[0002] 本发明的领域涉及车辆或行人可穿过其中的封闭空间，所述封闭空间被布置或构造成减少污染气体。例如，此类封闭空间可包括运输隧道或
停车场。2.技术背景
[0003] NOx是单氮
氧化物NO和NO2(一氧化氮和二氧化氮)的通称。它们在燃烧过程中(特别是在高温下)由空气中氮气和氧气的反应产生。两种主要的排放源是运输车辆和固定燃烧源，诸如电
力公司和工业
锅炉。较少的量(通常为总量的5％)作为主要的二氧化氮被排放，而主要比例的大气二氧化氮是大
气化学(作为与臭氧的反应)的二次产物。NOx是一种强有力的
温室气体，其还有助于地平面烟雾、臭氧形成和酸雨。NOx排放还有助于形成细颗粒和臭氧烟雾，从而使社会为越来越多的
疾病和死亡付出代价。
[0004] 遗憾的是，对于关键的污染物(包括NOx、颗粒物质(PM)和其他影响我们环境和健康的
挥发性有机化合物(VOC))，空气排放目标在很大程度上仍然未能满足。需要投资更多新型的和有效的物理和化学解决方案。
[0005] 关于光催化的科学研究在约四十年前开始，并且二氧化
钛已成为用于环境
净化的优异的光催化材料。
[0006] 由于其化学
稳定性、无毒性、低成本和其他有利特性，TiO2已受到了大量的关注。将TiO2作为促进剂、用于金属和金属氧化物的载体、添加剂或作为催化剂用于催化反应。使用可通过
光驱动(光催化)的TiO2催化剂进行的反应包括选择性降解各种化学品，诸如SOx、NOx和VOC。
[0007] 车辆或行人可穿过其中的封闭空间(诸如隧道或
建筑物内的停车场)是其中可产生或可能已存在污染气体(诸如NOx)的地方，并且此类污染气体可能会伤害处于此类空间内的人类。在车辆或行人可穿过其中的封闭空间内，需要降低污染气体(诸如NOx)的浓度。希望以
能量有效的方式降低车辆或行人可穿过其中的封闭空间中的污染气体(诸如NOx)的浓度。
[0008] 3.相关技术讨论
[0009] 标题为“Tunnel Interior Finish Material made of Inorganic Sheet and Manufacture thereof”的JPH11324584A具有英文
摘要，其公开了通过照明以分解附着到内部饰面材料的废气或有机物质中的有害成分进行光催化剂的活化，以及通过使用表面上固定有光催化剂颗粒的无机物质片材作为隧道内部饰面材料来容易地清洁内部饰面材料。JPH11324584A英文摘要还公开了一种聚集体和
水，并且加入到含有30-45重量份的
二氧化硅的水硬性促凝剂中，所述
二氧化硅含有至少20重量％的直径小于1μm的超细颗粒二氧化硅，将它们在
真空下搅拌、浇注成通
过冷固化形成无机片材的形状，并且将其用作隧道内面材料。所述形状预先用含有光催化剂(诸如氧化钛粉末)的颜料进行涂覆，并且内埋有无机网以用于增强。因此，无机片材表面上的光催化剂颗粒通过在隧道中的照明或
汽车前灯的照射而被活化，废气中的NOx或SOx被分解，并且附着在片材表面的有机物质可被分解以有利于清洁。
发明内容
[0010] 根据本发明的第一方面，提供了一种车辆可穿过其中的封闭空间系统，所述封闭空间系统包括内表面、涂覆在所述封闭空间系统的内表面上的光催化涂层以及与所述封闭空间系统的内表面附接的照明系统，所述照明系统包括发射340nm与450nm之间范围内
波长的
光源，所述照明系统被布置用于以340nm与450nm之间范围内的波长照射所述光催化涂层，其中所述光催化涂层可通过340nm与450nm之间范围内的波长活化。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少封闭空间中各种有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0011] 封闭空间系统可以是其中照明系统不发射波长低于340nm的光的系统。优点是避免了波长低于340nm的光对人类的有害影响。
[0012] 封闭空间系统可以是隧道。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少隧道中有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0013] 封闭空间系统可以是公路隧道。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少隧道中来自车辆排放的有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0014] 封闭空间系统可以是
铁路隧道。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少隧道中来自车辆排放或来自放电的有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0015] 封闭空间系统可以是行人隧道。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少隧道中有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0016] 封闭的空间系统可以是建筑物、渡船或汽车火车中的停车场。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化光催化涂层以减少停车场中有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0017] 封闭空间系统可以是其中光源发射340nm与389nm之间范围内波长的系统。
