-10 and 5-25 vol. % respectively. Next, the mixture is intensively stirred and the prepared photocatalyst is added in the amount of 1-150 g/l. The resulting composition is treated in an ultrasonic bath for 10 minutes, and then further stirred for 10-12 hours. Then it is applied in a thin layer to the surface of the prepared material with a brush, roller, airbrush or by impregnation.
В качестве основы для нанесения фотоактивного покрытия используют поверхность пористых и непористых материалов, изготовленных из текстильных тканей, стеклоткани, стекла и пластика, а также элементов отделки, преимущественно окрашенных поверхностей. Перед нанесением поверхность материалов очищают от видимых загрязнений, протирают бумажным полотенцем или тканевой салфеткой, смоченными в этиловом или изопропиловом спирте, и дожидаются полного испарения спирта. Подготовленную композицию с фотоактивным компонентом наносят на поверхность тонким слоем кистью, валиком или губкой или распыляют с помощью аэрографа, пульверизатора. После полного испарения растворителя покрытие выдерживают при комнатной температуре еще в течение одного часа и далее протирают его тканевой салфеткой, смоченной в очищенной воде, для удаления плохо закрепившихся частиц и окончательно вытирают бумажным полотенцем. Фотографии фотоактивных покрытий на поверхности разных материалов представлены на Фиг. 2.As a basis for applying a photoactive coating, the surface of porous and non-porous materials made of textile fabrics, fiberglass, glass and plastic, as well as finishing elements, mainly painted surfaces, is used. Before application, the surface of the materials is cleaned of visible contaminants, wiped with a paper towel or cloth dipped in ethyl or isopropyl alcohol, and the alcohol is completely evaporated. The prepared composition with a photoactive component is applied to the surface with a thin layer with a brush, roller or sponge, or sprayed with an airbrush or spray gun. After complete evaporation of the solvent, the coating is kept at room temperature for another hour and then wiped with a cloth moistened with purified water to remove poorly fixed particles and finally wiped with a paper towel. Photographs of photoactive coatings on the surface of various materials are shown in Fig. 2.
Пример 1.Example 1
К 0,750 г диоксида титана TiO2 Hombikat UV 100 добавляют 0,750 мл этилсиликата, 1,4 мл дистиллированной воды, 0,1 мл концентрированной серной кислоты и 12,75 мл изопропилового спирта. Состав обрабатывают ультразвуком, а затем еще перемешивают в течение 10-12 часов. Концентрация фотокатализатора в приготовленной дисперсии составляет 50 г/л, а количество связующего - 5 об. %.To 0.750 g of titanium dioxide TiO 2 Hombikat UV 100 add 0.750 ml of ethyl silicate, 1.4 ml of distilled water, 0.1 ml of concentrated sulfuric acid and 12.75 ml of isopropyl alcohol. The composition is sonicated and then further stirred for 10-12 hours. The concentration of the photocatalyst in the prepared dispersion is 50 g/l, and the amount of binder is 5 vol. %.
Далее 100 мкл композиции для фотоактивного покрытия наносят тонким слоем на поверхность покровного стекла и высушивают при комнатной температуре.Next, 100 μl of the composition for photoactive coating is applied in a thin layer on the surface of the coverslip and dried at room temperature.
Образец помечают как С-50Т-5Э-Се.The sample is labeled C-50T-5E-Ce.
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что полученное фотоактивное покрытие дополнительно промывают дистиллированной водой в течение 10 секунд и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 1 with the exception that the resulting photoactive coating is additionally washed with distilled water for 10 seconds and dried at 80°C for 1 hour.
Образец помечают как С-50Т-5Э-Се-О.The sample is labeled C-50T-5E-Se-O.
Пример 3.Example 3
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в состав добавляют соляную кислоту в количестве 100 мкл.Similar to example 1 with the exception that hydrochloric acid is added to the composition in an amount of 100 μl.
Образец помечают как С-50Т-5Э-Со.The sample is labeled C-50T-5E-Co.
Пример 4.Example 4
Аналогичен примеру 3 с тем исключением, что полученное фотоактивное покрытие дополнительно промывают дистиллированной водой в течение 10 секунд и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 3, with the exception that the resulting photoactive coating is additionally washed with distilled water for 10 seconds and dried at 80°C for 1 hour.
Образец помечают как С-50Т-5Э-Со-О.The sample is labeled C-50T-5E-Co-O.
Пример 5.Example 5
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в состав добавляют концентрированную азотную кислоту в количестве 100 мкл.Similar to example 1, with the exception that concentrated nitric acid is added to the composition in an amount of 100 μl.
Образец помечают как С-50Т-5Э-А.The sample is marked as S-50T-5E-A.
Пример 6.Example 6
Аналогичен примеру 5 с тем исключением, что полученное фотоактивное покрытие дополнительно промывают дистиллированной водой в течение 10 секунд и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 5, with the exception that the resulting photoactive coating is additionally washed with distilled water for 10 seconds and dried at 80°C for 1 hour.
Образец помечают как С-50Т-5Э-А-О.The sample is marked as C-50T-5E-A-O.
Пример 7 (сравнительный).Example 7 ( comparative ).
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в состав добавляют фосфорную кислоту в количестве 100 мкл.Similar to example 1, with the exception that phosphoric acid is added to the composition in an amount of 100 μl.
Образец помечают как С-50Т-5Э-Ф.The sample is marked as S-50T-5E-F.
Пример 8 (сравнительный).Example 8 ( comparative ).
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в состав добавляют ледяную уксусную кислоту в количестве 100 мкл.Similar to example 1, with the exception that glacial acetic acid is added to the composition in an amount of 100 μl.
Образец помечают как С-50Т-5Э-У.The sample is marked as S-50T-5E-U.
Пример 9.Example 9
К 0,750 г диоксида титана TiO2 Hombikat UV 100 добавляют 1,4 мл дистиллированной воды, 0,1 мл концентрированной азотной кислоты, этиловый спирт и этилсиликат. Количество этилсиликата составляет 0,75; 1,5; 3; 4,5; 7,5 и 9 мл для достижения объемной доли связующего в приготовленной дисперсии 5; 10; 20; 30; 50 и 60% соответственно. Этиловый спирт добавляют до общего объема жидкости 15 мл. Концентрация диоксида титана составляет 50 г/л.To 0.750 g of titanium dioxide TiO 2 Hombikat UV 100 add 1.4 ml of distilled water, 0.1 ml of concentrated nitric acid, ethyl alcohol and ethyl silicate. The amount of ethyl silicate is 0.75; 1.5; 3; 4.5; 7.5 and 9 ml to achieve a volume fraction of the binder in the prepared dispersion of 5; 10; 20; thirty; 50 and 60% respectively. Ethyl alcohol is added to a total liquid volume of 15 ml. The concentration of titanium dioxide is 50 g/l.
