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WO2014008953A1 - Photocatalytically active material for purifying air - Google Patents

Photocatalytically active material for purifying air Download PDF

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Publication number
WO2014008953A1
WO2014008953A1 PCT/EP2012/065968 EP2012065968W WO2014008953A1 WO 2014008953 A1 WO2014008953 A1 WO 2014008953A1 EP 2012065968 W EP2012065968 W EP 2012065968W WO 2014008953 A1 WO2014008953 A1 WO 2014008953A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
photocatalyst
light
photocatalytic material
particulate matter
fine dust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/065968
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas RETTENMOSER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ANLAROP DEVELOPMENT AG
Original Assignee
ANLAROP DEVELOPMENT AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ANLAROP DEVELOPMENT AG filed Critical ANLAROP DEVELOPMENT AG
Publication of WO2014008953A1 publication Critical patent/WO2014008953A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D49/00Separating dispersed particles from gases, air or vapours by other methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20792Zinc
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2094Tin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/80Type of catalytic reaction
    • B01D2255/804Enzymatic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/45Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4508Gas separation or purification devices adapted for specific applications for cleaning air in buildings

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing particulate matter using a photocatalyst and a photocatalyst, which is active even in the absence of UV light
  • Photocatalysts are excited in a photoassisted catalytic reaction. This is used, for example, to generate oxygen radicals on the surface of photocatalysts, which in turn can then oxidize pollutants and thus make them harmless.
  • a well-known photocatalytically active material is titanium dioxide (Ti0 2 ). To excite titanium dioxide UV light is necessary.
  • An object of the present invention was to utilize photocatalytic effects for new applications and also to provide new photocatalysts which are photocatalytically active even in the absence of UV light.
  • This object is achieved by a method for reducing particulate matter, which is characterized in that particulate matter is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material.
  • the invention relates to a method for fine dust reduction, which is characterized in that fine dust is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material in daylight.
  • the invention relates to a method for reducing particulate matter, which is characterized in that particulate matter from a gaseous medium is separated by means of a photocatalytic material without UV light.
  • the photocatalytic material is caused by the action of light of a suitable wavelength in an excited state catalyst. It is to maintain the reaction, a continued exposure to light required.
  • Photocatalytic material is also referred to herein as a photocatalytically active material.
  • the photocatalytic materials which can be used according to the invention preferably comprise a photocatalyst and optionally further materials such as, for example, binders.
  • the photocatalyst which may also be referred to as a photocatalytically active substance, preferably has semiconductor properties.
  • a photocatalytically active semiconductor electrons can be put into an energetically higher state by excitation by light photons. If the energy of the incoming photon is sufficiently large, then an electron can change from an energetic state, for example from an energetic ground state, to the energetic state of the conduction band at room temperature. At the original part of the electron (negative charge carrier), a defect electron or hole is created, ie a positive charge carrier. At this point, an adjacent electron can change.
  • the photocatalyst is a material which is also active when exposed to visible light, ie in particular also in the absence of UV light, the charge distributions are also formed without irradiation of UV light.
  • Such materials can thus also be used for reducing particulate matter in the interior, for example in interior interiors or vehicle interiors, in which no photo-assisted catalytic reaction occurs when conventional photocatalysts such as titanium dioxide are used because of the absence of UV radiation
  • the inventive method can be carried out in daylight. In particular, it is carried out in daylight without additional UV light.
  • the method is attenuated in daylight with a weakened portion of UV light, more preferably at least 20%, more preferably at least 30%, even more preferably at least 50%, and most preferably at least 80%, most preferably at least 90% Proportion of light with wavelengths of ⁇ 350 nm, preferably ⁇ 380 nm and in particular ⁇ 390 nm performed.
  • An example of such a preferred embodiment is indoor implementation in which daylight first has to pass through glass, for example window glass, which has only a partial UV transmittance, in a preferred embodiment the process is in daylight without UV light components performed.
  • the method according to the invention can also be carried out under artificial light, in particular with artificial light having a wavelength of 380 nm to 800 nm, in particular from 400 to 700 nm.
  • the method according to the invention can also be carried out in environments in which no additional UV light is irradiated especially in environments where no UV light is present.
  • the method according to the invention can be carried out in particular even in the absence of light having a wavelength of ⁇ 400 nm, in particular ⁇ 380 nm, even more preferably ⁇ 350 nm.
  • the photocatalyst preferably comprises at least one of Sn, Zn, Bi, Ga, Ge, In, Ta, Ti, V, W, Sb or ⁇ , in particular at least one of Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, TI or / and titanium, and even more preferably Sn or / and Zn.
  • the photocatalyst Sn comprises. In another preferred embodiment, the photocatalyst comprises Zn. In yet another preferred embodiment, the photocatalyst comprises Sn and Zn.
  • the elements are preferably in the form of compounds having semiconductor properties, for example as oxides.
  • the photocatalyst comprises tin oxide (SnO 2 ) or / and zinc oxide (ZnO).
  • Sn0 second Sn0 2 has an energy band gap of 3.5 to 3.7 eV corresponding to a wavelength range of 354 to 335 nm.
  • Charged SnO * has an energy band gap of about 2.9 eV corresponding to a wavelength of 428 nm.
  • Sn0 2 be excited by blue light in the electromagnetic spectrum of visible light.
  • a further preferred material used as the photocatalyst is ZnO.
  • 5 ZnO has an energy band gap of about 3.37 eV corresponding to a wavelength of 368 nm.
  • the photocatalyst used is a mixture of SnO 2 and ZnO, in particular in a weight ratio of from 1:10 to 10: 1, more preferably from 1: 3 to 3: 1.
  • the band gaps of the active particles used are preferably reduced
  • a photocatalyst which is doped with one or more elements, in particular selected from Co, C, N, P, S or H.
  • a photocatalyst is used which is doped with Co, C and / or N, most preferably with Co.
  • doping foreign atoms are incorporated into the molecular structure of the photocatalyst. The doping reduces the band gap and thus the activation energy.
  • ZnO or / and SnO 2 doped with Co 5, in particular Co doped ZnO is particularly preferably used as the photocatalyst.
  • the weight ratio Zn: Co is preferably from 8: 1 to 15: 1, in particular from 9: 1 to 11: 1 and even more preferably from 9.5: 1 to 10.5: 1. It has been found according to the invention that Co is incorporated into the crystal structure of ZnO.
  • Co-loaded ZnO has energy band gaps at about 1.8 eV and 2.7 eV, corresponding to a wavelength of 690 nm and 460, respectively nm. Due to the shift of the necessary activation energy in the visible wavelength range, these materials can be used as a photocatalyst even when irradiated with light without any UV component.