[0018] 封闭空间系统可以是其中光源仅发射340nm至450nm范围内波长的光的系统。优点是改进了活化光催化涂层的能量效率，所述光催化涂层可以是基于
水泥的水硬性粘合光催化涂层。另一个优点是对封闭空间中的人类有很小或没有健康
风险。
[0019] 封闭空间系统可以是其中光源仅发射340nm至389nm范围内波长的光的系统。优点是改进了活化光催化涂层的效率。另一个优点是对封闭空间中的人类有很小或没有健康风险。
[0020] 封闭空间系统可以是其中光源发射340nm至389nm范围内波长和390nm至450nm范围内波长的光的系统。
[0021] 封闭空间系统可以是其中由光源发射的在340nm至450nm波长范围内的光在
辐射波长的相对窄的
光谱分布内的系统。具有辐射波长的相对窄的光谱分布的光源的实例是发光
二极管和
激光器。优点是对封闭空间中的人类有很小或没有健康风险。
[0022] 封闭空间系统可以是其中用340nm至450nm范围内波长的光以大于1.0W/m2的340nm至450nm范围内波长的光强度照射涂覆有光催化涂层的表面的系统。
[0023] 封闭空间系统可以是其中用340nm与450nm之间范围内的波长以1.0W/m2至50W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的系统。
[0024] 封闭空间系统可以是其中用340nm与450nm之间范围内的波长以1.0W/m2至20W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的系统。
[0025] 封闭空间系统可以是其中用340nm与450nm之间范围内的波长以1.0W/m2至10W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的系统。
[0026] 封闭空间系统可以是其中光源是
荧光灯、短波灯、
气体放电灯、
金属卤化物灯和激光器中的一种或多种的系统。
[0027] 封闭空间系统可以是其中光源是
发光二极管(LED)的系统。LED的优点包括高
功率转换效率和紧凑的大小。
[0028] 封闭空间系统可以是其中发光二极管被布置在棒或多个棒上的系统。优点是便于维护。
[0029] 封闭空间系统可以是其中发光二极管以包括多个LED聚光灯的
框架的形式或者以包括多个LED聚光灯的多个框架的形式布置的系统。
[0030] 封闭空间系统可以是其中发射340nm至450nm范围内波长的发光二极管作为光源的使用可在宽范围的封闭空间大小内缩放的系统。优点是针对不同系统的设计的可重用性或可缩放性。
[0031] 封闭空间系统可以是包括涂覆有光催化涂层的
侧壁的系统，其中发射340nm至450nm范围内波长的光源朝向侧壁。
[0032] 封闭空间系统可以是包括涂覆有光催化涂层的
天花板的系统，其中发射340nm至450nm范围内波长的光源朝向
天花板。
[0033] 封闭空间系统可以是包括涂覆有光催化涂层的地板的系统，其中发射340nm至450nm范围内波长的光源朝向地板。
[0034] 封闭空间系统可以是其中所述系统被布置用于减少封闭空间中的NOx气体的量的系统。
[0035] 封闭空间系统可以是其中所述系统被布置用于减少封闭空间中的SOx气体的量的系统。
[0036] 封闭空间系统可以是其中所述系统被布置用于减少表面上的细菌和霉菌的出现的系统。
[0037] 封闭空间系统可以是其中所述系统被布置用于减少封闭空间中的挥发性有机化合物气体的量的系统。
[0038] 封闭空间系统可以是其中光催化涂层是基于水泥的水硬性粘合光催化涂层的系统。优点是波长在340nm与450nm之间范围内的光对于活化基于水泥的水硬性粘合光催化涂层以减少封闭空间中有害污染气体的存在和/或消除来自表面的细菌和霉菌是有效的。
[0039] 封闭空间系统可以是其中光催化涂层来源于基于水泥的光催化组合物的系统，所述组合物包含：
[0041] (b)至少一种光催化剂；
[0043] (d)至少一种流化剂；
[0044] (e)至少一种呈颗粒形式的第一
钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于100μm；
[0045] (f)至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于30μm；
[0046] (g)至少一种以粉末形式承载在无机
支撑物上的硅烷。
[0047] 封闭空间系统可以是其中光催化组合物包含以下的系统：
[0048] (a)15重量％至60重量％，优选20重量％至50重量％的至少一种水泥粘合剂；
[0049] (b)0.5重量％至12重量％，优选1重量％至8重量％的至少一种光催化剂；
[0050] (c)0.02重量％至3重量％，优选0.05重量％至1.5重量％的至少一种