Полученную композицию для фотоактивного покрытия наносят тонким слоем на поверхность покровного стекла с помощью пневматического аэрографа (FPS-20, «Hammer Werkzeug GmbH», Германия) и высушивают при комнатной температуре.The resulting photoactive coating composition is applied in a thin layer on the cover slip surface using a pneumatic airbrush (FPS-20, Hammer Werkzeug GmbH, Germany) and dried at room temperature.
Образцы помечают как С-50Т-хЭ, где x - объемная доля этилсиликата.Samples are labeled C-50T-xE, where x is the volume fraction of ethyl silicate.
Пример 10.Example 10
К навеске диоксида титана TiO2 Hombikat UV 100 добавляют 1,5 мл этилсиликата; 1,4 мл дистиллированной воды; 0,1 мл концентрированной азотной кислоты и 12 мл этилацетата. Масса фотокатализатора составляет 0; 0,015; 0,15; 0,45; 0,75; 1,05; 1,5 и 2,25 г, что соответствует его концентрации 0; 1; 10; 30; 50; 70; 100 и 150 г/л в подготовленной смеси. Количество связующего составляет 10 об. %.To a portion of titanium dioxide TiO 2 Hombikat UV 100 add 1.5 ml of ethyl silicate; 1.4 ml distilled water; 0.1 ml concentrated nitric acid and 12 ml ethyl acetate. The mass of the photocatalyst is 0; 0.015; 0.15; 0.45; 0.75; 1.05; 1.5 and 2.25 g, which corresponds to its concentration of 0; 1; 10; thirty; 50; 70; 100 and 150 g/l in the prepared mixture. The amount of binder is 10 vol. %.
Далее 100 мкл композиции для фотоактивного покрытия наносят тонким слоем на поверхность покровного стекла и высушивают при комнатной температуре.Next, 100 μl of the composition for photoactive coating is applied in a thin layer on the surface of the coverslip and dried at room temperature.
Образцы помечают как С-хТ-10Э, где x - концентрация диоксида титана (г/л).Samples are labeled C-xT-10E, where x is the concentration of titanium dioxide (g/l).
Пример 11.Example 11.
Аналогичен примеру 10 с тем исключением, что в качестве кислоты используют концентрированную серную кислоту, а в качестве растворителя - изопропиловый спирт. Полученную композицию для фотоактивного покрытия наносят на поверхность стеклоткани методом пропитки. После испарения растворителя кусочки ткани выдерживают при комнатной температуре в течение часа. Далее образцы прополаскивают в дистиллированной воде и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 10, with the exception that concentrated sulfuric acid is used as the acid, and isopropyl alcohol is used as the solvent. The resulting composition for a photoactive coating is applied to the surface of the glass fabric by impregnation. After the solvent has evaporated, the tissue pieces are kept at room temperature for one hour. Next, the samples are rinsed in distilled water and dried at 80°C for 1 hour.
Образцы помечают как СТ-хТ-10Э, где x - концентрация диоксида титана (г/л).The samples are labeled as ST-xT-10E, where x is the concentration of titanium dioxide (g/l).
Пример 12Example 12
Аналогичен примеру 11 с тем исключением, что при приготовлении состава вместо TiO2 Hombikat UV100 используют синтезированный нанокристаллический диоксид титана, содержащий примеси азота (TiO2-N), который способен поглощать излучение в видимом диапазоне спектра (Фиг. 1).It is similar to example 11 with the exception that in the preparation of the composition, instead of TiO 2 Hombikat UV100, synthesized nanocrystalline titanium dioxide containing nitrogen impurities (TiO 2 -N) is used, which is capable of absorbing radiation in the visible range of the spectrum (Fig. 1).
При осаждении диоксида титана из водного раствора сульфата титанила водным раствором аммиака с последующим прокаливанием на воздухе получается TiO2, содержащий примеси азота (TiO2-N), которые обеспечивают поглощение в видимой области спектра. При этом условия синтеза (pH осаждения, время старения, температура прокаливания) влияют на содержание азота в структуре TiO2, которое может достигать 1 мас. %. Для примеров был выбран фотокатализатор с содержанием азота 0,36-0,40 мас. %, так как он проявляет большую активностью под действием видимого света по сравнению с фотокатализаторами с другим содержанием азота, которые были синтезированы при других условиях.When titanium dioxide is precipitated from an aqueous solution of titanyl sulfate with an aqueous solution of ammonia, followed by calcination in air, TiO 2 is obtained containing nitrogen impurities (TiO 2 -N), which provide absorption in the visible region of the spectrum. In this case, the synthesis conditions (pH of precipitation, aging time, calcination temperature) affect the nitrogen content in the TiO 2 structure, which can reach 1 wt %. %. For examples, a photocatalyst with a nitrogen content of 0.36-0.40 wt. %, since it exhibits greater activity under the action of visible light compared to photocatalysts with a different nitrogen content, which were synthesized under different conditions.
Пример 13.Example 13
Готовят состав с концентрацией фотокатализатора 100 г/л и количеством связующего 30 об. %. Для этого к 6 г диоксида титана TiO2 Hombikat UV 100 добавляют 36 мл изопропилового спирта, 400 мкл концентрированной азотной кислоты, 5,6 мл дистиллированной воды и 18 мл этилсиликата.Prepare a composition with a concentration of photocatalyst 100 g/l and the amount of
Полученную композицию для фотоактивного покрытия наносят на поверхность кусочков стеклоткани методом пропитки. После испарения растворителя кусочки ткани выдерживают при комнатной температуре в течение часа.The resulting composition for a photoactive coating is applied to the surface of pieces of fiberglass by impregnation. After the solvent has evaporated, the tissue pieces are kept at room temperature for one hour.
Образец помечают как СТ-100Т-30Э.The sample is marked as ST-100T-30E.
Пример 14.Example 14
Аналогичен примеру 13 с тем исключением, что образец стеклоткани с фотоактивным покрытием дополнительно прополаскивают в дистиллированной воде и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 13 with the exception that a sample of glass fabric with a photoactive coating is additionally rinsed in distilled water and dried at 80°C for 1 hour.
Образец помечают как СТ-100Т-30Э-О.The sample is marked as ST-100T-30E-O.
Пример 15.Example 15
Аналогичен примеру 13 с тем исключением, что вместо стеклоткани используют смешанную хлопкополиэфирную ткань «Панацея-Cotton rich-150».Similar to example 13 with the exception that instead of fiberglass, a mixed cotton-polyester fabric "Panacea-Cotton rich-150" is used.
Образец помечают как Т-100Т-30Э.The sample is marked as T-100T-30E.
