BR112014011860B1 - Método para preparar um sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente - Google Patents

Abstract

soles de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente. é proposto um método de preparar um sol (suspensão coloidal) de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente, compreendendo as seguintes etapas: (1) colocar em contato um sol de dióxido de titânio com um agente de peptização alcalino para obter um sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; (2) neutralizar o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado e (3) obter ou coletar o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente. o sol de dióxido de titânio é estável e transparente em uma faixa de ph de cerca de 7,0 a cerca de 9,5. o sol de dióxido de titânio pode incluir cristalitos de dióxido de titânio com um tamanho médio de partícula menor do que cerca de 10 nm com pelo menos 90% dos cristalitos na forma anatase.

Description

1. CAMPO TÉCNICO

[001] O(s) processos, procedimento(s), método(s), produto(s), resultado(s) in- ventivo(s) presentemente descrito(s) e reivindicado(s), e/ou conceito(s) (coletiva-mente, a seguir referenciados como "conceito(s) inventivo(s) presentemente des- crito(s) e reivindicado(s)", referem-se, em geral, a composições que conferem um re-vestimento fotocatalítico sobre uma superfície. Mais especificamente, os conceito(s) inventivo(s) presentemente descrito(s) e reivindicado(s) referem-se a soles (suspen-são coloidal) de nanopartículas de dióxido de titânio úteis para proporcionar revesti-mentos transparentes fotocatalíticos sobre um substrato, que são despoluentes e / ou autolimpantes e podem ter ainda, em certas formas de realização, propriedades anti- bacterianas.

2. FUNDAMENTOS

[002] As propriedades fotocatalíticas do material dióxido de titânio semicon-dutor resulta da promoção de elétrons da faixa de valência para a faixa de condução sob a influência de radiação ultravioleta (UV) e próxima da radiação UV. Os pares de elétrons-buraco reativos que são criados migram para a superfície das partículas de dióxido de titânio onde os buracos oxidam a água adsorvida para produzir radicais hidroxila reativos e os elétrons reduzem o oxigênio adsorvido para produzir os radicais superóxido, os quais podem degradar os NOx e compostos orgânicos voláteis (VOCs) no ar. Tendo em vista estas propriedades, o dióxido de titânio fotocatalítico tem sido empregado em revestimentos (tanto encaixados como não encaixados) e semelhantes, para remover os poluentes do ar. Estes revestimentos podem também ter a vantagem de serem autolimpantes, uma vez que a sujeira (gorduras, bolor, fungos, algas, bactérias, etc.) é também oxidada na superfície.

[003] Em muitas aplicações, é desejável para o revestimento de dióxido de titânio ser transparente, a fim de manter a aparência original do substrato (por exemplo, azulejos de cerâmica, blocos de pavimentação, tijolo, pedra, bancada de mármore para instrumentos cirúrgicos utilizados durante os procedimentos médicos, células solares, tecidos e não tecidos de fibras naturais ou sintéticas, etc.), ou a sua transparência original (por exemplo, vidro de janela, para-brisas de automóveis, instrumentos cirúrgicos utilizados para visualização, etc.). Soles coloidais de dióxido de titânio provaram ser materiais precursores úteis para a formação desses revestimentos trans-parentes e reativos.

[004] Um sol de dióxido de titânio estável, alcalino pode ser estabelecido a um pH acima de 11,30. O sol pode ser utilizado para a formação de revestimentos que podem ser aplicados a edifícios, superfícies de concreto e rodovias. No entanto, o sol, frequentemente, por vezes, tem um cheiro forte e irritante pungente "do tipo amônia" e pode ser inflamável sob determinadas condições. Assim, é difícil utilizar um sol como esse, sem incorrer em custo e dificuldade de colocar em equipamentos de proteção pessoal e à custa do emprego de tecnologia de extração para a remoção de quantidades residuais do sol dessas áreas (tais como a sujeira do solo) adjacente ao substrato a ser tratado. Além disso, os substratos podem reagir adversamente com os agentes de peptização de elevado pH existentes no sol.