纤维素醚；
[0051] (d)0.05重量％至5重量％，优选0.1重量％至2重量％的至少一种流化剂；
[0052] (e)10重量％至50重量％，优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于100μm；
[0053] (f)10重量％至50重量％，优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于30μm；
[0054] (g)0.05重量％至5重量％，优选0.01重量％至3重量％的至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。
[0055] 封闭空间系统可以是其中水泥粘合剂是波特兰(Portland)水泥的系统。
[0056] 封闭空间系统可以是其中光催化剂(例如(b))是光催化二氧化钛(主要呈锐钛矿结晶形式)的系统。
[0057] 封闭空间系统可以是其中光催化二氧化钛具有诸如至少95重量％的尺寸不高于50nm、优选不高于20nm的粒度测定的系统。
[0058] 封闭空间系统可以是其中光催化二氧化钛与非光催化二氧化钛混合的系统。
[0059] 封闭空间系统可以是其中纤维素醚(c)在20℃下具有100至70,000mPa.s、优选100至30,000m Pa.s、更优选200至10,000mPa.s的布氏
粘度RVT的系统。
[0060] 封闭空间系统可以是其中第一钙质填料(e)呈其至少95重量％的尺寸不大于70μm的颗粒形式，而第二钙质填料(f)呈其至少95重量％的尺寸不大于20μm的颗粒形式的系统。
[0061] 封闭空间系统可以是其中第一钙质填料(e)呈其不超过5重量％的尺寸不大于30μm、优选不大于20μm的颗粒形式的系统。
[0062] 封闭空间系统可以是其中钙质填料(e)和(f)以0.2至2.0、优选0.5至1.5的(e)/(f)重量比存在的系统。
[0063] 封闭空间系统可以是其中承载的硅烷(g)呈其至少95重量％的尺寸不大于100μ、优选不大于80μ的颗粒形式的系统。
[0064] 封闭空间系统可以是还包含以下的系统：(h)至少一种疏水化乙烯基
聚合物，优选氯乙烯、乙烯和乙烯基酯CH2＝CH-O-C(＝O)-R的三元共聚物，其中R为直链或支链的C4-C24烷基。
[0065] 封闭空间系统可以是还包含以下的系统：(i)至少一种长链
羧酸的盐。
[0066] 封闭空间系统可以是其中通过混合将水以预定比例加入到光催化组合物中直到获得均匀和流动的产品，并且所述产品作为光催化涂层施加到封闭空间的内表面的系统。
[0067] 封闭空间系统可以是其中水与水泥粘合剂(a)之间的重量比为0.2至0.8的系统。
[0068] 封闭空间系统可以是其中，在施加和干燥之后，光催化组合物形成厚度为0.05mm至1mm、优选0.1至0.5mm的涂层的系统。
[0069] 根据本发明的第二方面，提供了发射340nm与450nm之间范围内波长的发光二极管在隧道中照射涂覆有光催化涂层的隧道的内表面的用途，其中所述光催化涂层可通过340nm与450nm之间范围内的波长活化，并且其中所述发光二极管不发射低于340nm波长的光。优点包括紧凑的光源，其能量有效并且提供光催化涂层的活化。优点是避免了波长低于
340nm的光对人类的有害影响。
[0070] 所述用途可以是其中发光二极管发射340nm与389nm之间范围内波长的用途。
[0071] 所述用途可以是其中发光二极管仅发射340nm与389nm之间范围内波长的用途。优点是甚至更能量有效地活化光催化涂层。优点是对人类有很小或没有健康风险。
[0072] 所述用途可以是其中发光二极管发射340nm与389nm之间范围内的波长和390nm与450nm之间范围内波长的用途。
[0073] 所述用途可以是其中用发光二极管在340nm与450nm之间范围内的波长下以大于1.0W/m2的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的用途。优点是很高的有害气体的减少率。
[0074] 所述用途可以是其中用发光二极管在340nm与450nm之间范围内的波长下以1.0W/m2至50W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的用途。
[0075] 所述用途可以是其中用发光二极管在340nm与450nm之间范围内的波长下以1.0W/m2至20W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的用途。
[0076] 所述用途可以是其中用发光二极管在340nm与450nm之间范围内的波长下以1.0W/m2至10W/m2范围内的强度照射涂覆有光催化涂层的表面的用途。
[0077] 提供了发射340nm与450nm之间范围内波长的发光二极管用于照射涂覆有光催化涂层的表面的用途，其中所述光催化涂层可通过340nm与450nm之间范围内的波长活化。
[0079] 现将参考以下附图通过举例来描述本发明的方面，在附图中：
[0080] 图1示出了包括发射340nm与450nm之间范围内波长的光的照射单元的隧道的截面。以cm为单位指示隧道的尺寸。