Пример 16.Example 16
Аналогичен примеру 15 с тем исключением, что образец ткани с фотоактивным покрытием дополнительно прополаскивают в дистиллированной воде и сушат при 80°С в течение 1 часа.Similar to example 15 with the exception that the tissue sample with a photoactive coating is additionally rinsed in distilled water and dried at 80°C for 1 hour.
Образец помечают как Т-100Т-30Э-О.The sample is marked as T-100T-30E-O.
Пример 17.Example 17.
Аналогичен примеру 16 с тем исключением, что при приготовлении состава композиции для фотоактивного покрытия вместо TiO2 Hombikat UV100 используют синтезированный нанокристаллический диоксид титана, содержащий примеси азота (TiO2-N).Similar to example 16, with the exception that in the preparation of the composition for the photoactive coating, instead of TiO 2 Hombikat UV100, synthesized nanocrystalline titanium dioxide containing nitrogen impurities (TiO 2 -N) is used.
Образец помечают как Т-100TN-30Э-О.The sample is marked as T-100TN-30E-O.
Пример 18.Example 18.
Аналогичен примеру 17 с тем исключением, что в состав композиции для фотоактивного покрытия дополнительно добавляют навеску нонагидрата нитрата железа (III) (Fe(NO3)3×9H2O) в количестве, соответствующем 0,1% Fe от массы добавленного диоксида титана, и тригидрата нитрата меди (II) (Cu(NO3)2×3H2O в количестве, соответствующем 0,5 % Cu от массы добавленного диоксида титана.Similar to example 17, with the exception that a portion of iron (III) nitrate nonahydrate (Fe(NO 3 ) 3 × 9H 2 O) is additionally added to the composition for a photoactive coating in an amount corresponding to 0.1% Fe by weight of the added titanium dioxide, and copper (II) nitrate trihydrate (Cu(NO 3 ) 2 × 3H 2 O in an amount corresponding to 0.5% Cu by weight of added titanium dioxide.
В диапазоне содержаний до 1 мас. % поверхностное модифицирование фотокатализатора TiO2-N железом приводит к увеличению его активности под действием видимого света. При этом активность имеет экстремальную зависимость от содержания железа с максимумом при значении 0,1 мас. %. С целью демонстрации наибольшего эффекта для данного примера было выбрано значение содержания железа, соответствующее максимуму активности (т.е., 0,1 мас. %).In the range of contents up to 1 wt. % surface modification of the TiO 2 -N photocatalyst with iron leads to an increase in its activity under the action of visible light. In this case, the activity has an extreme dependence on the iron content with a maximum at a value of 0.1 wt. %. In order to demonstrate the greatest effect for this example, the value of the iron content corresponding to the maximum activity (ie, 0.1 wt.%) was chosen.
В диапазоне содержаний до 1 мас. % поверхностное модифицирование фотокатализатора TiO2-N медью приводит к увеличение его активности под действием видимого света. При этом активность имеет экстремальную зависимость от содержания меди с максимумом при значении 0,5 мас. %. С целью демонстрации наибольшего эффекта для данного примера было выбрано значение содержания меди, соответствующее максимуму активности (т.е., 0,5 мас. %).In the range of contents up to 1 wt. % surface modification of the TiO 2 -N photocatalyst with copper leads to an increase in its activity under the action of visible light. In this case, the activity has an extreme dependence on the copper content with a maximum at a value of 0.5 wt. %. In order to demonstrate the greatest effect for this example, the value of the copper content corresponding to the maximum activity (ie, 0.5 wt.%) was chosen.
Образец помечают как Т-100TNFC-30Э-О.The sample is marked as T-100TNFC-30E-O.
Пример 19 (сравнительный).Example 19 (comparative).
Аналогичен примеру 16 с тем исключением, что в состав композиции для фотоактивного покрытия не добавляют фотокатализатор.Similar to example 16 with the exception that no photocatalyst is added to the photoactive coating composition.
Образец помечают как Т-0TN-30Э-О.The sample is labeled as T-0TN-30E-O.
Для иллюстрации возможности получаемого фотоактивного покрытия к фотокаталической деструкции химических веществ под действием ультрафиолетового или видимого излучения проводят испытание их фотокаталитической активности в тестовой реакции окисления паров ацетона. Испытания проводят в проточно-циркуляционной установке «ИСОФА» (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2015660118, ИСОФА / Козлов Д.В., Селищев Д.С., Коровин Е.Ю, 20.10.2015) при температуре 40°С и значении объемной скорости потока 65±1 см3/мин. Источником УФ-излучения является 10 Вт светодиод с мощностью излучения в диапазоне длин волн 320-400 нм, равной 9,7 мВт/см2. Источником видимого света является 100 Вт светодиод с мощностью излучения в диапазоне длин волн 400-500 нм, равной 160 мВт/см2. Концентрацию реагентов и продуктов анализируют по изменению площадей полос поглощения, соответствующих определенному веществу, на ИК спектрах, записанных с помощью ИК-Фурье спектрометра ФТ-801 (ООО НПФ «Симэкс», Россия), оснащенного длиннопроходной кюветой (Infrared Analysis, США) с длиной оптического пути, равной 2,4 м. Концентрация ацетона в конечной реакционной смеси составляет 15-25 мкмоль/л. Мерой фотокаталитической активности материалов является скорость образования CO2 при окислении ацетона, которую рассчитывают по следующей формуле:To illustrate the possibility of the resulting photoactive coating to the photocatalytic degradation of chemicals under the action of ultraviolet or visible radiation, their photocatalytic activity is tested in the test reaction of acetone vapor oxidation. The tests are carried out in the ISOFA flow-circulation installation (Certificate of state registration of the computer program 2015660118, ISOFA / Kozlov D.V., Selishchev D.S., Korovin E.Yu., 10.20.2015) at a temperature of 40 ° C and a value volumetric flow rate 65±1 cm 3 /min. The source of UV radiation is a 10 W LED with a radiation power in the wavelength range of 320-400 nm, equal to 9.7 mW/cm 2 . The source of visible light is a 100 W LED with a radiation power in the wavelength range of 400-500 nm, equal to 160 mW/cm 2 . The concentration of reagents and products is analyzed by changing the areas of absorption bands corresponding to a certain substance in IR spectra recorded using an FT-801 IR-Fourier spectrometer (OOO NPF Simeks, Russia), equipped with a long-pass cell (Infrared Analysis, USA) with a length optical path equal to 2.4 m. The concentration of acetone in the final reaction mixture is 15-25 µmol/L. A measure of the photocatalytic activity of materials is the rate of formation of CO 2 during the oxidation of acetone, which is calculated by the following formula:
, где: - разность концентраций СО2 в конечной и исходной реакционных смесях (мкмоль/л), U - объемная скорость (л/мин). , Where: - the difference between the concentrations of CO 2 in the final and initial reaction mixtures (µmol/l), U - space velocity (l/min).