[005] É desejável neutralizar o sol de dióxido de titânio alcalino, de modo que o sol se torne virtualmente inodoro e não inflamável, superando assim, muitas das deficiências acima mencionadas, e permitindo que esse sol seja aplicado como um revestimento superficial com base aquosa fotoativo ambientalmente seguro. No en-tanto, como o pH do sol de dióxido de titânio alcalino está reduzido, o sistema coloidal, tipicamente, aglomera-se e torna-se instável e pode até mesmo entrar em colapso. Essa aglomeração é irreversível, ou seja, mesmo se a solução for reajustada de volta a um pH elevado, a estabilidade coloidal não é devolvida. É, portanto, desejável e há bastante tempo pesquisada na técnica, proporcionar soles neutros estáveis compreendendo dióxido de titânio fotocatalítico, que sejam reativos, neutros e transparentes. Também é desejável que tais soluções coloidais de dióxido de titânio fotocatalitica- mente ativas, reativas, neutras e transparentes sejam estáveis durante um período prolongado de tempo e também mantenham a fotoatividade ao longo de um período de tempo e a uma taxa de atividade que está acima daquela atualmente disponível no comércio. É bem conhecido de um perito na técnica, que a criação de um sol de TiO2 estável, transparente e neutro é difícil (e tem sido desde muito tempo procurado na indústria), devido à tendência natural de TiO2 formar flocos entre os valores de pH de cerca de 4 a cerca de 10, devido à ausência de qualquer estabilização eletrostática que ocorre em pH neutro (ou quase neutro). Além disso, é difícil identificar moléculas adequadas ou eficazes que podem agir como estabilizadores estéricos em soles de TiO2, devido ao tamanho extremamente pequeno das partículas do TiO2. Como estabilizadores estéricos eficazes são geralmente moléculas maiores, um perito comum na técnica teve dificuldades em identificar estabilizadores estéricos adequados para emprego. Também é desejável que tais soluções coloidais fotocataliticamente ativas de dióxido de titânio reativos, neutros e transparentes apresentem atividade antibac- teriana e antimicrobiana. É ainda desejável que o conceito da invenção presentemente descrito e reivindicado proporcione novos métodos para a preparação desses soles reativos, neutros, estáveis e transparentes, que são facilmente implementados a uma escala comercial.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] De acordo com os objetivos anteriores e outros ainda, descobriu-se que, os soles de dióxido de titânio, que são reativos, neutros, estáveis e transparentes, os quais podem ser usados com segurança e de um modo amigável para o ambiente, podem ser formados por neutralização de soles de dióxido de titânio alcalino no modo aqui estabelecido.

[007] Em um aspecto do conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, é proporcionado um método para a preparação de um sol de dióxido de titânio fotocatalítico, reativo, neutro, estável e transparente, que compreende: (1) a reação de um gel de dióxido de titânio hidratado com um agente de peptização alcalino para proporcionar um sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; (2) neutralizar o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; e (3) obter ou coletar o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente resultante.

[008] Em um outro aspecto do conceito inventivo aqui reivindicado e divul-gado, é fornecido um método para a preparação de uma suspensão coloidal de dió-xido de titânio fotocatalítico reativo, neutro, estável e transparente, que compreende: (1) precipitação de dióxido de titânio hidratado a partir de uma solução dotada de um composto contendo titânio para formar as partículas de dióxido de titânio; (2) formação de uma dispersão de partículas de dióxido de titânio em um meio líquido; (3) tratamento da dispersão com um agente de peptização alcalino para se obter um sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. (4) neutralização do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; e (5) obtenção ou coleta do sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente resultante.

[009] O sol de dióxido de titânio alcalino peptizado pode ser neutralizado por ebulição do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, misturando peróxido de hidrogênio com o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, ou misturando um composto ácido com o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. O composto ácido pode compreender, por exemplo, mas não por meio de limitação, um primeiro composto ácido e um segundo composto ácido, em que o primeiro composto ácido e o segundo composto ácido pode ser selecionado a partir do grupo que consiste de um ácido mineral, um ácido orgânico ou suas combinações.

[010] O sol resultante de dióxido de titânio é reativo, estável e transparente ao longo de uma faixa de pH de cerca de 8,5 a cerca de 9,5. A suspensão coloidal de dióxido de titânio estável pode estar numa forma de partículas de dióxido de titânio tendo um tamanho médio de menos do que cerca de 50 nm, com cristalitos menores que cerca de 20 nm, menores que cerca de 10 nm, ou entre cerca de 1 nm e cerca de 10 nm, com a forma principal dos cristalitos na forma de anatase. Em uma forma de realização alternativa, os cristalitos podem ter um tamanho médio de partícula entre cerca de 1 nm e de cerca de 5 nm. De acordo com uma outra forma de realização, pelo menos 90% dos cristalitos estão na forma de anatase.

[011] O dióxido de titânio do conceito da invenção presentemente reivindicado e descrito é, numa forma de realização, maior do que 95% em peso na forma de anatase. Em outras formas de realização, as partículas de dióxido de titânio do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado têm um tamanho médio de partícula menor do que cerca de 10 nm, ou, alternativamente, menor do que 5 nm.

[012] Numa outra forma de realização, o conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado compreende partículas de dióxido de titânio com um tamanho médio de partícula menor do que cerca de 50 nm, em que o sol é transparente e é estável du-rante pelo menos um mês, quando armazenada a temperatura ambiente. Em outras formas de realização, o sol é estável quando armazenado durante pelo menos 2, pelo menos 3 ou de pelo menos 4 meses a temperatura ambiente. Em ainda outra forma de realização, o sol é estável quando armazenado durante pelo menos 5 ou pelo menos 6 meses a temperatura ambiente. Em uma outra forma de realização, o sol é estável quando armazenado durante pelo menos 1 ano ou pelo menos 2 anos a temperatura ambiente. Em uma outra forma de realização do processo o sol tem uma viscosidade menor do que cerca de 100 centipoise após pelo menos 4 semanas a temperatura ambiente.