  • Doped photocatalysts can be obtained, for example, by wet-chemical or thermal processes.
  • the photocatalyst is provided with one or more elements, in particular selected from Pb, Au, Ag, Pt, Al, Cu, Sb, Mo or Cd, preferably selected from Au, Pt, Ag, Sb, Fe, Al, Cd, Cu or Pb loaded.
  • a loading of Au or / and Pt is given to loading with nanoparticles, in particular with nanoparticles, which have an average particle size of ⁇ 10 nm, in particular ⁇ 5 nm.
  • loading takes place with Au and / or R nanoparticles which have an average particle size -S 10 nm, in particular s 5 nm.
  • different particles and / or different particle sizes are mixed for the photocatalyst.
  • the mixture of ZnO and SnO 2 is preferred.
  • identical or different materials in different particle sizes are preferably used, for example in mixtures of particle sizes ⁇ 50 nm, in particle sizes of 50 to ⁇ 150 nm and in particle sizes of 150 to 300 nm. It has been found that the particle size also has an influence on the band gap , In particular, small particles are preferred. On the other hand offer larger particles more potential attachment surface for fine dust.
  • preference is given to using a mixture of different particle sizes
  • the photocatalytic material used according to the invention comprises
  • the photocatalyst is preferably used in the form of small particles.
  • the photocatalytic material has a particle size of ⁇ 1000 nm, more preferably 500 500 nm, more preferably s 300 nm, most preferably 150 150 nm, and most preferably 50 50 nm.
  • particle size herein is meant, unless otherwise stated, the average particle diameter.
  • Silanes have proven to be particularly suitable as binders. Particularly suitable are tetra-alkoxysilanes and in particular tetra-ethyl-ortho-silicates (TEOS).
  • TEOS tetra-ethyl-ortho-silicates
  • the silanes preferably have a SiCVAnteil of 5 to 70 mol%, preferably from 10 to 50 mol% and in particular from 15 to 30 mol%.
  • solvents for example for applying the photocatalytic material to a substrate, preference is given to using alcohols, in particular primary, secondary and tertiary alcohols, and also water and mixtures thereof. Particular preference is given to using primary alcohols, in particular methanol, ethanol or propanol.
  • compositions intended for applying the photocatalytic material to a substrate furthermore preferably comprise surfactants.
  • surfactants prevent agglomeration of the active particles, so that the composition can be applied by spraying, for example.
  • the process according to the invention is preferably carried out with light having a wavelength of 400 nm to 800 nm.
  • the method according to the invention for fine dust reduction is carried out in an open system.
  • An open system is characterized in particular by the fact that the normal air circulation is sufficient.
  • the photocatalytically active coatings come out with little to no UV light.
  • Other requirements that must be met by an open system are health safety of the coating and abrasion resistance.
  • closed systems no external energy must be supplied to an open system and there is no forced guidance of air flows, as is the case with closed systems, for example air conditioning systems.
  • closed systems the photocatalytically active surfaces are inside a device.
  • the pollutant-laden atmosphere, such as gases or bioaerosols are passed by forced air flow to these surfaces.
  • the placement of the surfaces inside the device in closed systems has the advantage that they can be irradiated with strong, harmful UV light. However, such irradiation is not required according to the invention.
  • the open coating systems preferred according to the invention do not require forced air guidance and no irradiation with wavelengths and / or intensities of electromagnetic radiation harmful to human health.
  • fine dusts can be removed from gaseous media, in particular from air.
  • these are in particular particles that are in the air in Floating state, so in particular particles with a mean particle diameter of 50 pounds ⁇ .
  • the fine dust particles having a size of -S 40 ⁇ on.
  • pollen grains were also understood according to the invention which could also be successfully separated from air. Pollen grains usually have an average particle diameter of 10 pm to 30 pm.
  • the photocatalytic material is applied to a substrate for the inventive method, which is then brought into contact with the gaseous medium.
  • Suitable substrates are, for example, glass, plastic, textile structures, masonry, concrete, metal, ceramic, wood or / and composite materials. Particular preference is given to using glass as the substrate.
  • a photocatalytic material which is also active without UV light, fine dust can be separated continuously and without further measures.
  • the photocatalytically active coatings are preferably used indoors, such as private living spaces, public buildings, hospitals, schools, etc. or in vehicles such as buses, passenger compartments of cars and trucks, watercraft or aircraft.
  • the application of the photocatalytic material to the substrate can be carried out by conventional methods, for example by spraying, rolling, painting, spraying, dip coating or vapor deposition.
  • the present invention further includes a photocatalyst which is active without UV light.
  • the photocatalyst has one or more elements selected from Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, Tl or / and Ti, in particular Sn and / or Zn.
  • a photocatalyst comprising SnO 2 , ZnO or mixtures thereof.
  • Particularly preferred is a photocatalyst doped with one or more elements selected from Co, C, N, P, S or H.
  • Particularly preferred is a photocatalyst doped with Co, C and / or N, most preferably Co.
  • the photocatalyst according to the invention comprises Co-doped ZnO.
  • the weight ratio of Zn: Co is preferably 8: 1 to 12: 1, in particular 9: 1 to 11: 1.
  • the photocatalyst according to the invention may be loaded with one or more elements, in particular selected from Au, Ag, Pt, Al, Cu, Sb, Mo or Cd. Most preferred is a loading of Au or / and Pt.
  • a photocatalytic material comprising such a photocatalyst and a binder, wherein the binder is selected from silanes.
  • the binder preferably comprises tetra-alkoxysilanes and in particular tetra-ethyl-ortho-silicates (TEOS).
  • TEOS tetra-ethyl-ortho-silicates
  • the S1O2 content of the silane is preferably 5 to 70 mol%, preferably 10 to 50 mol%, and more preferably 15 to 30 mol%.
  • fine dust is separated from air by means of a photocatalytic material applied to glass panes without UV light.
  • the photocatalyst preferably has particle sizes of less than 300 nm in order to be transparent to the human eye.
  • Figure 1 shows XRD analyzes of SnQr samples.
  • Figure 2 shows XRD analyzes of ZnO samples.
  • FIG. 3 shows an XRD measurement of Co-doped ZnO. The incorporation of Co into the crystal structure of ZnO is clearly visible.
  • FIG. 4 shows a scanning electron micrograph of Co-doped ZnO particles.
  • ZnO was doped with Co by two different methods, namely wet-chemical and thermal.
  • EDX energy-dispersive X-ray analysis
  • the particle sizes of the photocatalyst obtained are in a range of about 100 nm to 1.2 ⁇ (mean particle diameter), as determined by scanning electron microscopy (SEM) (see Figure 4). On the basis of cathodoluminescence measurements it could be confirmed that almost all ZnO was converted.
  • the two ZnO-doped photocatalytic materials once wet-chemically and once thennically doped were applied as coatings to substrates. Fine dust reduction measurements resulted in a reduction of fine dusts after 30 minutes to 8% and 6.35%, respectively. In the case of control measurements without the photocatalytically active material according to the invention, the corresponding final value was significantly higher, namely at 15.84%. This shows that with the photocatalytic active coatings according to the invention air purification processes can be significantly accelerated.