Результаты испытаний по определению фотокаталитической активности материалов, полученных с использованием предложенной композиции, а также данные об устойчивости нанесенного фотоактивного покрытия к смыву под струей воды представлены в таблице 1.The results of tests to determine the photocatalytic activity of materials obtained using the proposed composition, as well as data on the resistance of the applied photoactive coating to washout under running water, are presented in Table 1.
Согласно данным испытаний все материалы с фотоактивным покрытием, нанесенным с использованием предлагаемой композиции, обладают фотокаталитической активностью и способны под действием света осуществлять полное окисление паров ацетона до углекислого газа и воды, что подтверждает возможность очистки на молекулярном уровне. Материалы, полученные с использованием нанокристаллического диоксида титана анатазной модификации TiO2 Hombikat UV100 (примеры 1-11, 13-16) проявляют активность под действием ультрафиолетового излучения ближнего диапазона (УФ-А). Излучение УФ-А входит в состав солнечного света и не оказывает сильного негативного влияния на человека. Таким образом, материалы, полученные с использованием предложенной композиции, будут активны как под действием солнечного света, так и под действием излучения комнатных люминесцентных источников освещения, в спектрах излучения которых присутствуют полосы с длиной волны меньше 400 нм. В тоже время материалы, полученные с использованием нанокристаллического диоксида титана, содержащего примеси азота (примеры 12, 17 и 18), проявляют активность как под действием УФ-излучения, так и под действием видимого света, что соответствует большей эффективности преобразования солнечного света и возможности использования комнатных светодиодных источников освещения.According to the test data, all materials with a photoactive coating applied using the proposed composition have photocatalytic activity and are capable of complete oxidation of acetone vapor to carbon dioxide and water under the action of light, which confirms the possibility of cleaning at the molecular level. Materials obtained using nanocrystalline titanium dioxide anatase modification TiO 2 Hombikat UV100 (examples 1-11, 13-16) exhibit activity under the action of near ultraviolet radiation (UV-A). UV-A radiation is part of sunlight and does not have a strong negative effect on humans. Thus, the materials obtained using the proposed composition will be active both under the action of sunlight and under the action of the radiation of room luminescent light sources, in the emission spectra of which there are bands with a wavelength of less than 400 nm. At the same time, materials obtained using nanocrystalline titanium dioxide containing nitrogen impurities (examples 12, 17 and 18) are active both under the action of UV radiation and under the action of visible light, which corresponds to a greater efficiency of sunlight conversion and the possibility of using indoor LED lighting sources.
Примеры 1-8 иллюстрируют то, что для формирования устойчивого фотоактивного покрытия на поверхности материалов с использованием предлагаемой композиции необходимо наличие в ее составе сильных кислот, таких как азотная, серная и соляная (примеры 1-6), поскольку для гидролиза кремнийорганического связующего и надежной фиксации частиц фотокатализатора на поверхности материала необходимо присутствие достаточного количества протонов в композиции. В случае средних и слабых кислот, таких как фосфорная или уксусная кислоты (примеры 7-8), не удается получить устойчивое покрытие, которое не будет смываться с поверхности материала струей воды. Помимо влияния на устойчивость получаемого фотоактивного покрытия, тип добавляемой кислоты также влияет и на его активность (Таблица 1, Фиг. 3).Examples 1-8 illustrate that in order to form a stable photoactive coating on the surface of materials using the proposed composition, it is necessary to have strong acids in its composition, such as nitric, sulfuric and hydrochloric (examples 1-6), since for hydrolysis of the organosilicon binder and reliable fixation particles of the photocatalyst on the surface of the material requires the presence of a sufficient amount of protons in the composition. In the case of medium and weak acids, such as phosphoric or acetic acids (examples 7-8), it is not possible to obtain a stable coating that will not be washed off the surface of the material with a water jet. In addition to influencing the stability of the resulting photoactive coating, the type of acid added also affects its activity (Table 1, Fig. 3).
Сравнение примеров 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 показывает, что дополнительная обработка фотоактивного покрытия водой не только позволяет удалить незакрепленные частицы фотокатализатора, но и способствует повышению его фотоактивности за счет удаления кислотных групп с его поверхности, которые остаются после нанесения и выступают в роли центров рекомбинации фотогенерированных носителей зарядов, обеспечивая снижение активности. Влияние отмывки для каждого типа кислоты наглядно показано на Фиг 3. Предпочтительными являются азотная и серная кислоты, но также возможно использование соляной кислоты.Comparison of examples 1 and 2, 3 and 4, 5 and 6 shows that additional treatment of the photoactive coating with water not only removes loose particles of the photocatalyst, but also increases its photoactivity by removing acidic groups from its surface that remain after application and protrude in the role of recombination centers for photogenerated charge carriers, providing a decrease in activity. The wash effect for each type of acid is clearly shown in Figure 3. Nitric and sulfuric acids are preferred, but hydrochloric acid can also be used.
Пример 9 иллюстрирует влияние содержания кремнийорганического связующего в композиции на активность получаемого фотоактивного покрытия. При низком содержании связующего наблюдается низкая устойчивость фотоактивного покрытия к потере фотокатализатора при трении или при обработке водой. Увеличение содержания этилсиликата приводит к закреплению большего количества фотокатализатора и постепенному увеличению активности (Фиг. 4). С другой стороны, при большом содержании этилсиликата происходит экранирование фотокатализатора, что снижает активность фотоактивного покрытия вплоть до 0. Таким образом, объемное соотношение этилсиликата и органического растворителя в предлагаемой композиции составляет не менее 1:19, но не более 1:1.Example 9 illustrates the effect of the content of organosilicon binder in the composition on the activity of the resulting photoactive coating. At a low content of the binder, low resistance of the photoactive coating to the loss of the photocatalyst during friction or treatment with water is observed. An increase in the content of ethyl silicate leads to the fixation of more photocatalyst and a gradual increase in activity (Fig. 4). On the other hand, with a high content of ethyl silicate, the photocatalyst is shielded, which reduces the activity of the photoactive coating down to 0. Thus, the volume ratio of ethyl silicate and organic solvent in the proposed composition is at least 1:19, but not more than 1:1.