[0081] 图2示出了包括发射340nm与450nm之间范围内波长的光的照射单元的隧道的截面。隧道的尺寸未指示。
[0082] 详述
[0083] 车辆或行人可穿过其中的封闭空间(诸如隧道、建筑物内的停车场或汽车渡船内部)是其中可产生或可能已存在诸如通过从外部进入封闭空间的污染气体(诸如NOx)的地方，并且此类污染气体可能会伤害处于此类封闭空间内的人类。隧道可以是公路车辆隧道，诸如英国伦敦泰晤士河下的黑墙隧道。在公路车辆隧道中，污染气体(诸如NOx)可能由
内燃机产生。隧道可以是铁路隧道，诸如伦敦泰晤士河下的滑铁卢和城市线(Waterloo&City line)隧道，或伦敦圣潘克拉斯站北部的米德兰主干线上的Belsize隧道。在铁路隧道中，污染气体(诸如NOx)可能由内燃机或通过放电产生。在建筑物内的停车场或在汽车渡船内部中，污染气体(诸如NOx)可能由内燃机产生。
[0084] 车辆的实例包括汽车、
卡车、公共汽车、火车、摩托车和
自行车。
[0085] 发光源可被布置用于照射封闭空间中(例如在隧道中)的光催化涂层。光源可发射340nm至450nm范围内波长的光。光源可基本上仅发射340nm至389nm范围内的波长，或者光源可发射340nm至389nm范围内波长和390nm至450nm范围内波长的光。可发射340nm至450nm范围内波长的光的已知光源包括
荧光灯、短波灯、气体放电灯、金属卤化物灯、发光二极管和激光器。包括荧光灯、短波灯、气体放电灯、金属卤化物灯、发光二极管和激光器的可发射
340nm至450nm范围内波长的光的已知光源可由干线电力供电。光催化涂层可包括TiO2。光催化涂层可提供各种化学品(诸如SOx、NOx和VOC)的选择性降解。
[0086] 发光二极管(LED)源可被布置用于照射封闭空间中(例如在隧道中)的光催化涂层。LED源可呈LED源棒的形式。LED源可呈包括多个LED聚光灯的框架的形式。当与包括多个LED聚光灯的框架进行比较时，LED源棒通常具有组装成本降低和安装成本降低的优点。
[0087] LED光源包括发射340nm至389nm范围内波长的LED光源。一个实例是具有365nm的峰值波长、9nm的光谱半宽度和780mW的辐射通量的Nichia U365LED(由Nichia公司,Tokushima 774-8601,Japan供应)。另一个实例是具有385nm的峰值波长、10nm的光谱半宽度和900mW的辐射通量的Nichia U385LED(由Nichia公司,Tokushima 774-8601,Japan供应)。对于U365和U385LED两者，强度在法向轴约65度处沿法向轴线下降至其值的一半，并且强度在法向轴约80度处沿法
线轴线下降至其值的四分之一。与例如在宽波长范围内发光的光源相反，LED光源的优点是精确控制辐射波长的相对窄的光谱分布。
[0088] Nichia U365LED是基本上仅发射340nm至389nm范围内波长的光的LED的实例；Nichia U385LED是发射340nm至389nm范围内波长的光和390nm至450nm范围内波长的光的LED的实例。
[0089] 用于在适用于以足够的速率去除NOx的光催化涂层(例如涂料)(诸如本文所述的涂层)中诱导光催化活性或者用于具有抗细菌特性的340nm至450nm范围内波长的光的辐射强度已在实验中发现为1.0W/m2或更高。用于在适用于以非常高的速率去除NOx的光催化涂层(例如涂料)(诸如本文所述的涂层)中诱导光催化活性或者用于具有抗细菌特性的340nm至450nm范围内波长的光的辐射强度已在实验中发现为20W/m2或更高。用于在适用于以足够的速率去除NOx的光催化涂层(例如涂料)(诸如本文所述的涂层)中诱导光催化活性或者用于具有抗细菌特性的340nm至450nm范围内波长的光的辐射强度可在1.0W/m2至10W/m2范围内、或1.0W/m2至20W/m2范围内或1.0W/m2至50W/m2范围内。
[0090] 在一个实例中，照明单元包括用于照明单元主体的3个棒；每个棒提供4个LED。因此，每个照明单元由12个LED组成。每个照明单元主体能够满足平均照射/辐射约1平方米的表面的照明要求。每个照明单元主体辐射Wrad 9.95(透镜和防护玻璃的净损失)并且消耗[0091] a.c.25WPot。因此，考虑到14m的可用隧道表面轮廓长度将被照射，模拟显示，使用Nichia U365LED的情况下，当照明单元主体被布置在隧道天花板附近时，每米隧道长度需要6个照明单元主体(3x 2个轨道)以提供高的NOx去除率。示出设置在隧道天花板附近的照明单元光源的示例隧道截面在图1中示出。在图1中，距离以cm为单位给出，但仅以举例方式提供。示出设置在隧道天花板附近的照明单元光源的示例隧道截面在图2中示出。在图2中，距离未给出。
[0092] 简单的模型计算支持模拟结果。六个照明单元产生约60W的净辐射输出。这可在60m2的面积上提供1.0W/m2的强度。将60W的净辐射输出建模为落到半径为r、面积为2πr2的半球上，60m2的半球面积对应于约3.1m的半径r。因此，在这种简单的模型中，照明单元在
3.1m内的隧道