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Description

Photokatalytisch aktives Material zur Luftreinigung Beschreibung  Photocatalytically active material for air purification Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feinstaubreduktion unter Einsatz eines Photokatalysators sowie einen Photokatalysator, der auch in Abwesenheit von UV-Licht aktiv ist The invention relates to a method for reducing particulate matter using a photocatalyst and a photocatalyst, which is active even in the absence of UV light

Photokatalysatoren werden in einer photoassistierten katalytischen Reaktion angeregt. Dies wird beispielsweise dazu genutzt, um an der Oberfläche von Photokatalysatoren Sauerstoffradikale zu erzeugen, die dann wiederum Schadstoffe oxidieren und somit unschädlich machen können. Ein bekanntes photokatalytisch aktives Material ist Titandioxid (Ti02). Zur Anregung von Titandioxid ist UV-Licht notwendig. Photocatalysts are excited in a photoassisted catalytic reaction. This is used, for example, to generate oxygen radicals on the surface of photocatalysts, which in turn can then oxidize pollutants and thus make them harmless. A well-known photocatalytically active material is titanium dioxide (Ti0 2 ). To excite titanium dioxide UV light is necessary.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, photokatalytische Effekte für neue Anwendungen zu nutzen und zudem neue Photokatalysatoren bereitzustellen, die auch in Abwesenheit von UV-Licht photokatalytisch aktiv sind. An object of the present invention was to utilize photocatalytic effects for new applications and also to provide new photocatalysts which are photocatalytically active even in the absence of UV light.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Feinstaubreduktion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials abgetrennt wird. This object is achieved by a method for reducing particulate matter, which is characterized in that particulate matter is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feinstaubreduktion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials bei Tageslicht abgetrennt wird. In particular, the invention relates to a method for fine dust reduction, which is characterized in that fine dust is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material in daylight.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feinstaubreduktion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials ohne UV- Licht abgetrennt wird. In particular, the invention relates to a method for reducing particulate matter, which is characterized in that particulate matter from a gaseous medium is separated by means of a photocatalytic material without UV light.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass durch Nutzung der photoassistierten katalytischen Reaktion von photokatalytischen Materialien eine elektrostatische Anziehung von Feinstäuben erfolgt, die dadurch aus gasförmigen Medien, insbesondere Luft, abgetrennt werden können. Dabei wird das photokatalytische Material durch Einwirkung von Licht geeigneter Wellenlänge in einen angeregten Katalysator-Zustand versetzt. Dabei ist zur Aufrechterhaltung der Reaktion eine fortgesetzte Lichteinwirkung erforderlich. According to the invention, it has been found that by using the photo-assisted catalytic reaction of photocatalytic materials, an electrostatic attraction of fine dusts takes place, which can thereby be separated from gaseous media, in particular air. In this case, the photocatalytic material is caused by the action of light of a suitable wavelength in an excited state catalyst. It is to maintain the reaction, a continued exposure to light required.

Photokatalytisches Material wird hierin auch als photokatalytisch aktives Material bezeichnet. Photocatalytic material is also referred to herein as a photocatalytically active material.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren photokatalytischen Materialien umfassen vorzugsweise einen Photokatalysator und optional weitere Materialien wie beispielsweise Bindemittel. Der Photokatalysator, der auch als photokatalytisch aktive Substanz bezeichnet werden kann, weist vorzugsweise Halbleitereigenschaften auf. In einem photokatalytisch aktiven Halbleiter können durch Anregung durch Licht-Photonen Elektronen in einen energetisch höheren Zustand versetzt werden. Ist die Energie des einstrahlenden Photons ausreichend groß, so kann ein Elektron von einem energetischen Zustand, beispielsweise von einem energetischen Grundzustand, bei Raumtemperatur in den energetischen Zustand des Leitungsbandes wechseln. An der ursprünglichen Steile des Elektrons (negativer Ladungsträger) entsteht ein Defektelektron oder Loch, also ein positiver Ladungsträger. An dieser Stelle kann ein benachbartes Elektron wechseln. Bei diesem Vorgang entsteht wieder ein Defektelektron usw. In der Folge verteilen sich die positiven und negativen Ladungsträger und können an die Oberfläche des Materials diffundieren. Dort entstehen nun spezielle Ladungsverteilungen. Diese Ladungsverteilungen bewirken eine elektrostatische Anziehung, durch welche Feinstäube aus Luft abgetrennt werden können. Dieser Effekt wurde erstmals von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung festgestellt. Insbesondere können sich erfindungsgemäß an die photokatalytisch aktiven Oberflächen Feinstaubpartikel durch die vorhandenen Ladungsverteilungen anlagern. The photocatalytic materials which can be used according to the invention preferably comprise a photocatalyst and optionally further materials such as, for example, binders. The photocatalyst, which may also be referred to as a photocatalytically active substance, preferably has semiconductor properties. In a photocatalytically active semiconductor, electrons can be put into an energetically higher state by excitation by light photons. If the energy of the incoming photon is sufficiently large, then an electron can change from an energetic state, for example from an energetic ground state, to the energetic state of the conduction band at room temperature. At the original part of the electron (negative charge carrier), a defect electron or hole is created, ie a positive charge carrier. At this point, an adjacent electron can change. In this process, a defect electron arises again, etc. As a result, the positive and negative charge carriers are distributed and can diffuse to the surface of the material. There arise now special charge distributions. These charge distributions cause an electrostatic attraction, through which fine dust is separated from air can be. This effect was first established by the inventors of the present application. In particular, according to the invention, fine dust particles can accumulate on the photocatalytically active surfaces through the existing charge distributions.

Soweit es sich bei dem Photokatalysator um ein Material handelt, welches auch bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht, also insbesondere auch in Abwesenheit von UV-Licht, aktiv ist, entstehen die Ladungsverteilungen auch ohne Einstrahlung von UV-Licht. Solche Materialien können somit auch zur Feinstaubreduktion in innenräumen, beispielsweise in Wohninnenräumen oder Fahrzeuginnenräumen, eingesetzt werden, in denen bei Verwendung von herkömmlichen Photokatalysatoren wie beispielsweise Titandioxid aufgrund des Fehlens von UV-Strahlung keine photoassistierte katalytische Reaktion auftritt Insofar as the photocatalyst is a material which is also active when exposed to visible light, ie in particular also in the absence of UV light, the charge distributions are also formed without irradiation of UV light. Such materials can thus also be used for reducing particulate matter in the interior, for example in interior interiors or vehicle interiors, in which no photo-assisted catalytic reaction occurs when conventional photocatalysts such as titanium dioxide are used because of the absence of UV radiation