[013] Um outro aspecto do conceito inventivo presentemente descrito e reivindicado fornece um sol de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente formada a partir de um sol de dióxido de titânio alcalino a qual é peptizada e neutralizada.

[014] Um outro aspecto do conceito inventivo presentemente descrito e reivindicado proporciona uma estrutura ou composição contendo os soles de dióxido de titânio reativos, neutralizados para uso em um substrato para remoção de NOx sob exposição à luz UV. As soluções coloidais do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado têm maior estabilidade quando comparadas com soluções coloidais comer-cialmente disponíveis com os perfis de tamanho e de transparência semelhantes.

[015] Um outro aspecto do conceito inventivo presentemente descrito e reivindicado, fornece uma composição antibacteriana que compreende o sol de dióxido de titânio fotocatalítico neutra, estável e transparente que, quando colocada em contato com as bactérias, mata, pelo menos, 80% das bactérias.

[016] Esses e outros aspectos do(s) conceitos) inventivo(s) presentemente reivindicado(s) e descrito(s) serão melhor compreendidos, fazendo-se referência à seguinte descrição detalhada e às figuras anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[017] A FIG. 1 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalina contendo DEA tratado com diferentes percentagens de áci-dos fosfóricos, combinados com ácidos acético sob radiação UV.

[018] A FIG. 2 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo TMAOH (hidróxido de tetrametilamônio) tratada com diferentes percentagens de ácidos fosfóricos, combinados com ácidos acético sob radiação UV.

[019] A FIG. 3 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo DEA tratada com diferentes percentagens de áci-dos fosfóricos, combinados com ácidos acético sob várias fontes de luz.

[020] A FIG. 4 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo TMAOH como uma função da concentração de ácido fosfórico combinado com ácido acético sob várias fontes de luz.

[021] A FIG. 5 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo DEA (dietilamina) tratada com vários ácidos em concreto sob radiação UV como uma função do tempo.

[022] A FIG. 6 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo DEA tratada com vários ácidos em substrato de vidro sob radiação UV como uma função do tempo.

[023] A FIG. 7 é um gráfico que compara a redução de NOx de um sol de dióxido de titânio alcalino contendo DEA após a neutralização com ácido acético e fosfórico em concreto em diferentes exposições de NO iniciais sob radiação UV, como uma função do tempo.

[024] A FIG. 8 é um gráfico que compara as proporções de NO na linha de base com os valores medidos em uma parede de concreto revestida com um sol de dióxido de titânio alcalino neutralizado contendo DEA como uma função do tempo, na área de Camden-Londres, Inglaterra.

[025] A FIG. 9 é um gráfico que compara os valores de NO2 na linha de base com os valores medidos em uma parede de concreto revestida com um sol de dióxido de titânio alcalino neutralizado contendo DEA como uma função do tempo, na área de Camden-Londres, Inglaterra.

[026] A FIG. 10 é um gráfico comparando a viscosidade ao longo do tempo para soluções coloidais de dióxido de titânio alcalino contendo quantidades variáveis de DEA.

[027] A FIG. 11 é um gráfico comparando a viscosidade ao longo do tempo para soluções coloidais de dióxido de titânio alcalino contendo quantidades variáveis de DEA tratadas com, ou ácido fosfórico ou uma mistura de ácido fosfórico / ácido acético.

[028] A FIG. 12 é um gráfico comparando a viscosidade de soluções coloidais de dióxido de titânio alcalino contendo diferentes quantidades de DEA e lavadas com, ou água desmineralizada ou água encanada.

[029] A FIG. 13 é um gráfico que compara as quantidades de NO na linha de base com os valores medidos em uma parede de concreto revestida com um sol de dióxido de titânio alcalino neutralizado contendo DEA, e com os valores medidos em uma parede de concreto coberta com madeira, como uma função do tempo, na área de Camden em Londres, Inglaterra.

[030] A FIG. 14 é um gráfico que compara os valores de NO2 na linha de base com os valores medidos em uma parede de concreto revestida com um sol de dióxido de titânio alcalino neutralizado contendo DEA, e com os valores medidos na parede de concreto coberta com madeira, como uma função do tempo, na área de Camden em Londres, Inglaterra.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[031] Antes de explicar pelo menos uma forma de realização do(s) conceitos da invenção aqui revelado(s) em detalhe, deve ficar entendido que, o(s) conceito(s) da invenção, processo(s), metodologia(s) e/ou resultado(s) não estão limitados em sua aplicação, aos pormenores de construção e à disposição dos componentes ou etapas ou metodologias estabelecidas na seguinte descrição ou ilustrados nos dese-nhos. O(s) conceito(s), processo(s), metodologia(s) e / ou resultado(s) da invenção presentemente descritos e reivindicado(s) são suscetíveis de outras formas de reali-zação ou podem ser praticados ou realizados de várias maneiras. Ainda, deve ficar entendido que, a fraseologia e terminologia aqui empregada destina-se à finalidade de descrição não devendo ser considerados como limitantes do conceito inventivo presentemente descrito e reivindicado(s), processo(s), metodologia(s) e/ou resul- tado(s), de modo algum. No que diz respeito a qualquer referência-patente ou de outro modo mencionado aqui, essa referência deverá ser considerada aqui incorporada porreferência na sua totalidade como se aqui apresentadas expressamente.