墙壁或天花板上的点将满足1.0W/m2的目标强度。这种简单的模型已经保证了示例隧道表面的相当大部分的充足照射：参见例如图1，其中约14m的隧道表面轮廓长度被照射。
[0093] 计算显示，使用LED是在隧道内的光催化涂层(例如涂料)中诱导光催化活性的能量有效方式。在上述实例中，仅需要6*25W＝150W的源干线电源。令人惊奇的是，与LED一样小的设备适用于以能量有效的方式在隧道内的光催化涂层(例如涂料)中诱导高水平的光催化活性。通常，隧道中的照明使用了大型、笨重的发光单元。
[0094] 因为模拟显示，6个照明单元主体(每个均包括12个LED，因此总共72个LED)适用于提供每米隧道长度(其中14m的隧道表面轮廓长度被照射)的高NOx去除率，发射340nm至450nm范围内波长的LED的使用可在宽范围的隧道大小上缩放，因为每米隧道长度使用的LED数量可随着隧道大小的增加或减小而分别按比例增加或减少。
[0095] 在一个实例中，发射340nm至450nm范围内波长的发光源可朝向涂覆有光催化涂层的隧道的天花板。在一个实例中，发射340nm至450nm范围内波长的发光源可朝向涂覆有光催化涂层的隧道的侧壁。在一个实例中，发射340nm至450nm范围内波长的发光源可朝向涂覆有光催化涂层的隧道的天花板和侧壁。在一个实例中，发射340nm至450nm范围内波长的发光源可朝向涂覆有光催化涂层的隧道的地板，例如在铁路隧道中。
[0096] 人类暴露于低波长辐射被考虑为可能导致一些健康风险。过量暴露于一种辐射(较短波、杀菌)可能损伤组织。随着保护臭氧层的变薄，它越来越多地出现在日光以及晒黑沙龙和
卤素灯中。然而，在自然日光下，具有340nm与450nm之间范围内波长的光对人体以及心理健康、肌肉强度、文明行为、能量和学习均是需要的。对于暴露于340nm与450nm之间范围内波长的光的人类健康，不存在健康风险的证据。因此，对于其中将存在人类的空间，用具有340nm与450nm之间范围内波长的光照射光催化涂层是有利的。具体地，对于其中将存在人类的空间，确保不用低于340nm的波长照射光催化涂层是有利的。
[0097] 示例光催化组合物
[0098] 提供了基于水泥的光催化组合物，以及其用于获得水性涂料的用途，特别是用于室外应用或用于封闭空间中的应用。
[0099] 提供了基于水泥的水硬性粘合光催化组合物，以及其用于获得水性涂料的用途，特别是用于室外应用或用于封闭空间中的应用。
[0100] 提供了示例基于水泥的光催化组合物，其包含：(a)至少一种水泥粘合剂；(b)至少一种光催化剂；(c)至少一种纤维素醚；(d)至少一种流化剂；(e)至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的大小不大于100μm；(f)至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的大小不大于30μm；(g)至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。此类组合物可用作水性涂料以用于获得厚度非常低的墙壁涂料，特别是用于户外应用或用于封闭空间中的应用，所述组合物确保随着时间推移光催化效果高且稳定，即使使用相对较低量的光催化剂(通常低于10重量％)，在涂层的均匀性以及涂层对耐候剂的抗性方面具有最佳结果。
[0101] 光催化是关于一些被称为光催化剂的物质的自然现象，所述光催化剂在用合适波长的光辐射时能够催化一些化学反应。具体地，在空气和光照的存在下，氧化过程在含有光催化物质的表面上被活化，这导致有机和无机污染物质(
微生物、氮氧化物、缩聚芳族产物、苯、二氧化硫、一氧化
碳、甲
醛、乙醛、甲醇、
乙醇、苯、乙苯、
甲苯、一氧化氮和二氧化氮)的转化和/或分解。此类污染和/或毒性物质通过光催化过程被转
化成可通过雨水或通过洗涤而被冲走的无害物质，诸如
硝酸钠(NaNO3)、
硫酸钙(CaSO4)、硝酸钙(Ca(NO3)2)和碳酸钙(CaCO3)。然后光催化过程可用于显著减少环境中存在的污染物，诸如由汽车、工厂、家庭取暖和其他来源的废气产生的污染物，并且同时消除污垢、霉菌以及降解建筑物或其他结构的外表面的细菌。
[0102] 光催化剂通常是
金属化合物，诸如二氧化钛TiO2(最具活性并且使用最多)、氧化锌ZnO以及其他氧化物和硫化物(CeO2、ZrO2、SnO2、CdS、ZnS等)。
[0103] 已付出了许多努力来提供含有光催化剂的组合物以用于涂覆建筑表面，其可用建筑工业中常用的技术来施加；此类组合物确保了显著和持久的光催化效果，同时确保了令人满意的美观效果，以及当然的非过量成本，以便允许其大规模应用。
[0104] 根据
现有技术，通常将光催化产品掺入基本上具有常规类型的有机
碱的涂料或
清漆的制剂中。然而，考虑到它们具有有机性质，此类制剂发生由光催化剂催化的转化和/或分解作用，使得所施加的涂层的特性随着时间推移而降解，伴随着脱离和粉化现象，以及造成原始光催化特性的快速衰减。
[0105] 本领域还已知包含光催化剂的基于水泥的组合物。例如，在
专利申请WO 2009/013337中，描述了包含以下的光催化组合物：水硬性粘合剂；多羧酸或
丙烯酸超流化剂；粘度包含在10,000和120,000mPa.s之间的纤维素醚；粘合剂；钙质、硅质或硅钙质填料；光催化剂。此类组合物将具有