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Tageslicht durchgeführt werden. Insbesondere wird es bei Tageslicht ohne zusätzliches UV-Licht durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren bei Tageslicht mit abgeschwächtem Anteil an UV-Licht, insbesondere mit einem um wenigstens 20 %, mehr bevorzugt wenigstens 30 %, noch mehr bevorzugt wenigstens 50 % und insbesondere wenigstens 80 %, am meisten bevorzugt wenigstens 90 % abgeschwächtem Anteil an Licht mit Wellenlängen von < 350 nm, bevorzugt < 380 nm und insbesondere < 390 nm durchgeführt. Ein Beispiel für eine solche bevorzugte Ausführungsform ist die Durchführung in Innenräumen, bei denen das Tageslicht zunächst durch Glas, beispielsweise Fensterglas, durchtreten muss, welches nur eine teilweise Durchlässigkeit für Licht im UV-Bereich aufweist, in einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren bei Tageslicht ohne UV- Lichtanteile durchgeführt. Dies beispielsweise, wenn Tageslicht durch dickeres Glas durchtritt und somit der UV-Lichtanteil vollständig abgetrennt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch bei Kunstlicht durchgeführt werden, insbesondere mit Kunstlicht mit einer Wellenlänge von 380 nm bis 800 nm, insbesondere von 400 bis 700 nm. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch in Umgebungen durchgeführt werden, in denen kein zusätzliches UV-Licht eingestrahlt wird, und insbesondere in Umgebungen, in denen kein UV-Licht vorhanden ist. So kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch in Abwesenheit von Licht mit einer Wellenlänge von < 400 nm, insbesondere < 380 nm, noch mehr bevorzugt < 350 nm durchgeführt werden. The inventive method can be carried out in daylight. In particular, it is carried out in daylight without additional UV light. In a preferred embodiment, the method is attenuated in daylight with a weakened portion of UV light, more preferably at least 20%, more preferably at least 30%, even more preferably at least 50%, and most preferably at least 80%, most preferably at least 90% Proportion of light with wavelengths of <350 nm, preferably <380 nm and in particular <390 nm performed. An example of such a preferred embodiment is indoor implementation in which daylight first has to pass through glass, for example window glass, which has only a partial UV transmittance, in a preferred embodiment the process is in daylight without UV light components performed. This, for example, when daylight passes through thicker glass and thus the UV light component is completely separated. However, the method according to the invention can also be carried out under artificial light, in particular with artificial light having a wavelength of 380 nm to 800 nm, in particular from 400 to 700 nm. The method according to the invention can also be carried out in environments in which no additional UV light is irradiated especially in environments where no UV light is present. Thus, the method according to the invention can be carried out in particular even in the absence of light having a wavelength of <400 nm, in particular <380 nm, even more preferably <350 nm.

Erfindungsgemäß bevorzugt umfasst der Photokatalysator wenigstens eines der Elemente Sn, Zn, Bi, Ga, Ge, In, Ta, Ti, V, W, Sb oder ΤΊ, insbesondere wenigstens eines der Elemente Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, TI oder/und Titan und noch mehr bevorzugt Sn oder/und Zn. According to the invention, the photocatalyst preferably comprises at least one of Sn, Zn, Bi, Ga, Ge, In, Ta, Ti, V, W, Sb or ΤΊ, in particular at least one of Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, TI or / and titanium, and even more preferably Sn or / and Zn.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Photokatalysator Sn. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsförm umfasst der Photokatalysator Zn. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Photokatalysator Sn und Zn. In a preferred embodiment, the photocatalyst Sn comprises. In another preferred embodiment, the photocatalyst comprises Zn. In yet another preferred embodiment, the photocatalyst comprises Sn and Zn.

In dem Photokatalysator liegen die Elemente vorzugsweise in Form von Verbindungen mit Halbleitereigenschaften vor, beispielsweise als Oxide. Besonders bevorzugt umfasst der Photokatalysator Zinnoxid (Sn02) oder/und Zinkoxid (ZnO). In the photocatalyst, the elements are preferably in the form of compounds having semiconductor properties, for example as oxides. Most preferably, the photocatalyst comprises tin oxide (SnO 2 ) or / and zinc oxide (ZnO).

Ein erfindungsgemäß bevorzugt als Photokatalysator eingesetztes Material ist Sn02. Sn02 hat eine energetische Bandlücke von 3,5 bis 3,7 eV korrespondierend zu einem Wellenlängenbereich von 354 bis 335 nm. An inventively used as a photocatalyst material is Sn0 second Sn0 2 has an energy band gap of 3.5 to 3.7 eV corresponding to a wavelength range of 354 to 335 nm.

Beladenes SnO* hat eine energetische Bandlücke von etwa 2,9 eV korrespondierend zu einer Wellenlänge von 428 nm. Somit kann solches Sn02 durch blaues Licht im elektromagnetischen Spektrum des sichtbaren Lichts angeregt werden. Charged SnO * has an energy band gap of about 2.9 eV corresponding to a wavelength of 428 nm. Thus, such Sn0 2 be excited by blue light in the electromagnetic spectrum of visible light.

Ein weiterhin bevorzugt als Photokatalysator eingesetztes Material ist ZnO. 5 ZnO hat eine energetische Bandlücke von etwa 3,37 eV korrespondierend zu einer Wellenlänge von 368 nm. A further preferred material used as the photocatalyst is ZnO. 5 ZnO has an energy band gap of about 3.37 eV corresponding to a wavelength of 368 nm.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Photokatalysator ein Gemisch aus Sn02 und ZnO eingesetzt, insbesondere in einemo Gewichtsverhältnis von 1 : 10 bis 10 : 1 , mehr bevorzugt von 1 : 3 bis 3 : 1. In a particularly preferred embodiment, the photocatalyst used is a mixture of SnO 2 and ZnO, in particular in a weight ratio of from 1:10 to 10: 1, more preferably from 1: 3 to 3: 1.

Um die Nutzbarkeit der Photokatalysatoren im erfindungsgemäßen Verfahren weiter zu erhöhen, werden vorzugsweise die Bandlücken der verwendeten Wirkpartikel verringertIn order to further increase the usability of the photocatalysts in the process according to the invention, the band gaps of the active particles used are preferably reduced

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Erfindungsgemäß ist es deshalb bevorzugt, einen Photokatalysator einzusetzen, der mit einem oder mehreren Elementen, insbesondere ausgewählt aus Co, C, N, P, S oder H dotiert ist. Bevorzugt wird ein Photokatalysator eingesetzt, der mit Co, C und/oder N, am meisteno bevorzugt mit Co dotiert ist. Bei einer Dotierung werden Fremdatome in die Molekülstruktur des Photokatalysators eingebaut. Durch die Dotierung wird die Bandlücke und somit die Aktivierungsenergie herabgesetzt.  According to the invention, it is therefore preferable to use a photocatalyst which is doped with one or more elements, in particular selected from Co, C, N, P, S or H. Preferably, a photocatalyst is used which is doped with Co, C and / or N, most preferably with Co. When doping, foreign atoms are incorporated into the molecular structure of the photocatalyst. The doping reduces the band gap and thus the activation energy.