[032] Todos os termos aqui usados visam a ter o seu sentido comum, salvo disposição em contrário. O termo "sol" refere-se a uma suspensão coloidal de partí-culas. O termo "NOx" refere-se a espécies NO (óxido de nitrogênio) e NO2 (dióxido de nitrogênio), coletiva ou individualmente.

[033] Sempre que se faça referência à "remoção" de poluentes do ar, deve ser entendido incluir a remoção completa ou parcial de poluentes do ar. Se a remoção for "substancial" pode ser determinada pelos métodos apresentados nos exemplos, em que "remoção substancial" refere-se a uma redução na concentração total de uma quantidade fixa de determinado poluente por, pelo menos, cerca de 5%, de preferência pelo menos cerca de 10%%, e mais preferivelmente, pelo menos cerca de 15%. Dada a presente descrição (incluindo os exemplos), um perito na técnica apreciará que os soles do(s) conceito(s) inventivo(s) aqui reivindicado(s) e divulgado(s) proporcionam remoção excepcional de NOx e/ou degradação e, em um teste particular, os soles do conceito inventivo atualmente reivindicado e divulgado, oferecem 60% de remoção de NO e 20% de remoção de NO2 em condições ambientais externas específicas em Londres.

[034] O método para a preparação de soles neutros, estáveis e transparentes, de dióxido de titânio fotocatalítico coloidal de acordo com os conceitos inventivos pre-sentemente descritos e reivindicados é geralmente constituído por: (1) reagir um gel de dióxido de titânio hidratado com um agente de peptização alcalino para proporcio-nar um sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; (2) neutralizar o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; e (3) obter ou coletar o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, reativo, neutro, estável e transparente resultante, que pode estar, principalmente, numa forma de anatase e pode ter um tamanho médio de partícula menor do que cerca de 50 nm. Numa forma de realização, o tamanho médio das partículas de dióxido de titânio é menor do que ou igual a cerca de 20 nm. Um perito na técnica irá apreciar que o sol de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente resultante será de natureza amorfa.

[035] Numa forma de realização, o agente de peptização alcalino é um mono, di- ou trialquilamina; mono-, di- ou triarilamina; bases orgânicas com dois ou mais grupos funcionais, tais como dialcanolaminas e trialcanolaminas e semelhantes. Os agentes de peptização mono di- ou trialquilamina podem compreender grupos alquila lineares, ramificados ou cíclicos. As aminas adequadas incluem, mas não estão limitadas a, mono-, di- ou trimetilamina; mono-, di- ou trietilamina; mono-, di- ou tripropi- lamina; mono-, di- ou tributilamina, sec-butilamina, isobutilamina, isopropilamina, iso- amilamina, terc-amilamina, 2-metilbutilamina, 1-metilbutilamina e combinações semelhantes. Numa concretização, o agente de peptização alcalino é dietilamina.

[036] As aminas com grupos alquila cíclicos incluem, mas não estão limitadas a: ciclopropilamina, ciclobutilamina, ciclopentilamina, cicloexilamina, cicloeptilamina e ciclooctilamina, bem como os seus di- e trialquil derivados. Naturalmente que as aminas com grupos alquila diferentes, tais como diisopropiletilamina, etilbutilamina, meti- letilamina, e afins, podem ser usadas. Também estão contempladas as aminas cíclicas, tais como pirrolidina, piperidina, morfolina, e similares, bem como os seus N-alquil derivados. De preferência, mono-, di- ou trialquilaminas volumosas tais como terc- butilamina, trietilamina, propilamina, dipropilamina, diisopropiletilamina, e outras semelhantes, são utilizadas como agentes de peptização básicos.

[037] Numa outra forma de realização, o agente de peptização alcalino pode ser um hidróxido de amônio quaternário. O hidróxido de amônio quaternário pode, em uma forma de realização, ser selecionado dentre o grupo consistindo de hidróxido de tetra-alquilamônio em que o grupo alquila contém átomos de C1 a C10 ou combinações de átomos C1 até C10. O hidróxido de amônio quaternário pode ser hidróxido de tetral- metilamonio.

[038] A etapa de neutralização do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado pode ser realizada por ebulição do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, misturando o peróxido de hidrogênio, com o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, ou misturando-se um composto ácido com o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. A ebulição do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado pode ser conduzida a uma temperatura que remova o agente de peptização alcalino. Numa forma de realização, a temperatura situa-se numa faixa de cerca de 40° C a cerca de 120°C. Numa outra forma de realização, a temperatura está na faixa de cerca de 60° C a cerca de 110°C.