流变学特性，以使它们特别适用于在大表面上的应用，而没有滴落或
变形。
[0106] 在专利申请WO 2013/018059中，描述了用于在水中稀释使用的光催化
粉末涂料，其包含：与呈纳米颗粒形式的光催化二氧化钛组合的波特兰水泥；最大粒度小于100μm的钙质惰性物质；粘度低于1000mPa.s的纤维素；流化剂；消泡剂；乙烯基聚合物；颜料。这种组合物还包含以下添加剂中的至少一种：偏
高岭土、
甲酸钙和
硅藻土。
[0107] 本
申请人面临提供基于水泥的光催化组合物的技术问题，所述组合物可用于获得水涂料，即厚度非常低的墙壁涂料，特别是用于户外应用或在封闭空间中的应用，所述组合物能够：
[0108] (a)确保随着时间推移稳定的高光催化效果，以及使用相对较低量的光催化剂，通常低于10重量％；
[0109] (b)允许用常规手段(诸如用于普通涂料作业的那些手段)制备和施加涂料，在涂层的均匀性以及涂层对耐候剂的抗性方面具有最佳结果；
[0110] (c)使用没有毒性或危险作用的产品，而不使用重金属和
有机溶剂，特别是芳族溶剂，以便获得挥发性有机化合物(VOC)含量低于0.35g/l的产品。
[0111] 下文将更好地说明的这些和其他目的已由本申请人借助以下描述和所附条款中定义的基于水泥的光催化组合物来实现，特别是由于使用了具有不同粒度的钙质填料的组合，因此除了上述结果之外所述基于水泥的光催化组合物还允许获得改善的可见辐射反射率。
[0112] 此外，如下文更好地描述的加入呈粉末形式的硅烷确保对水性涂料具有更大的疏水性，并且因此改善对耐候剂的抗性。
[0113] 在第一方面，本公开因此关于一种基于水泥的光催化组合物，其包含：
[0114] (a)至少一种水泥粘合剂；
[0115] (b)至少一种光催化剂；
[0116] (c)至少一种纤维素醚；
[0117] (d)至少一种流化剂；
[0118] (e)至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的大小不大于100μm；
[0119] (f)至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的大小不大于30μm；
[0120] (g)至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。
[0121] 优选地，光催化组合物包含：
[0122] (a)15重量％至60重量％，更优选20重量％至50重量％的至少一种水泥粘合剂；
[0123] (b)0.5重量％至12重量％，更优选1重量％至8重量％的至少一种光催化剂；
[0124] (c)0.02重量％至3重量％，更优选0.05重量％至1.5重量％的至少一种纤维素醚；
[0125] (d)0.05重量％至5重量％，更优选0.1重量％至2重量％的至少一种流化剂；
[0126] (e)10重量％至50重量％，更优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的大小不大于100μm；
[0127] (f)10重量％至50重量％，更优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的大小不大于30μm；
[0128] (g)0.05重量％至5重量％，更优选0.01重量％至3重量％的至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。
[0129] 在本
说明书以及所附条款和
权利要求的范围内，除非不同地指明，否则光催化组合物的各种组分的量以相对于组合物自身总重量的重量百分比表示。
[0130] 在第二方面，本公
开关于使用如上所定义的基于水泥的光催化组合物以用于涂覆建筑结构以便减少污染物的存在。
[0131] 此外，本公开关于使用如上所定义的基于水泥的光催化组合物以用于涂覆由金属、木材或塑料材料(例如，聚氯乙烯(PVC))制成的表面。关于水泥粘合剂(a)，其通常由呈干燥状态的粉末形式的水硬性水泥材料制成，所述水硬性水泥材料在与水混合时形成塑料材料，所述塑料材料能够在足以允许以塑料状态将其施用的时间之后固结并且硬化。优选地，水泥粘合剂为波特兰水泥。
[0132] 优选地，光催化剂(b)是呈光催化形式，即主要呈锐钛矿晶体形式的二氧化钛。光催化二氧化钛优选地具有使得至少95重量％具有不大于50nm、更优选不大于20nm的大小的粒度。优选地，光催化二氧化钛具有包含在100与500m2/g之间的表面积。光催化二氧化钛还可与例如呈金红石晶体形式的非光催化二氧化钛混合使用，这允许赋予组合物强烈的白色。
[0133] 优选地，非光催化二氧化钛以0.5重量％至20重量％、更优选1重量％至15重量％的量存在。
[0134] 关于纤维素醚(c)，其优选地在20℃下具有100至70,000mPa.s、更优选100至30,000mPa.s、甚至更优选200至10,000mPa.s的布氏粘度RVT。可例如在2重量％的水溶液中测量粘度。具体地，纤维素醚可选自：乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、甲基纤维素、