Примеры 10 и 11 иллюстрируют то, что увеличение концентрации диоксида титана в составе композиции приводит к увеличению активности фотоактивного покрытия. Тип материала, на поверхность которого наносится покрытие, влияет на значение оптимальной концентрации фотокатализатора. На Фиг. 5 показано, что для примера 10 при увеличении концентрации фотокатализатора до 30 г/л наблюдается рост активности фотоактивного покрытия на поверхности непористого материала (т.е., стекла), но дальнейшее увеличение концентрации до 150 г/л слабо влияет на активность фотоактивного покрытия. Это обусловлено ограничением количества закрепляемого фотокатализатора на единице поверхности стекла, которое будет доступно для освещения. На Фиг. 6 показано, что в случае стеклоткани (пример 11) с увеличением содержания диоксида титана в наносимом составе наблюдается монотонный рост активности, что обусловлено высокой пористостью структуры стеклотканевого материала по сравнению со стеклом. Следует отметить, что в обоих случаях без добавления диоксида титана (т.е, для концентрации 0 г/л) наблюдается нулевая активность и такое покрытие не обладает функцией самоочистки под действием света. Таким образом, составы, содержащие диоксид титана с концентрацией 1-150 г/л, позволяют наносить фотоактивные покрытия на поверхности как пористых, так и непористых материалов. При этом, при использовании в качестве фотокатализатора нанокристаллического диоксида титана, содержащего примеси азота (TiO2-N), который за счет этих примесей способен поглощать излучение видимого диапазона (Фиг. 1), получаемые материалы (пример 12) обладают фотокаталитической активностью не только под действием УФ-излучения, но и под действием видимого света, так как наблюдается окисление паров ацетона с высокой скоростью (Таблица 1). Аналогично примеру 11 увеличение концентрации TiO2-N в диапазоне 1-150 г/л приводит к монотонному увеличению активности материалов в обоих спектральных диапазонах.Examples 10 and 11 illustrate that an increase in the concentration of titanium dioxide in the composition leads to an increase in the activity of the photoactive coating. The type of material the surface of which is coated affects the value of the optimal concentration of the photocatalyst. On FIG. Figure 5 shows that for example 10, with an increase in the concentration of the photocatalyst to 30 g/l, an increase in the activity of the photoactive coating on the surface of a non-porous material (i.e., glass) is observed, but a further increase in the concentration to 150 g/l has little effect on the activity of the photoactive coating. This is due to the limitation of the amount of fixed photocatalyst per unit of glass surface that will be available for illumination. On FIG. 6 shows that in the case of glass fabric (example 11), with an increase in the content of titanium dioxide in the applied composition, a monotonous increase in activity is observed, which is due to the high porosity of the structure of the glass fabric material compared to glass. It should be noted that in both cases without the addition of titanium dioxide (ie, for a concentration of 0 g/l) there is zero activity and such a coating does not have the function of self-cleaning under the influence of light. Thus, compositions containing titanium dioxide with a concentration of 1–150 g/l make it possible to apply photoactive coatings on the surfaces of both porous and non-porous materials. At the same time, when using as a photocatalyst nanocrystalline titanium dioxide containing nitrogen impurities (TiO 2 -N), which due to these impurities is able to absorb visible radiation (Fig. 1), the resulting materials (example 12) have photocatalytic activity not only under under the action of UV radiation, but also under the action of visible light, since the oxidation of acetone vapor is observed at a high rate (Table 1). Similarly to example 11, an increase in the concentration of TiO 2 -N in the range of 1-150 g/l leads to a monotonous increase in the activity of materials in both spectral ranges.
Следует отметить, что примеры 1, 9 и 10 иллюстрируют возможность использования изопропилового спирта, этилового спирта или этилацетата в качестве полярного органического растворителя при приготовлении композиции для нанесения фотоактивного покрытия.It should be noted that examples 1, 9 and 10 illustrate the possibility of using isopropyl alcohol, ethyl alcohol or ethyl acetate as a polar organic solvent in the preparation of a photoactive coating composition.
Помимо тканевых материалов на основе неорганических волокон (пример 13) предложенный состав композиции для нанесения фотоактивного покрытия позволяет модифицировать ткани на основе природных и синтетических волокон (пример 15) с получением самоочищающихся текстильных материалов. Как и в случае со стеклом (примеры 1-6), для тканевых материалов дополнительная обработка водой приводит к увеличению фотоактивности покрытия (примеры 14 и 16 соответственно) за счет удаления кислотных остатков.In addition to fabric materials based on inorganic fibers (example 13), the proposed composition for applying a photoactive coating makes it possible to modify fabrics based on natural and synthetic fibers (example 15) to obtain self-cleaning textile materials. As in the case of glass (examples 1-6), for fabric materials, additional treatment with water leads to an increase in the photoactivity of the coating (examples 14 and 16, respectively) due to the removal of acidic residues.
Аналогично примеру 12 при использовании в качестве фотокатализатора нанокристаллического диоксида титана, содержащего примеси азота (TiO2-N), получаемое покрытие (пример 17) обладает фотокаталитической активностью не только под действием УФ-излучения, но и под действием видимого света, так как наблюдается окисление паров ацетона с высокой скоростью (Таблица 1). Дополнительное введение в состав для нанесения фотоактивного покрытия переходных металлов, например ионов железа и меди (пример 18), приводит к поверхностному модифицированию фотокатализатора и обеспечивает значительное увеличение активности материала под действием видимого света за счет пространственного разделения фотогенерированных носителей зарядов и снижения их рекомбинации.Similarly to example 12, when nanocrystalline titanium dioxide containing nitrogen impurities (TiO 2 -N) is used as a photocatalyst, the resulting coating (example 17) has photocatalytic activity not only under the action of UV radiation, but also under the action of visible light, since oxidation is observed acetone vapor at high speed (Table 1). Additional introduction of transition metals into the composition for applying a photoactive coating, for example, iron and copper ions (example 18), leads to surface modification of the photocatalyst and provides a significant increase in the activity of the material under the action of visible light due to the spatial separation of photogenerated charge carriers and a decrease in their recombination.
Сравнение примеров 16 и 19 подчеркивает ключевую роль фотокатализатора в составе наносимого покрытия на поверхности ткани для придания свойств самоочищения, поскольку при отсутствии фотокатализатора активность полученных покрытий равна нулю (Таблица 1). Такой же эффект наблюдается и в случае отсутствия диоксида титана в составе фотоактивных покрытий на стекле (пример 10) и стеклоткани (пример 11).Comparison of examples 16 and 19 emphasizes the key role of the photocatalyst in the composition of the applied coating on the surface of the fabric to impart self-cleaning properties, since in the absence of a photocatalyst, the activity of the resulting coatings is zero (Table 1). The same effect is observed in the absence of titanium dioxide in the composition of photoactive coatings on glass (example 10) and fiberglass (example 11).