[039] O peróxido de hidrogênio pode reagir com o dióxido de titânio para for-mar um complexo peroxo estável.Geralmente, uma grande quantidade de peróxido de hidrogênio, é necessário para a neutralização ocorrer. Numa forma de realização, cerca de 50% a cerca de 200% de peróxido de hidrogênio é usado em relação ao peso do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. Numa outra forma de realização, cerca de 100% a cerca de 150% de peróxido de hidrogênio é usado em relação ao peso do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. Um perito comum na técnica, tendo em vista a presente descrição, deve entender que qualquer percentagem específica de peróxido de hidrogênio pode ser utilizada desde que a neutralização ocorra.

[040] O composto ácido pode, numa forma de realização, ser selecionado de um grupo consistindo de um primeiro composto ácido, um segundo composto ácido e as suas combinações. O primeiro composto ácido pode, em uma forma de realização, ser selecionado a partir de um ácido mineral, um ácido orgânico e as suas combina-ções. Numa forma de realização, o ácido mineral é o ácido fosfórico. O ácido orgânico pode, numa forma de realização, ser um ácido hidroxicarboxílico aromático, alifático ou suas combinações. O ácido orgânico pode ser selecionado do grupo que consiste em ácido oxálico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido salicílico, e combinações dos mesmos, por exemplo.

[041] O segundo composto ácido pode ser um ácido mineral, um ácido orgâ-nico ou as suas combinações.Numa forma de realização, o ácido mineral é o ácido nítrico.Quando um ácido orgânico é utilizado, ele pode ser o ácido acético. A percen-tagem do primeiro composto ácido pode variar de cerca de 25 a cerca de 100 partes em peso, e a percentagem do segundo composto ácido pode variar de cerca de 0 a cerca de 75 partes, em peso, e um especialista na técnica iria apreciar e ser capaz de se adaptar essas partes, em peso, conforme necessário.

[042] Numa concretização particular, o composto ácido é adicionado gota a gota ao sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, enquanto se agitava à temperatura ambiente.A agitação pode ser feita de forma contínua ou intermitente, desde que o requisito funcional seja satisfeito. O valor de pH final da suspensão coloidal resultante neutralizada é numa determinada modalidade, controlado de modo a estar dentro de uma faixa de cerca de 8 a cerca de 9.

[043] Em outro aspecto do(s) conceito(s) inventivo(s) aqui reivindicados e di- vulgado(s), é fornecido um método para a preparação de uma suspensão coloidal de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente que compreende: (1) precipitação de dióxido de titânio hidratado de uma solução com um composto con-tendo titânio nele para formar as partículas de dióxido de titânio; (2) formação de uma dispersão de partículas de dióxido de titânio em um meio líquido; (3) tratamento da dispersão com um agente de peptização alcalino para obter um sol de dióxido de titâ-nio alcalino peptizado; (4) neutralização do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado, e (5) obter ou coletar o sol de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente resultante.

[044] O composto contendo titânio pode ser qualquer composto capaz de for-mar um precipitado de dióxido de titânio.Numa forma de realização, o composto con-tendo titânio é um composto de organotitânio. Compostos organotitânio adequados incluem, mas não se limitam a, alcóxidos de titânio da estrutura geral Ti(OR)4 em que cada R é independentemente alquila, arila ou heteroarila; compostos acil titânio, tais como acetilacetonato de titanila e semelhantes. Alcóxidos de titânio preferidos incluem tetraisopropildióxido de titânio, tetra-n-propóxido de titânio, tetraetóxido de titânio, te- trametóxido de titânio, tetra-n-butóxido de titânio e terc-butóxido de titânio e semelhantes. Alcóxidos de titânio mistos, onde os grupos R em Ti(OR)4 podem ser diferentes, são também contemplados como o composto contendo titânio. Outros compostos orgânicos de titânio adequados incluem compostos de titânio amina (IV), como tetra- quis(dimetilamino)titânio, tetraquis (dietilamino)titânio e outros semelhantes.

[045] Halogenetos de titânio representados pela fórmula geral TiX4, onde X é cloro, bromo, iodo ou flúor, ou suas misturas, podem também ser utilizados como compostos que contém titânio. O(s) conceito(s) da invenção presentemente reivindi-cados e descrito(s) também contemplam a utilização de halogenetos de organotitânio, tais como triisopropóxido de clorotitânio (Ti(O-i-Pr)3CI) e semelhantes, como os compostos contendo titânio. Di- e tri-halogenetos de organotitânio são também contemplados, e embora não estando limitados pela teoria, acredita-se que, quando os halo- genetos de titânio são utilizados como compostos contendo titânio, os halogenetos são geralmente hidrolisados em primeiro lugar de um modo controlado para uma espécie menos reativa, tal como oxi-halogeneto de titânio (por exemplo, oxicloreto de titânio e outros semelhantes). As espécies intermediárias de titânio resultantes podem então ser mais hidrolisadas ainda em TiO2, pelo ajuste do pH da solução.