羧甲基纤维素、甲基羧乙基纤维素或其混合物。
[0135] 这种类型的产品可在市场上找到，例如商标为CulminalTM、WalocelTM和TyloseTM。
[0136] 流化剂(d)可选自水泥领域中常用的产品。这些通常是乙烯基或丙烯酸聚合物，例如像：聚乙酸乙烯酯、聚叔碳酸乙稀酯(polyvinylversatate)、聚丙烯酸丁酯或其共聚物(Elotex的商业产品)。优选地，流化剂是超流化剂，例如
聚羧酸酯，更确切地是来自不饱和单羧酸或二羧酸与可聚合不饱和共聚
单体的共聚物。不饱和单羧酸或二羧酸的实例包括：丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、
马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸等。可聚合不饱和共聚单体的实例包括：聚亚烷基二醇单(甲基)丙烯酸酯(例如：三甘醇单丙烯酸酯和聚乙二醇单丙烯酸酯，其中聚乙二醇具有200至1000的平均分子量)。这种类型的产品可在市场上找到，例如商TM
标为Melflux 。
[0137] 关于钙质填料(e)和(f)，第一钙质填料呈其至少95重量％的大小不大于100μm、优选不大于70μm的颗粒形式，而第二钙质填料呈其至少95重量％的大小不大于30μm、优选不大于5μm的颗粒形式。优选地，第一钙质填料呈其不超过5重量％的大小不大于30μm、优选不大于20μm的颗粒形式。例如在UNI EN 12620:2008标准中定义的钙质填料是细分的钙质矿物，主要含有碳酸钙(通常碳酸钙含量至少等于75重量％)。
[0138] 优选地，钙质填料(e)和(f)以0.2与2.0之间、更优选0.5与1.5之间的(e)/(f)重量比存在。本申请人相信，加入具有比第一钙质填料更细粒度的第二钙质填料允许获得更高
质量的涂层，因为较小的细粒填充存在于其他材料的颗粒之间、特别是光催化剂颗粒之间的空隙。
[0139] 关于以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷(g)，其通常是承载在无机支撑物(诸如二氧化硅或
硅酸盐)上的有机硅烷。优选地，所承载的硅烷呈颗粒形式，其至少95重量％的大小不大于100μ，优选不大于80μ。
[0140] 优选地，硅烷是式R1Si(OR2)3的烷基三烷氧基硅烷，其中R1是直链或支链的烷基C1-C18，优选C4-C12，而彼此相同或不同的基团R2是直链或支链的烷基C1-C6，优选C1-C4。例如，硅烷是异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷。
[0141] 优选地，根据本公开的光催化组合物还包含至少一种疏水化乙烯基聚合物(h)，其允许进一步增加水性涂料的疏水特性。可以粉末形式获得的此类聚合物(h)可优选以1重量％至20重量％、更优选3重量％至10重量％的量加入。
[0142] 优选地，疏水化乙烯基聚合物是氯乙烯、乙烯和乙烯基酯三元共聚物CH2＝CH-O-C(＝O)-R，其中R是直链或支链的烷基C4-C24，例如月桂酸乙烯酯。这种类型的产品可在市场TM上找到，例如商标为Vinnapas 。
[0143] 仍然作为疏水剂，可将至少一种长链羧酸(i)的盐加入到根据本公开的光催化组合物中，例如
硬脂酸钙等。所述盐的量通常包含在0.01重量％与5重量％之间，更优选在0.1重量％与2重量％之间。
[0144] 根据本公开的光催化组合物还可包含在此产品类型中常用的其他添加剂，诸如：消泡剂、颜料、充气添加剂、偏高岭土、甲酸钙、硅藻土等。
[0145] 根据本公开的光催化组合物可根据已知技术，通过使用合适的机械混合器(例如行星式混合器)以任何顺序在干燥状态下混合各种组分持续足以获得良好均化的时间来生产。
[0146] 为了制备水性涂料，将水以预定比例加入到光催化组合物中，混合直到获得均匀和流动的产品。
[0147] 水与水泥粘合剂(a)之间的重量比可根据所使用组分的特异性和希望采用的应用技术而在宽范围内变化。水/粘合剂的重量比通常包含在0.2与0.8之间。
[0148] 水性涂料的施加可用常规手段进行，诸如用于普通涂料作业的手段，像刷子和滚筒或者甚至刮刀、泥刀、无气
泵等。施加可发生在各种类型的建筑物上，诸如外墙和内墙的墙壁结构、瓷砖、平板、预制结构、水泥建筑物(诸如吸声护栏和新泽西护栏、隧道、清水
混凝土(exposed concrete)、城市建筑物或
街道设施的构成部分)。在施加和干燥之后，光催化组合物层的厚度可根据建筑物和希望获得的光催化效果而在宽范围内变化。
[0149] 一般来讲，0.05mm至1mm、更优选0.1至0.5mm的厚度是足够的。
[0150] 提供以下
实施例仅用于本公开的示例目的，而不必意图限制由所附条款和权利要求所限定的保护范围。
[0151] 实施例1
[0152] 根据本公开通过以表1中报告的量混合以下组分来获得光催化组合物。
[0153] 表1
[0154]
[0155] 通过将上述组合物与水以60％重量比混合来制备水性涂料。将水性涂料施加在平均厚度等于0.3mm的样品上，并且测量所述水性涂料的太阳光反射率和热发射率特征。结果在表2中报告。
[0156] 表2.