Таким образом, предложенный состав, состоящий из кремнийорганического связующего и нанокристаллического диоксида титана, который может дополнительно содержать примеси азота в объеме и металла на поверхности, позволяет наносить фотоактивное покрытие на поверхность разных типов материалов и обеспечивать окислительную деструкцию химических веществ вплоть до продуктов их полного окисления под действием света широкого спектрального диапазона.Thus, the proposed composition, consisting of an organosilicon binder and nanocrystalline titanium dioxide, which may additionally contain nitrogen impurities in the volume and metal on the surface, makes it possible to apply a photoactive coating on the surface of various types of materials and provide oxidative degradation of chemicals up to the products of their complete oxidation under action of light of a wide spectral range.
Пример 20.Example 20.
Проводят исследование кинетических закономерностей окисления паров бензола на поверхности материала с фотоактивным покрытием, синтезированного аналогично примеру 16 с использованием 100% хлопковой ткани, в статическом реакторе с использованием метода ИК-спектроскопии для количественного анализа.Conduct a study of the kinetic laws of the oxidation of benzene vapor on the surface of the material with a photoactive coating, synthesized analogously to example 16 using 100% cotton fabric, in a static reactor using the method of IR spectroscopy for quantitative analysis.
Для этого образец материала помещают стеклянный реактор объемом 300 см3, встроенный в кюветное отделение ИК-Фурье спектрометра Nicolet 380 (Thermo Scientific, США). Длина оптического пути составляет 10 см. Реактор поддерживается при температуре 25°C с использованием жидкостного термостата. Перед проведением экспериментов образцы выдерживают под действием УФ-излучения мощностью 10,8 мВт/см2 с максимумом при 367 нм в течение часа для удаления остатков органических соединений. Затем через реактор пропускают поток воздуха, насыщенного парами воды, для установления относительной влажности 15%.To do this, a material sample is placed in a 300 cm3 glass reactor built into the cuvette compartment of a Nicolet 380 IR-Fourier spectrometer (Thermo Scientific, USA). The optical path length is 10 cm. The reactor is maintained at a temperature of 25°C using a liquid thermostat. Before carrying out the experiments, the samples are kept under the influence of UV radiation with a power of 10.8 mW/cm 2 with a maximum at 367 nm for an hour to remove residual organic compounds. Then a stream of air saturated with water vapor is passed through the reactor to establish a relative humidity of 15%.
Для проведения эксперимента в реактор вводят аликвоту жидкого бензола (C6H6, ХЧ, ООО «АО РЕАХИМ») объемом 0,3 мкл, дожидаются установления адсорбционно-десорбционного равновесия и включают источник излучения, в качестве которого используют УФ-светодиод с описанными выше характеристиками. Анализируя ИК-спектры в областях 2975-3145, 2200-2450 и 2000-2250 см-1 определяют концентрации бензола, СО2 и CO соответственно.To carry out the experiment, an aliquot of liquid benzene (C 6 H 6 , KhCh, AO REAKHIM) with a volume of 0.3 μl is introduced into the reactor, the adsorption-desorption equilibrium is established, and the radiation source is turned on, which is a UV LED with the above-described characteristics. Analyzing the IR spectra in the areas of 2975-3145, 2200-2450 and 2000-2250 cm -1 determine the concentration of benzene, CO 2 and CO, respectively.
Пример 20 иллюстрирует способность полученного фотоактивного покрытия очищать собственную поверхность и окружающее пространство от ароматических соединений. На примере бензола показано, что на освещенной поверхности материала с фотоактивным покрытием происходит полное окисление ароматического соединения (Фиг. 7). Линейное снижение концентрации бензола под действием излучения свидетельствует о постоянной скорости его окисления на поверхности материала с фотоактивным покрытием, что подчеркивает возможность перманентного снижения уровня загрязненности помещений без необходимости проведения периодических обработок.Example 20 illustrates the ability of the resulting photoactive coating to clean its own surface and the surrounding area from aromatic compounds. Using benzene as an example, it was shown that the complete oxidation of the aromatic compound occurs on the illuminated surface of the material with a photoactive coating (Fig. 7). The linear decrease in the concentration of benzene under the action of radiation indicates a constant rate of its oxidation on the surface of the material with a photoactive coating, which emphasizes the possibility of a permanent reduction in the level of indoor pollution without the need for periodic treatments.
Для иллюстрации способности материалов, с нанесенным фотоактивным покрытием, к деструкции биомакромолекул проводят испытания с использованием метода ПЦР.To illustrate the ability of materials coated with a photoactive coating to destroy biomacromolecules, tests are carried out using the PCR method.
Испытания проводят в соответствии со следующей методикой. Раствор объекта (нуклеиновой кислоты) для исследований наносят в объеме 100 мкл на фрагмент площадью 1 см2 исходного материала и материала с фотоактивным покрытием, выдерживают при комнатной температуре до полного высушивания и подвергают обработке излучением УФ-А диапазона (365 нм, 5.0 мВт/см2) в течение 0-48 ч. Нуклеиновые кислоты смывают путем инкубации исследуемого образца в 1,5 мл TE буфера (10 мМ Tris HCl pH 7.5, 1 мМ ЭДТА).Tests are carried out in accordance with the following procedure. A solution of the object (nucleic acid) for research is applied in a volume of 100 μl to a 1 cm 2 fragment of the starting material and the material with a photoactive coating, kept at room temperature until completely dry, and subjected to UV-A radiation (365 nm, 5.0 mW/cm 2 ) for 0-48 hours. Nucleic acids are washed off by incubating the test sample in 1.5 ml TE buffer (10 mM Tris HCl pH 7.5, 1 mM EDTA).