[046] Em um outro aspecto do conceito inventivo aqui reivindicado e divul-gado, o composto contendo titânio pode ser um sal de titânio solúvel em água. Sais de titânio adequados incluem, mas não estão limitados a, oxicloreto de titânio, sulfato de titânio, oxinitrato de titânio e semelhantes. A precipitação de TiO2 a partir de sais hidrossolúveis pode ser afetada ajustando-se o pH da solução a um pH em que o sal de titânio solúvel em água irá hidrolisar e formar TiO2, que se precipita da solução. Tipicamente, isto é conseguido com a elevação do pH da solução com adição de um composto de base tal como NaOH, por exemplo, mas não a título de limitação.

[047] A solução do composto contendo titânio pode ser uma solução aquosa ou pode compreender um solvente orgânico adequado adicionado à água para alcançar a hidrólise do composto contendo titânio. Misturas de água e de um solvente orgânico podem também se prestar para controlar a taxa de hidrólise do composto contendo titânio e a precipitação de TiO2. Se forem utilizados os solventes orgânicos, os solventes irão ser tipicamente, miscíveis em água ou possuirão uma solubilidade suficiente para a água de modo que água suficiente esteja disponível para hidrolisar o composto contendo titânio a TiO2. Os solventes orgânicos adequados incluem álcoois, tais como metanol, etanol, isopropanol e outros; amidas, tais como dimetilformamida e dimetilacetamida e similares; e sulfóxidos, tais como dimetilsulfóxido. Não existe essencialmente qualquer limitação sobre a concentração da solução do composto contendo titânio, embora de preferência, ele seja adequadamente concentrado de tal forma que a cinética da precipitação seja otimizada.

[048] A precipitação pode ser afetada por qualquer método adequado, inclu-indo, sem limitação, hidrólise, o ajuste do pH, ou deslocamento de solvente. O método de precipitação empregado será determinado, em grande parte, pela seleção do composto contendo titânio. Por exemplo, a hidrólise é o método preferido de precipitação em que o composto contendo titânio é um dióxido de titânio ou o acetilacetonato de titânio. Para os oxicloretos de titânio ou sulfatos de titânio, que são solúveis em água, a precipitação é melhor realizada por ajuste do pH (por exemplo, aumentando o pH) ou por adição de um solvente em que o composto é praticamente insolúvel, tal como acetona ou álcoois superiores ("deslocamento do solvente "). Por "praticamente insolúvel" entende-se que a solubilidade do composto contendo titânio é suficientemente baixa no solvente para permitir que o dióxido de titânio se precipite da solução quando entra em contato com o segundo solvente. Por álcoois "superiores" entende-se álcoois C5 ou superiores, incluindo, sem limitação, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, por exemplo.

[049] Numa forma de realização, o composto contendo titânio é misturado com um álcool. Quando o composto contendo titânio é hidrolisado, ele forma TiO2 que se precipita como partículas de TiO2 amorfas com um tamanho médio de partícula de menos que cerca de 50 nm. Numa outra forma de realização, o composto contendo titânio é misturado com uma base quelante para formar uma espécie de titânio que- lada e a mistura é a seguir adicionada à água para hidrolisar o composto contendo titânio e precipitar o TiO2 amorfo.

[050] Qualquer base conhecida pelos especialistas na técnica que irá aumentar o pH da solução aquosa do sal de titânio, solúvel em água pode ser usada para precipitar o TiO2, incluindo bases inorgânicas e orgânicas. As bases adequadas incluem, mas não estão limitadas a, bases de amina, incluindo, hidróxido de amônio, mono-, di- ou trialquilaminas, tais como trietilamina, diisopropiletilamina e semelhan-tes; bases de aminas cíclicas, tais como N-etil-morfolina, piperidina, pirrolidina e se-melhantes; hidróxidos ou alcóxidos de metais alcalinos ou de elementos alcalino ter-rosos, tais como sódio, lítio, hidróxido de potássio, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio; de sódio, lítio ou potássio, alcóxidos tais como metóxido, etóxido, butóxido, t-butóxido e semelhantes; carbonato e bicarbonato de bases, tais como sódio, lítio ou carbonato de potássio e bases de carbonato e bicarbonato, tais como carbonato e bicarbonato de sódio, lítio ou potássio e outros semelhantes. Será evidente para os especialistas que o tipo de base não está limitado às bases acima descritas e que existem muitas outras bases que podem ser utilizadas para ajustar o pH da solução do sal de titânio solúvel em água.

[051] Como alternativa, o TiO2 pode ser precipitado a partir da solução, alte-rando a composição do solvente de modo que o TiO2 não seja mais solúvel. Nesta forma de realização, um composto contendo titânio o qual está em solução num sol-vente adequado pode ser adicionado a um segundo "anti-solvente", no qual o precursor não é solúvel. Por exemplo, isto pode ser conseguido através da adição de um composto contendo titânio em um solvente orgânico miscível em água, tal como acetona ou álcoois superiores à água. Como alternativa, a precipitação pode ser conseguida por adição de um solvente orgânico miscível com a água a uma solução aquosa do sal de titânio, solúvel em água para baixar a solubilidade do TiO2. O precipitado de titânio formado pode ser utilizado na etapa seguinte do processo, quer seja parcialmente hidrolisado ou totalmente hidrolisado em TiO2.