Besonders bevorzugt wird erfindungsgemäß als Photokatalysator mit Co5 dotiertes ZnO oder/und Sn02, insbesondere mit Co dotiertes ZnO eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis Zn : Co beträgt dabei vorzugsweise von 8 : 1 bis 15 : 1, insbesondere von 9 : 1 bis 11 : 1 und noch mehr bevorzugt von 9,5 : 1 bis 10,5 : 1. Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass Co in die Kristallstruktur von ZnO eingebaut wird. Dabei konnten insbesondereo dotierte ZnO-Photokatalysatoren mit Partikelgrößen in einem Bereich von ca. 50 nm bis 1,5 pm, insbesondere ca. 100 nm bis 1,2 pm hergestellt werden. Mit Co beladenes ZnO weist energetische Bandlücken bei etwa 1 ,8 eV sowie 2,7 eV auf, entsprechend einer Wellenlänge von 690 nm bzw. 460 nm. Aufgrund der Verschiebung der notwendigen Aktivierungsenergie in den sichtbaren Wellenlängenbereich können diese Materialien als Photokatalysator auch bei Bestrahlung mit Licht ohne jeglichen UV-Anteil eingesetzt werden. According to the invention, ZnO or / and SnO 2 doped with Co 5, in particular Co doped ZnO, is particularly preferably used as the photocatalyst. The weight ratio Zn: Co is preferably from 8: 1 to 15: 1, in particular from 9: 1 to 11: 1 and even more preferably from 9.5: 1 to 10.5: 1. It has been found according to the invention that Co is incorporated into the crystal structure of ZnO. In particular, doped ZnO photocatalysts with particle sizes in a range from about 50 nm to 1.5 μm, in particular from about 100 nm to 1.2 μm, could be produced. Co-loaded ZnO has energy band gaps at about 1.8 eV and 2.7 eV, corresponding to a wavelength of 690 nm and 460, respectively nm. Due to the shift of the necessary activation energy in the visible wavelength range, these materials can be used as a photocatalyst even when irradiated with light without any UV component.

Dotierte Photokatalysatoren können beispielsweise durch nasschemische oder thermische Verfahren erhalten werden. Doped photocatalysts can be obtained, for example, by wet-chemical or thermal processes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, insbesondere ausgewählt aus Pb, Au, Ag, Pt, AI, Cu, Sb, Mo oder Cd, vorzugsweise ausgewählt aus Au, Pt, Ag, Sb, Fe, AI, Cd, Cu oder Pb beladen. Am meisten bevorzugt ist eine Beladung mit Au oder/und Pt. Besonders bevorzugt erfolgt eine Beladung mit Nanopartikeln, insbesondere mit Nanopartikeln, welche eine mittlere Partikelgröße von < 10 nm, insbesondere < 5 nm aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Beladung mit Au- und/oder R-Nanopartikeln, welche eine mittlere Partikelgröße -S 10 nm, insbesondere s 5 nm auweisen. Bei einer Beladung werden kleinere Partikel durch Oberflächeneffekte in einen stabilen Kontakt mit größeren Partikeln gebracht Auch durch eine Beladung wird die Bandlücke und somit die Aktivierungsenergie der Wirksubstanz herabgesetzt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden für den Photokatalysator verschiedene Partikel und/oder verschiedene Partikelgrößen vermischt. Bevorzugt ist beispielsweise die Mischung von ZnO und Sn02. Weiterhin werden vorzugsweise gleiche oder unterschiedliche Materialien in verschiedenen Partikelgrößen eingesetzt, beispielsweise in Mischungen von Partikelgrößen < 50 nm, in Partikelgrößen 50 bis < 150 nm und in Partikelgrößen 150 bis 300 nm. Es wurde festgestellt, dass auch die Partikelgröße einen Einfluss auf die Bandlücke hat. So sind insbesondere kleine Partikel bevorzugt. Andererseits bieten größere Partikel mehr potenzielle Anlagerungsoberfläche für Feinstäube. Somit wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Gemisch von verschiedenen Partikelgrößen zur Anwendung gebracht In a further preferred embodiment, the photocatalyst is provided with one or more elements, in particular selected from Pb, Au, Ag, Pt, Al, Cu, Sb, Mo or Cd, preferably selected from Au, Pt, Ag, Sb, Fe, Al, Cd, Cu or Pb loaded. Most preferred is a loading of Au or / and Pt. Particular preference is given to loading with nanoparticles, in particular with nanoparticles, which have an average particle size of <10 nm, in particular <5 nm. In a particularly preferred embodiment, loading takes place with Au and / or R nanoparticles which have an average particle size -S 10 nm, in particular s 5 nm. During loading, smaller particles are brought into stable contact with larger particles by surface effects. Also, a loading reduces the band gap and thus the activation energy of the active substance. In a further preferred embodiment, different particles and / or different particle sizes are mixed for the photocatalyst. For example, the mixture of ZnO and SnO 2 is preferred. Furthermore, identical or different materials in different particle sizes are preferably used, for example in mixtures of particle sizes <50 nm, in particle sizes of 50 to <150 nm and in particle sizes of 150 to 300 nm. It has been found that the particle size also has an influence on the band gap , In particular, small particles are preferred. On the other hand offer larger particles more potential attachment surface for fine dust. Thus, according to the invention, preference is given to using a mixture of different particle sizes

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäß eingesetzte photokatalytische Material In a particularly preferred embodiment, the photocatalytic material used according to the invention comprises

(i) einen Photokatalysator sowie  (i) a photocatalyst as well

(ii) ein Bindemittel.  (ii) a binder.

Der Photokatalysator wird vorzugsweise in Form von kleinen Partikeln eingesetzt. Vorzugsweise weist das photokatalytische Material eine Partikelgröße von έ 1000 nm, mehr bevorzugt £ 500 nm, noch mehr bevorzugt .s 300 nm, am meisten bevorzugt £ 150 nm und insbesondere £ 50 nm auf. Mit Partikelgröße ist hierin, soweit nichts anderes angegeben, jeweils der mittlere Partikeldurchmesser gemeint. The photocatalyst is preferably used in the form of small particles. Preferably, the photocatalytic material has a particle size of έ 1000 nm, more preferably 500 500 nm, more preferably s 300 nm, most preferably 150 150 nm, and most preferably 50 50 nm. By particle size herein is meant, unless otherwise stated, the average particle diameter.