[0157]特性 标准 测量值
太阳反射率指数(SRI) ASTM E1980-11 112
太阳反射率 ASTM C1549-09 88.8％
热发射率 ASTM C1371-04a 0.86
[0158] 太阳反射率是被辐射的表面反射的入射
太阳辐射的分数；对于完全吸收表面，它可从零变化至1(即100％)，以得到完美的反射表面。热发射率是由表面实际发射的热辐射与相同
温度下的最大理论发射之间的比例；其也从0变化至1。具有高太阳反射率的
覆盖表面仅吸收入射太阳辐射的一小部分。此外，如果覆盖表面具有同样高的热辐射率，则吸收的
太阳能中的大部分返回到外部环境。
[0159] 因此获得的产品可被标记为“
能源之星”，从而确保太阳反射率大于65％。
[0160] 条款
[0161] 1.基于水泥的光催化组合物，其包含：
[0162] (a)至少一种水泥粘合剂；
[0163] (b)至少一种光催化剂；
[0164] (c)至少一种纤维素醚；
[0165] (d)至少一种流化剂；
[0166] (e)至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于100μm；
[0167] (f)至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于30μm；
[0168] (g)至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。
[0169] 2.根据条款1所述的光催化组合物，其包含：
[0170] (a)15重量％至60重量％，优选20重量％至50重量％的至少一种水泥粘合剂；
[0171] (b)0.5重量％至12重量％，优选1重量％至8重量％的至少一种光催化剂；
[0172] (c)0.02重量％至3重量％，优选0.05重量％至1.5重量％的至少一种纤维素醚；
[0173] (d)0.05重量％至5重量％，优选0.1重量％至2重量％的至少一种流化剂；
[0174] (e)10重量％至50重量％，优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第一钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于100μm；
[0175] (f)10重量％至50重量％，优选15重量％至35重量％的至少一种呈颗粒形式的第二钙质填料，其至少95重量％的尺寸不大于30μm；
[0176] (g)0.05重量％至5重量％，优选0.01重量％至3重量％的至少一种以粉末形式承载在无机支撑物上的硅烷。
[0177] 3.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述水泥粘合剂(a)为波特兰水泥。
[0178] 4.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述
[0179] 光催化剂(b)为光催化二氧化钛，其主要呈锐钛矿结晶形式。
[0180] 5.根据条款4所述的光催化组合物，其中所述光催化二氧化钛具有诸如至少95重量％的尺寸不高于50nm、优选不高于20nm的粒度测定。
[0181] 6.根据条款4或5所述的光催化组合物，其中所述光催化二氧化钛与非光催化二氧化钛混合。
[0182] 7.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述纤维素醚(c)在20℃下具有100至70,000mPa.s、优选100至30,000mPa.s、更优选200至10,000mPa.s的布氏粘度RVT。
[0183] 8.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述第一钙质填料(e)呈其至少95重量％的尺寸不大于70μm的颗粒形式，而所述第二钙质填料
[0184] (f)呈其至少95重量％的尺寸不大于20μm的颗粒形式。
[0185] 9.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述第一钙质填料(e)呈其不超过5重量％的尺寸不大于30μm、优选不大于20μm的颗粒形式。
[0186] 10.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述钙质填料(e)和(f)以0.2至2.0、优选0.5至1.5的(e)/(f)重量比存在。
[0187] 11.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其中所述承载的硅烷(g)呈其至少95重量％的尺寸不大于100μ、优选不大于80μ的颗粒形式。
[0188] 12.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其还包含：(h)至少一种疏水化乙烯基聚合物，优选氯乙烯、乙烯和乙烯基酯CH2＝CH-O-C(＝O)-R的三元共聚物，其中R为直链或支链的C4-C24烷基。
[0189] 13.根据前述条款中任一项所述的光催化组合物，其还包含：(i)至少一种长链羧酸的盐。
[0190] 14.根据条款1至13中任一项所述的基于水泥的光催化组合物的用途，其用于涂覆建筑物人造物以便减少污染剂的存在。
[0191] 15.根据条款14所述的用途，其中通过混合将水以预定比例加入到所述光催化组合物中，直到获得均匀和流动的产品。
[0192] 16.根据条款15所述的用途，其中水与水泥粘合剂(a)之间的重量比为0.2至0.8。
[0193] 17.根据条款14至16中任一项所述的用途，其中，在施加和干燥之后，所述光催化组合物形成厚度为0.05mm至1mm、优选0.1至0.5mm的涂层。
[0194] 18.根据条款1至13中任一项所述的基于水泥的光催化组合物的用途，其用于涂覆由金属、木材或塑料材料(例如，聚氯乙烯(PVC))制成的表面。
[0195] 注意事项
[0196] 应理解，以上引用的布置仅说明了本发明的原理的应用。可在不脱离本发明的精神和范围的情况下设想许多
修改和替代布置。尽管本发明已在附图中示出并且在上文结合目前所认为的本发明的最实用且最优选的实例具体地并且详细地进行充分描述，但对于本领域的普通技术人员将显然易见的是，可在不脱离如本文所阐述的本发明的原理和概念的情况下进行许多修改。