[052] Em certos aspectos da invenção, a hidrólise controlada ou precipitação controlada do composto contendo titânio é obtida por tratamento do composto con-tendo titânio um agente quelante, o qual forma ligações de quelato estáveis com o titânio em solução aquosa, antes da hidrólise do composto contendo titânio e da pre-cipitação doTiO2. Usando os agentes quelantes, a taxa de hidrólise ou a precipitação do composto contendo titânio em água pode ser controlada, controlando deste modo o tamanho de partícula das partículas de TiO2 formadas.

[053] No presentemente descrito e reivindicado conceito inventivo (s), um agente quelante neutro ou básico pode ser utilizado. Agentes quelantes neutros adequados incluem compostos dicarbonila, tais como uma dicetona, um diéster, um ce- toéster e semelhantes. Quelantes dicetona incluem 2,4-pentanodiona, 1,4-hexanodi- ona, 1,3-pentanodiona, 2,4-hexanodiona, e dipivaloil metano. Quelantes diéster incluem mono- ou di-alquilésteres de alquila de ácidos dicarboxílicos. Diésteres adequados incluem dialquil malonatos, tais como dimetil e dietilmalonatos e semelhantes. Quelantes cetoéster incluem, mas não estão limitados a, acetoacetatos de alquila, tais como acetoacetato de metila, acetoacetato de etila, acetoacetato de isopropila, ace- toacetato de butila e semelhantes. Misturas de dois ou mais quelantes de dicarbonila também podem ser utilizadas para preparar os soles inventivos.

[054] Os agentes quelantes básicos incluem bases orgânicas, que compreendem dois ou mais grupos funcionais que são capazes de quelar o átomo de titânio. Os agentes quelantes adequados incluem dialcanolaminas e trialcanolaminas, como die- tanolamina, trietanolamina e semelhantes. Outras bases quelantes adequadas, com dois ou mais grupos funcionais incluem etilenodiamina, dietilenotriamina, trietilenote- tramina, 2,2'-bipiridina, 1,10-fenantrolina, ácido etilenodiaminotetracético ou tetrace- tato, ácido etilenodiaminatriacético ou triacetato, 2,2',2"- terpiridina, 1,4,7-triazaci- clononano, tris(2-aminoetil) amina, e semelhantes.

[055] A adição de um agente quelante de base para o composto contendo titânio, resulta em espécies mais estáveis antes da precipitação, e podem reduzir o grau de hidrólise facilitando assim, a peptização das partículas de titânio na etapa seguinte. Numa forma de realização, a base utilizada para tratar o composto contendo titânio é a mesma base usada como um agente de peptização alcalino. A quantidade de base quelante adicionada ao composto contendo titânio é tal que a razão molar de base para titânio pode ser, numa forma de realização, < ou = 0,5:1. Numa outra forma de realização, a razão molar de base para titânio pode ficar em < ou = 0,3 ou 0,2:1.

[056] Quando um sal de titânio solúvel é utilizado como um composto con-tendo titânio e uma base orgânica é utilizada como um agente de peptização alcalino, a etapa de desionização pode, alternativamente, ser usada para reduzir a concentração de íons presentes no composto contendo titânio antes da etapa de precipitação. Baixando a concentração de íons na solução facilita-se a quelação do titânio com os agentes quelantes. Qualquer método que irá reduzir o nível de íons na solução de sal solúvel de titânio pode ser utilizado, incluindo o tratamento com uma resina de troca aniônica, precipitação dos sais insolúveis, e outros que tais.

[057] Numa forma de realização, o composto contendo titânio é tratado com uma resina de troca de íons aniônica para remover o excesso de íons que pode estar na solução do composto contendo titânio tais como os íons de sulfato, os íons de cloreto, e semelhantes, dependendo da natureza do sal de titânio solúvel. Quando a solução de sal solúvel de titânio é tratada com uma resina de troca iônica, o pH da solução irá tipicamente aumentar ao longo do tempo e pode resultar na formação de um precipitado de TiO2. De preferência, o tempo de tratamento do sal de titânio solú-vel, com uma resina de troca aniônica será limitado, de modo a que o pH da solução seja mantido a menos do que cerca de 3, a fim de evitar a formação de um precipitado TiO2. Mais preferencialmente, o tratamento desionização será limitado de modo a que o pH da solução seja mantido a menos do que cerca de 2. Uma vez que o nível de íons seja reduzido, a solução de sal de titânio é separada da resina de troca iônica e tratada com uma base que é capaz de formar uma ponte quelante, tal como descrito acima. O pH da solução do sal de dióxido de titânio de quelatos é depois ajustado com uma base adequada para formar TiO2 que se precipita da solução.

[058] O TiO2 precipitado pode ser coletado por quaisquer meios adequados, incluindo decantação, centrifugação e filtração. O sólido isolado pode ser opcional-mente, lavado com água para remover os subprodutos da reação de hidrólise e de outras impurezas, antes da etapa de dispersão em um meio líquido.