Als besonders geeignet haben sich dabei als Bindemittel Silane herausgestellt. Besonders geeignet sind Tetra-Alkoxysilane und im speziellen Tetra-Ethyl-Ortho-Silikate (TEOS). Die Silane weisen vorzugsweise einen SiCVAnteil von 5 bis 70 Mol-%, bevorzugt von 10 bis 50 Mol-% und insbesondere von 15 bis 30 Mol-% auf. Silanes have proven to be particularly suitable as binders. Particularly suitable are tetra-alkoxysilanes and in particular tetra-ethyl-ortho-silicates (TEOS). The silanes preferably have a SiCVAnteil of 5 to 70 mol%, preferably from 10 to 50 mol% and in particular from 15 to 30 mol%.

Als Lösemittel, beispielsweise zum Aufbringen des photokatalytischen Materials auf einen Untergrund werden vorzugsweise Alkohole, insbesondere primäre, sekundäre und tertiäre Alkohole sowie Wasser und Mischungen davon eingesetzt. Besonders bevorzugt werden primäre Alkohole eingesetzt, insbesondere Methanol, Ethanol oder Propanol. As solvents, for example for applying the photocatalytic material to a substrate, preference is given to using alcohols, in particular primary, secondary and tertiary alcohols, and also water and mixtures thereof. Particular preference is given to using primary alcohols, in particular methanol, ethanol or propanol.

Die zum Aufbringen des photokatalytischen Materials auf einem Untergrund vorgesehenen Zusammensetzungen umfassen weiterhin bevorzugt Tenside. Solche Tenside verhindern das Agglomerieren der Wirkpartikel, sodass die Zusammensetzung beispielsweise durch Sprühen aufgebracht werden kann. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm bis 800 nm durchgeführt. The compositions intended for applying the photocatalytic material to a substrate furthermore preferably comprise surfactants. Such surfactants prevent agglomeration of the active particles, so that the composition can be applied by spraying, for example. The process according to the invention is preferably carried out with light having a wavelength of 400 nm to 800 nm.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Feinstaubreduktion in einem offenen System durchgeführt. Ein offenes System zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die normale Luftzirkulation ausreicht. Die photokatalytisch aktiven Beschichtungen kommen dabei mit wenig bis keinem UV-Lichtanteil aus. Weitere Anforderungen, die von einem offenen System erfüllt werden müssen, sind gesundheitliche Unbedenklichkeit der Beschichtung sowie Abriebsbeständigkeit. In a particularly preferred embodiment, the method according to the invention for fine dust reduction is carried out in an open system. An open system is characterized in particular by the fact that the normal air circulation is sufficient. The photocatalytically active coatings come out with little to no UV light. Other requirements that must be met by an open system are health safety of the coating and abrasion resistance.

Insbesondere muss einem offenen System keine Fremdenergie zugeführt werden und es erfolgt keine Zwangsführung von Luftströmen, wie das bei geschlossenen Systemen, beispielsweise Klimaanlagen, der Fall ist. Bei geschlossenen Systemen befinden sich die photokatalytisch aktiven Oberflächen im Inneren eines Geräts. Die schadstoffbeladene Atmosphäre, beispielsweise Gase oder Bioaerosole, sind durch Zwangsluftführung an diesen Oberflächen vorbeigeführt. Die Platzierung der Oberflächen im Geräteinneren bei geschlossenen Systemen hat dort den Vorteil, dass diese mit starkem, gesundheitsschädlichem UV-Licht bestrahlt werden können. Eine solche Bestrahlung ist erfindungsgemäß aber gerade nicht erforderlich. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die erfindungsgemäß bevorzugten offenen Beschichtungssysteme im Gegensatz zu herkömmlichen geschlossenen Systemen keine Zwangsluftführung und keine Bestrahlung mit für den Menschen gesundheitsschädlichen Wellenlängen und/oder Intensitäten von elektromagnetischer Strahlung benötigen. In particular, no external energy must be supplied to an open system and there is no forced guidance of air flows, as is the case with closed systems, for example air conditioning systems. In closed systems, the photocatalytically active surfaces are inside a device. The pollutant-laden atmosphere, such as gases or bioaerosols are passed by forced air flow to these surfaces. The placement of the surfaces inside the device in closed systems has the advantage that they can be irradiated with strong, harmful UV light. However, such irradiation is not required according to the invention. In summary, it can be stated that, in contrast to conventional closed systems, the open coating systems preferred according to the invention do not require forced air guidance and no irradiation with wavelengths and / or intensities of electromagnetic radiation harmful to human health.

Durch den erfindungsgemäß festgestellten Effekt können Feinstäube aus gasförmigen Medien, insbesondere aus Luft, entfernt werden. Bei Feinstäuben handelt es sich dabei insbesondere um Partikel, die in Luft im Schwebezustand vorliegen, also insbesondere um Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von £ 50 μιτι. By virtue of the effect determined according to the invention, fine dusts can be removed from gaseous media, in particular from air. In particulate matter, these are in particular particles that are in the air in Floating state, so in particular particles with a mean particle diameter of 50 pounds μιτι.

Bevorzugt weist der Feinstaub Partikel mit einer Größe von -S 40 μπι auf. Erfindungsgemäß können aber auch Feinstäube mit einer Partikelgröße von <, 350 nm und Ultrafeinstäube mit einer Partikelgröße -S 100 nm abgetrennt werden. Gerade bei Feinstäuben mit einem mittleren Partikeldurchmesser von £ 100 nm konnten hervorragende Ergebnisse erhalten werden. Unter Feinstaub wurden erfindungsgemäß aber auch Pollenkörner verstanden, die ebenfalls erfolgreich aus Luft abgetrennt werden konnten. Pollenkörner haben üblicherweise einen mittleren Partikeldurchmesser von 10 pm bis 30 pm. Preferably, the fine dust particles having a size of -S 40 μπι on. However, according to the invention, it is also possible to separate fine dusts with a particle size of <350 nm and ultrafine dusts with a particle size -S 100 nm. Particularly with fine dusts with a mean particle diameter of £ 100 nm excellent results could be obtained. In the context of fine dust, however, pollen grains were also understood according to the invention which could also be successfully separated from air. Pollen grains usually have an average particle diameter of 10 pm to 30 pm.

Bevorzugt wird für das erfindungsgemäße Verfahren das photokatalytische Material auf einem Untergrund aufgebracht, der dann mit dem gasförmigen Medium in Kontakt gebracht wird. Geeignete Untergründe sind beispielsweise Glas, Kunststoff, textile Strukturen, Mauerwerk, Beton, Metall, Keramik, Holz oder/und Verbundwerkstoffe. Besonders bevorzugt wird als Untergrund Glas eingesetzt. Durch Beschichtung von Glasscheiben auf der Innenseite eines Gebäudes oder Fahrzeugs mit einem photokatalytischen Material, welches auch ohne UV-Licht aktiv ist, können Feinstäube kontinuierlich und ohne weitere Maßnahmen abgetrennt werden. Die photokatalytisch aktiven Beschichtungen kommen dabei vorzugsweise in Innenräumen, wie beispielsweise privaten Wohnräumen, öffentlichen Gebäuden, Krankenhäusern, Schulen etc. oder in Fahrzeugen wie beispielsweise Bussen, Fahrgastzellen von PKW und LKW, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrtzeugen zum Einsatz. Preferably, the photocatalytic material is applied to a substrate for the inventive method, which is then brought into contact with the gaseous medium. Suitable substrates are, for example, glass, plastic, textile structures, masonry, concrete, metal, ceramic, wood or / and composite materials. Particular preference is given to using glass as the substrate. By coating glass panes on the inside of a building or vehicle with a photocatalytic material, which is also active without UV light, fine dust can be separated continuously and without further measures. The photocatalytically active coatings are preferably used indoors, such as private living spaces, public buildings, hospitals, schools, etc. or in vehicles such as buses, passenger compartments of cars and trucks, watercraft or aircraft.