Количественную оценку содержания нуклеиновой кислоты в смывных растворах проводят с использованием специфических олигонуклеотидов в качестве праймеров в реакционной смеси БиоМастер HS-qPCR SYBR Blue (2×) (ООО «Биолабмикс», г. Новосибирк, Россия). Реакцию ПЦР проводят на приборе Light Cycler 96 (Roche Diagnostics, Швейцария) с предварительным нагревом до 95°С в течение 5 мин, с последующими 45 циклами амплификации, включающими денатурацию при 95°С в течение 10 с, отжиг праймеров при 58 °С в течение 10 с, элонгацию при 72°С в течение 20 с. Съемку сигнала флуоресценции проводят при 81°С. Для каждой реакции определяют значение порогового цикла (Cq) в сопутствующем программном обеспечении версии 1.1.0.1320 (K.J. Livak, T.D. Schmittgen, Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method, Methods. 25 (2001) 402-408; M.W. Pfaffl, Relative quantification, in: Tevfik Dorak (Ed.), Real-Time PCR, Taylor & Francis, 2006: pp. 63-82). Кривую плавления ПЦР-продуктов для оценки специфичности реакции амплификации строят для промежутка температур от 67 до 97°С. В качестве внутреннего контроля ПЦР используют ПЦР-фрагмент 28-2.1 (имитирующий фрагмент гена 28S рРНК 4502-4548 н.), который добавляют при подготовке реакционной смеси для ПЦР непосредственно перед постановкой реакции для оценки присутствия ингибиторов. Оценку результатов по удалению следов НК проводят с использованием формулы ΔΔCq=(2^(ΔCq(образецХ_свет+)-ΔCq(образецХ_свет-)), где ΔCq=Cq(специфический_ПЦР-продукт)-Cq(внутренний_контроль).Nucleic acid content in wash solutions was quantified using specific oligonucleotides as primers in the BioMaster HS-qPCR SYBR Blue (2×) reaction mixture (Biolabmiks, Novosibirsk, Russia). The PCR reaction is carried out on a Light Cycler 96 instrument (Roche Diagnostics, Switzerland) with preheating to 95°C for 5 min, followed by 45 amplification cycles, including denaturation at 95°C for 10 s, primer annealing at 58°C for 10 min. for 10 s, elongation at 72°C for 20 s. Shooting the fluorescence signal is carried out at 81°C. For each reaction, the threshold cycle value (Cq) is determined in the accompanying software version 1.1.0.1320 (KJ Livak, TD Schmittgen, Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method, Methods. 25 (2001) 402-408 ; MW Pfaffl, Relative quantification, in: Tevfik Dorak (Ed.), Real-Time PCR, Taylor & Francis, 2006: pp. 63-82 ). The melting curve of PCR products to assess the specificity of the amplification reaction is built for the temperature range from 67 to 97°C. PCR fragment 28-2.1 (imitating the fragment of the 28S rRNA gene 4502-4548 nt) is used as an internal PCR control. Evaluation of the results for the removal of traces of NA is carried out using the formula
Для иллюстрации приведено несколько примеров для разных материалов с использованием разных нуклеиновых кислот.To illustrate, several examples are given for different materials using different nucleic acids.
Пример 21.Example 21.
Исследование антиконтаминационной активности фотоактивного покрытия под действием излучения УФ-А диапазона проводят по вышеописанной методике путем нанесения на поверхность 100 % хлопковой ткани «Премьер-Cotton-350» и материала, синтезированного аналогично примеру 16 с использованием ткани «Премьер-Cotton-350», раствора ПЦР-продукта, который является фрагментом ДНК с длиной 71 п.н и обозначен как «1702».The study of the anti-contamination activity of the photoactive coating under the action of UV-A radiation is carried out according to the above method by applying to the
Пример 22.Example 22.
Аналогичен примеру 21 с тем исключением, что на тканевые материалы наносят смесь предварительно интактной суммарной РНК с концентрацией 100 нг/мл, состоящей преимущественно из рибосомных РНК (рРНК) и мажорных коротких РНК (транспортных РНК (тРНК) и малых ядерных РНК (мяРНК)). Смыв нуклеиновых кислот проводят путем инкубации фрагмента материала в 1,5 мл деионизованной воды и используют праймеры, специфичные для анализа уровня 18S рРНК и U1 мяРНК. Также протокол реакции обратной транскрипции с последующей амплификацией для оценки уровня РНК содержит стадию предварительной инкубации при 45°С в течение 30 мин (стадия элонгации праймера обратной транскриптазой).Similar to example 21, with the exception that a mixture of pre-intact total RNA with a concentration of 100 ng/ml is applied to tissue materials, consisting mainly of ribosomal RNA (rRNA) and major short RNA (transfer RNA (tRNA) and small nuclear RNA (snRNA)) . Washout of nucleic acids is carried out by incubation of a fragment of the material in 1.5 ml of deionized water and primers specific for the analysis of the level of 18S rRNA and U1 snRNA are used. Also, the protocol for the reverse transcription reaction followed by amplification to assess the level of RNA contains a pre-incubation step at 45°C for 30 min (primer elongation step with reverse transcriptase).
Пример 23.Example 23.
Аналогичен примеру 21 с тем исключением, что на образцы исходной хлопковой ткани и материала с фотоактивным покрытием размером 4 см2 наносят 150 мкл суспензии вируса гриппа A / PR / 8/34 (H1N1) в культуральной среде и накрывают стеклом. Затем половину подготовленных образцов облучают излучением УФ-А диапазона в течение 30, 60, 180 или 360 минут, а оставшуюся половину используют для оценки влияния фотоактивного покрытия на деградацию вируса без облучения. По истечению времени все образцы погружают в 2 мл фосфатно-солевого буфера (PBS, Биолот) и встряхивают для смыва вирусных частиц. Для определения исходного количества вируса 150 мкл суспензии сразу помещают в 2 мл буфера. С помощью вышеописанной методики определяют значения порогового цикла.It is similar to example 21 with the exception that 150 μl of a suspension of influenza A / PR / 8/34 (H1N1) virus in culture medium is applied to samples of the original cotton fabric and material with a
Фиг. 8 иллюстрирует тот факт, что ДНК остается стабильной на поверхности исходного тканевого материала (без фотоактивного покрытия) под действием излучения УФ-А диапазона, поскольку значение порогового цикла Cq не изменяется значительно даже при длительном освещении. С другой стороны, пример 20 подтверждает принципиальную возможность разрушения ДНК на освещенной поверхности тканевого материала с фотоактивным покрытием, поскольку значение Cq постепенно повышается до фонового уровня (Фиг. 8), что свидетельствует о деструкции ДНК и снижении ее концентрации вплоть до предела обнаружения.Fig. 8 illustrates the fact that DNA remains stable on the surface of the original tissue material (without photoactive coating) under the action of UV-A radiation, since the value of the threshold cycle C q does not change significantly even under prolonged illumination. On the other hand, example 20 confirms the fundamental possibility of DNA destruction on the illuminated surface of a fabric material with a photoactive coating, since the Cq value gradually increases to the background level (Fig. 8), which indicates DNA destruction and a decrease in its concentration up to the detection limit.
Пример 22 иллюстрирует принципиальную возможность удаления разных РНК с поверхности материалов с фотоактивным покрытием (Фиг. 9), а также указывает на возможность применения разработанной композиции для снижения вероятности кросс-контаминации в лабораториях молекулярно-биологического и диагностического профиля.Example 22 illustrates the fundamental possibility of removing various RNAs from the surface of materials with a photoactive coating (Fig. 9), and also indicates the possibility of using the developed composition to reduce the likelihood of cross-contamination in molecular biological and diagnostic laboratories.