Das Aufbringen des photokatalytischen Materials auf den Untergrund kann dabei durch herkömmliche Verfahren, beispielsweise durch Sprühen, Walzen, Malen, Spraying, Tauchbeschichten oder Aufdampfen durchgeführt werden. Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin einen Photokatalysator, der ohne UV-Licht aktiv ist. Der Photokatalysator weist eines oder mehrere Elemente auf, ausgewählt aus Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, Tl oder/und Ti, insbesondere Sn oder/und Zn auf. Besonders bevorzugt ist ein Photokatalysator, welcher Sn02, ZnO oder Gemische davon umfasst. Besonders bevorzugt ist ein Photokatalysator, der mit einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus Co, C, N, P, S oder H dotiert ist. Besonders bevorzugt ist ein Photokatalysator, der mit Co, C und/oder N, am meisten bevorzugt mit Co dotiert ist. The application of the photocatalytic material to the substrate can be carried out by conventional methods, for example by spraying, rolling, painting, spraying, dip coating or vapor deposition. The present invention further includes a photocatalyst which is active without UV light. The photocatalyst has one or more elements selected from Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, Tl or / and Ti, in particular Sn and / or Zn. Particularly preferred is a photocatalyst comprising SnO 2 , ZnO or mixtures thereof. Particularly preferred is a photocatalyst doped with one or more elements selected from Co, C, N, P, S or H. Particularly preferred is a photocatalyst doped with Co, C and / or N, most preferably Co.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Photokatalysator mit Co dotiertes ZnO. Das Gewichtsverhältnis von Zn : Co beträgt dabei vorzugsweise 8 : 1 bis 12 : 1, insbesondere 9 : 1 bis 11 : 1. In a particularly preferred embodiment, the photocatalyst according to the invention comprises Co-doped ZnO. The weight ratio of Zn: Co is preferably 8: 1 to 12: 1, in particular 9: 1 to 11: 1.

Anstelle oder zusätzlich zu den Dotierungselementen kann der erfindungsgemäße Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, insbesondere ausgewählt aus Au, Ag, Pt, AI, Cu, Sb, Mo oder Cd beladen sein. Am meisten bevorzugt ist eine Beladung mit Au oder/und Pt. Instead of or in addition to the doping elements, the photocatalyst according to the invention may be loaded with one or more elements, in particular selected from Au, Ag, Pt, Al, Cu, Sb, Mo or Cd. Most preferred is a loading of Au or / and Pt.

Besonders bevorzugt ist ein photokatalytisches Material umfassend einen solchen Photokatalysator und ein Bindemittel, wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus Silanen. Bevorzugt umfasst das Bindemittel Tetra- Alkoxysilane und insbesondere Tetra-Ethyl-Ortho-Silikate (TEOS). Der S1O2- Anteil des Silans beträgt vorzugsweise 5 bis 70 Mol-%, bevorzugt 10 bis 50 Mol-% und insbesondere 15 bis 30 Mol-%. in einer besonders günstigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Feinstaubreduktion von Luft wird Feinstaub aus Luft mittels einem auf Glasscheiben aufgebrachten photokatalytischen Material ohne UV-Licht abgetrennt. Für diese Anwendungsform hat der Photokatalysator vorzugsweise Partikelgrößen von kleiner als 300 nm, um für das menschliche Auge durchsichtig zu sein. Die Erfindung wird durch die beigefügten Figuren und die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert. Particularly preferred is a photocatalytic material comprising such a photocatalyst and a binder, wherein the binder is selected from silanes. The binder preferably comprises tetra-alkoxysilanes and in particular tetra-ethyl-ortho-silicates (TEOS). The S1O2 content of the silane is preferably 5 to 70 mol%, preferably 10 to 50 mol%, and more preferably 15 to 30 mol%. In a particularly favorable embodiment of the method according to the invention for fine dust reduction of air, fine dust is separated from air by means of a photocatalytic material applied to glass panes without UV light. For this embodiment, the photocatalyst preferably has particle sizes of less than 300 nm in order to be transparent to the human eye. The invention will be further elucidated by the attached figures and the following examples.

Figur 1 zeigt XRD-Analysen von SnQrProben. Figure 1 shows XRD analyzes of SnQr samples.

Figur 2 zeigt XRD-Analysen von ZnO-Proben. Figure 2 shows XRD analyzes of ZnO samples.

Figur 3 zeigt eine XRD-Messung von mit Co dotiertem ZnO. Deutlich ist der Einbau von Co in die Kristallstruktur von ZnO zu sehen. FIG. 3 shows an XRD measurement of Co-doped ZnO. The incorporation of Co into the crystal structure of ZnO is clearly visible.

Figur 4 zeigt eine Rasterelektronenmikroskopieaufnahme von mit Co dotierten ZnO-Partikeln. FIG. 4 shows a scanning electron micrograph of Co-doped ZnO particles.

Beispiele Examples

Beispiel 1 example 1

Mit Co dotiertes ZnO Co-doped ZnO

Mit zwei verschiedenen Methoden, nämlich nasschemisch sowie thermisch, wurde ZnO mit Co dotiert. Der Gewichtsanteil Zn : Co betrug dabei jeweils 10 : 1. Mittels energiedisperser Röntgenanalyse (EDX) wurde festgestellt, dass das Massenverhältnis der Elemente im dotierten Photokatalysator wertgehend dem Massenverhältnis der Edukte, also einem Verhältnis Zn : Co = 10 : 1, entsprach. Mittels UV/Vis NIR-Analyse konnte festgestellt werden, dass mit Co dotiertes ZnO mindestens zwei aktive Bandlücken bei etwa 1,8 eV (690 nm) sowie 2,7 eV (460 nm) aufweist. Die erhaltenen Partikelgrößen des Photokatalysators liegen in einem Bereich von ca. 100 nm bis 1,2 μπι (mittlerer Partikeldurchmesser), wie anhand von Rasterelektronenmikroskopie (REM) bestimmt werden konnte (siehe Figur 4). Anhand von durchgeführten Kathodolumineszenzmessungen konnte bestätigt werden, dass beinahe das gesamte ZnO umgesetzt wurde. Die beiden mit ZnO dotierten photokatalytischen Materialien (einmal nasschemisch und einmal thennisch dotiert) wurden als Beschichtungen auf Untergründe aufgebracht Feinstaubreduktionsmessungen ergaben eine Reduktion von Feinstäuben nach 30 Minuten auf 8 % bzw. 6,35 %. Bei Kontrollmessungen ohne das erfindungsgemäße photokataiytisch aktive Material lag der entsprechende Endwert deutlich höher, nämlich bei 15,84 %. Dies zeigt, dass mit den erfindungsgemäßen photokataiytisch aktiven Beschichtungen Luftreinigungsprozesse wesentlich beschleunigt werden können. ZnO was doped with Co by two different methods, namely wet-chemical and thermal. The weight fraction Zn: Co was in each case 10: 1. It was determined by means of energy-dispersive X-ray analysis (EDX) that the mass ratio of the elements in the doped photocatalyst corresponded to the mass ratio of the educts, ie a ratio Zn: Co = 10: 1. By UV / Vis NIR analysis, it was found that Co-doped ZnO has at least two active band gaps at about 1.8 eV (690 nm) and 2.7 eV (460 nm). The particle sizes of the photocatalyst obtained are in a range of about 100 nm to 1.2 μπι (mean particle diameter), as determined by scanning electron microscopy (SEM) (see Figure 4). On the basis of cathodoluminescence measurements it could be confirmed that almost all ZnO was converted. The two ZnO-doped photocatalytic materials (once wet-chemically and once thennically doped) were applied as coatings to substrates. Fine dust reduction measurements resulted in a reduction of fine dusts after 30 minutes to 8% and 6.35%, respectively. In the case of control measurements without the photocatalytically active material according to the invention, the corresponding final value was significantly higher, namely at 15.84%. This shows that with the photocatalytic active coatings according to the invention air purification processes can be significantly accelerated.

Claims

Ansprüche claims Verfahren zur Feinstaubreduktion, Method for reducing particulate matter, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials abgetrennt wird. that particulate matter is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material. Verfahren zur Feinstaubreduktion, Method for reducing particulate matter, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials bei Tageslicht abgetrennt wird. that fine dust is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material in daylight. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, Method according to claim 1 or 2, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass Feinstaub aus einem gasförmigen Medium mittels eines photokatalytischen Materials ohne UV-Licht abgetrennt wird. that fine dust is separated from a gaseous medium by means of a photocatalytic material without UV light. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass das photokatalytische Material einen Photokatalysator sowie ein Bindemittel umfasst in that the photocatalytic material comprises a photocatalyst and a binder Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass der Photokatalysator wenigstens eines der Elemente Sn, Zn, Bi, Ga, Ge, In, Ta, Ti, V, W, Sb oder Tl umfasst. in that the photocatalyst comprises at least one of Sn, Zn, Bi, Ga, Ge, In, Ta, Ti, V, W, Sb or Tl. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, characterized, dass der Photokatalysator Sn oder/und Zn umfasst. the photocatalyst comprises Sn or / and Zn. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. The method according to any one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass das photokatalytische Material Silane als Bindemittel umfasst.  in that the photocatalytic material comprises silanes as binders. 5 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5 8. The method according to any one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, augewählt aus Co, C, N, P, S oder H dotiert ist. lo 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  in that the photocatalyst is doped with one or more elements, selected from Co, C, N, P, S or H. 9. Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, ausgewählt aus Pb, Au, Ag, PL AI, Cu, Sb, Mo, Fe oder Cd beladen ist i5 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  the photocatalyst is loaded with one or more elements selected from Pb, Au, Ag, PL Al, Cu, Sb, Mo, Fe or Cd. 10. The method according to any one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass das photokatalytische Material auf einem Untergrund aufgebracht ist, insbesondere auf Glas, Metall, Baustoffen oder/und Keramik.  the photocatalytic material is applied to a substrate, in particular to glass, metal, building materials and / or ceramics. 30 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 30 1. Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass das Verfahren zur Feinstaubreduktion in einem offenen System durchgeführt wird. s 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  that the method for fine dust reduction is carried out in an open system. 12. Method according to one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass es in Abwesenheit von Licht mit einer Wellenlänge < 350 nm durchgeführt wird. o 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  that it is carried out in the absence of light with a wavelength <350 nm. o 13. The method according to any one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass es sich bei dem Feinstaub um Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von £ 50 pm, insbesondere £ 100 nm handelt. Photokatalysator, der ohne UV-Licht aktiv ist, that the particulate matter is particles having a mean particle diameter of £ 50 pm, in particular £ 100 nm. Photocatalyst, which is active without UV light, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Photokataiysator eines oder mehrere Elemente, ausgewählt aus Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, Tl oder/und Ti umfasst.  in that the photocatalyst comprises one or more elements selected from Sn, Zn, Ta, Bi, In, V, W, Sb, Ge, Ga, Tl or / and Ti. 15. Photokatalysator nach Anspruch 14, 15. Photocatalyst according to claim 14, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass er Zinnoxid oder/und Zinkoxid umfasst.  that it comprises tin oxide and / or zinc oxide. 10  10 16. Photokatalysator nach Anspruch 14 oder 15,  16. Photocatalyst according to claim 14 or 15, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass der Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, augewählt aus Co, C, N, P, S oder H, dotiert ist, oder der i5 Photokatalysator mit einem oder mehreren Elementen, ausgewählt aus  the photocatalyst is doped with one or more elements selected from Co, C, N, P, S or H, or the i5 photocatalyst with one or more elements selected from Pb, Au, Ag, PL AI, Cu, Sb, Mo, Fe oder Cd, beladen ist.  Pb, Au, Ag, PL AI, Cu, Sb, Mo, Fe or Cd. Photokatalytisches Material umfassend einen Photokatalysator, insbesondere einen Photokataiysator nach einem der Ansprüche 14 bis 16, und ein Bindemittel, A photocatalytic material comprising a photocatalyst, in particular a photocatalyst according to any one of claims 14 to 16, and a binder, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass es sich bei dem Bindemittel um ein Silan handelt.  that the binder is a silane. Verfahren zur Feinstaubreduktion von Luft, Method for reducing particulate matter of air, dadurch gekennzeichnet,  characterized, dass Feinstaub aus Luft mittels einem auf Glasscheiben aufgebrachten photokatalytischen Material ohne UV-Licht abgetrennt wird.  that fine dust is separated from air by means of a photocatalytic material applied to glass panes without UV light. 19. Verfahren nach Anspruch 18,19. The method according to claim 18, 0 dadurch gekennzeichnet, 0 characterized dass der Photokatalysator Partikelgrößen von < 300 nm aufweist.  the photocatalyst has particle sizes of <300 nm.
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