Пример 23 иллюстрирует возможность удаления РНК даже биологических объектов, например вируса гриппа (Фиг. 10). Как и в случае фрагментов ДНК (Фиг. 8), пороговый цикл Cq постепенно снижается вплоть до фонового уровня, что свидетельствует о деструкции вирусной РНК и снижении ее концентрации вплоть до предела обнаружения. Данный эффект позволит обеспечить отсутствие ложноположительных результатов от биологических объектов, таких как вирусы.Example 23 illustrates the possibility of removing RNA even biological objects, such as influenza virus (Fig. 10). As in the case of DNA fragments (Fig. 8), the threshold C q cycle gradually decreases down to the background level, which indicates the destruction of viral RNA and a decrease in its concentration up to the limit of detection. This effect will ensure the absence of false positive results from biological objects, such as viruses.
Таким образом, предложенная композиция для нанесения фотоактивного покрытия, формирующая на внешней поверхности пористых и непористых материалов кремний-титановое оксидное покрытие, которое обладает за счет фотоактивного компонента на основе нанокристаллического диоксида титана эффектом самоочистки под действием солнечного света и света комнатных источников освещения, позволяет удалять химические вещества, в том числе биомакромолекулы, включая фрагменты нуклеиновых кислот в составе ДНК, РНК и других НК-содержащих биологических объектов, например вирусов, обеспечивая тем самым перманентное снижение уровня загрязненности в помещениях различного назначения.Thus, the proposed composition for applying a photoactive coating, which forms a silicon-titanium oxide coating on the outer surface of porous and non-porous materials, which, due to the photoactive component based on nanocrystalline titanium dioxide, has a self-cleaning effect under the action of sunlight and room light sources, allows you to remove chemical substances, including biomacromolecules, including fragments of nucleic acids in the composition of DNA, RNA and other NC-containing biological objects, such as viruses, thereby ensuring a permanent reduction in the level of pollution in premises for various purposes.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2793180C1 true RU2793180C1 (en) | 2023-03-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117806114A (en) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | Ice-shaped developer and preparation method and application method thereof |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020007006A1 (en) * | 2000-04-13 | 2002-01-17 | Jsr Corporation | Coating composition, method for producing the same, cured product and coating film |
US20050227557A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Li Lin | Method of making fabric with photo-catalyst |
US20070017567A1 (en) * | 2005-07-19 | 2007-01-25 | Gronet Chris M | Self-cleaning protective coatings for use with photovoltaic cells |
WO2009027432A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Basf Se | Photoactive tio2 in coating materials |
RU2434691C2 (en) * | 2007-03-26 | 2011-11-27 | Тото Лтд. | Object coated by photocatalyst and photo catalytic fluid coat therefor |
RU2559506C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрозарядные устройства" (ООО "МЗУ") | Method of production of photocatalytic sorbing fabric material |
RU2599058C2 (en) * | 2011-08-04 | 2016-10-10 | Дельта Срл | Self-cleaning composite material, particularly composite material for making moulded articles for kitchen and bath furnishing |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020007006A1 (en) * | 2000-04-13 | 2002-01-17 | Jsr Corporation | Coating composition, method for producing the same, cured product and coating film |
US20050227557A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Li Lin | Method of making fabric with photo-catalyst |
US20070017567A1 (en) * | 2005-07-19 | 2007-01-25 | Gronet Chris M | Self-cleaning protective coatings for use with photovoltaic cells |
RU2434691C2 (en) * | 2007-03-26 | 2011-11-27 | Тото Лтд. | Object coated by photocatalyst and photo catalytic fluid coat therefor |
WO2009027432A1 (en) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Basf Se | Photoactive tio2 in coating materials |
RU2599058C2 (en) * | 2011-08-04 | 2016-10-10 | Дельта Срл | Self-cleaning composite material, particularly composite material for making moulded articles for kitchen and bath furnishing |
RU2559506C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрозарядные устройства" (ООО "МЗУ") | Method of production of photocatalytic sorbing fabric material |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MARIA SOLOVYEVA et al., Self-cleaning photoactive cotton fabric modified with nanocrystalline TiO2 for efficient degradation of volatile organic compounds and DNA contaminants, Chem. Eng. Journal, 2020, v. 388. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117806114A (en) * | 2024-02-29 | 2024-04-02 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | Ice-shaped developer and preparation method and application method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3732247B2 (en) | Titanium oxide coating film-forming liquid composition for photocatalyst and process for producing the same | |
CN1326984C (en) | Detergents, antibacterial materials, environmental materials and functional adsorbents | |
JP2517874B2 (en) | Method for producing titanium oxide thin film photocatalyst | |
CN1513040A (en) | Photocatalytic coating material having photocatalytic activity and adsorption property and method for preparating same | |
KR102686704B1 (en) | Nitrogen-doped TiO2 nanoparticles and their use in photocatalysis | |
KR101346631B1 (en) | Hydrophilic anti-fogging film | |
WO2007119489A1 (en) | Visible light response-type titanium oxide photocatalyst, method for manufacturing the visible light response-type titanium oxide photocatalyst, and use of the visible light response-type titanium oxide photocatalyst | |
JP2002355562A (en) | Photoresponsive material and its manufacturing method | |
TWI665015B (en) | Antibacterial photocatalyst material, method for manufacturing the same, and photocatalyst component using the same | |
JP2945926B2 (en) | Photocatalyst particles and method for producing the same | |
Khajeh Aminian et al. | Hydrophilic and photocatalytic properties of TiO2/SiO2 nano-layers in dry weather | |
WO2005044446A1 (en) | Nano composite photocatalytic coating | |
RU2793180C1 (en) | Composition for applying a photoactive coating on the surface of porous and non-porous materials and providing oxidative degradation of chemicals | |
JP2007289933A (en) | Visible light responsive type titanium oxide photocatalyst, its production method and use | |
JP3461227B2 (en) | Article having a silica film containing titanium dioxide | |
JP5090787B2 (en) | Titanium oxide composite particle aqueous dispersion and production method thereof | |
PL219301B1 (en) | Method for production of barrier textiles | |
RU2799427C1 (en) | Method for removing room contamination with nucleic acids by oxidative destruction of impurity compounds on the surface of materials with photoactive coating | |
JP3978636B2 (en) | Coating composition for photocatalyst film formation | |
RU2482912C1 (en) | Method of producing filtering-sorbing material with photo catalytic properties | |
JPH105598A (en) | Photocatalyst powder, photocatalyst body using the same and their production, and environmental cleaning method using them | |
KR100482649B1 (en) | Direct adhesion method of photocatalyst on substrate | |
JP3550947B2 (en) | Method for producing and using photocatalytic multifunctional member | |
JP3694862B2 (en) | Photocatalyst-supported organic polymer material and process for producing the same | |
JP3371104B2 (en) | Photocatalyst-coated composite member excellent in photocatalytic activity and light resistance and method for producing the same |