[059] Numa forma de realização, o TiO2 precipitado, que está numa forma amorfa, é geralmente recolhido por filtração e cuidadosamente lavado com água dei- onizada antes da nova dispersão. A torta de filtro úmida lavada, em seguida é nova-mente dispersa em um volume de água desionizada com agitação vigorosa (por exemplo, agitando com um vórtice profundo, agitação, etc.)A água desionizada normalmente, embora nem sempre, compreende agentes peptizantes alcalinos em solução antes da dispersão ser formada. Uma vez que o benefício do agente de peptização alcalino é amplamente realizado durante a etapa subsequente de tratamento térmico, não é estritamente necessário que o agente de peptização alcalino esteja presente na solução aquosa, antes do precipitado ser novamente disperso. Em vez disso, o agente de peptização alcalino pode ainda ser adicionado após a dispersão ser formada, ou pode ser adicionado ao composto contendo titânio antes da precipitação ser realizada ou, ele pode ser adicionado durante ou ao longo de cada uma ou ambas as etapas. A quantidade de água desionizada utilizada será tal que a proporção em peso do composto contendo titânio inicial (por exemplo, isopropóxido de titânio), para o peso total da dispersão é de cerca de 1:2 a cerca de 1:10, de cerca de 1:3 a cerca de 1:6, e de cerca de 1:4 a cerca de 1:5.

[060] A concentração do TiO2 no líquido dispersante determina a concentra-ção inicial do sol após a peptização. Os soles TiO2 podem ser ainda mais diluídos ou concentrados, caso desejado, após a etapa de peptização estar completa. Tipica-mente, uma dispersão de TiO2 de cerca de 1% a cerca de 30% de TiO2, em peso, num solvente aquoso irá ser utilizada para a etapa de peptização. O solvente aquoso pode ser qualquer solvente ou mistura de solvente compreendendo água. Por exemplo, podem ser utilizadas misturas de água e um solvente miscível em água, tal como um álcool. Mais tipicamente, a concentração da dispersão é de cerca de 2% a cerca de 15% ou de cerca de 5% a cerca de 15% em peso da mistura. Numa forma de realiza-ção, a concentração é de cerca de 8% a cerca de 12% ou de cerca de 5% a cerca de 10% em peso.

[061] O TiO2 precipitado é em seguida tratado com um agente de peptização alcalino com agitação para formar os soles TiO2 dos conceitos inventivos presente-mente reivindicados e descritos. O TiO2 disperso pode ser tratado com o agente de peptização alcalino à temperatura ambiente ou a uma temperatura elevada ou faixa de temperaturas selecionadas, com agitação até que a dispersão forme uma mistura transparente ou translúcida. Uma ampla variedade de agentes de peptização alcalinos podem ser utilizados no(s) conceito(s) inventivo(s) presentemente descrito(s) e reivin- dicado(s). Os agentes de peptização alcalinos aqui utilizados, no tocante a esta etapa são os mesmos daqueles descritos anteriormente.

[062] A peptização é tipicamente realizada a uma temperatura de cerca de 70 C a cerca de 150° C (ou seja, um tratamento térmico) por um período de tempo de cerca de 3 horas a cerca de 3 dias, sob agitação contínua ou intermitente. Não é necessário neutralizar a solução, antes de qualquer tratamento térmico. Portanto, numa forma de realização, a dispersão compreendendo o agente de peptização alca-lino não está sujeita a uma etapa de neutralização, tal como pela adição de uma so-lução de base, antes ou durante o tratamento térmico. Também se verificou ser de utilidade, numa concretização, para realizar a peptização num reator hidrotérmico fe-chado, devido ao aumento concomitante na pressão. Reatores hidrotérmicos do tipo bomba, tais como as disponíveis de Parr Instruments (Illinois), foram considerados adequados para utilização na reação hidrotérmica, por exemplo, mas não a título de limitação. Um ou mais reatores de bomba podem ser colocados em um forno de cilin-dro ou similar, para proporcionar as condições térmicas e adquirir agitação. A suspensão coloidal alcalina de dióxido de titânio resultante pode ser neutralizada por meio de ebulição do sol, misturando-se peróxido de hidrogênio com a suspensão coloidal, ou misturando-se um composto ácido com o sol. Todos estes métodos de neutralização são os mesmos daqueles que foram descritos anteriormente.

[063] De acordo com uma outra forma de realização da invenção, uma sus-pensão coloidal de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente pode ser formada a partir de uma suspensão coloidal de dióxido de titânio alcalino, que é peptizado e neutralizado. O sol de dióxido de titânio pode ser peptizado com um agente de peptização alcalino como descrito acima, formando assim uma suspensão coloidal de dióxido de titânio alcalino peptizado, o qual pode ser neutralizado por um composto ácido como descrito acima, formando-se assim o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente.

[064] Os soles de TiO2, neutros, estáveis, transparentes ou translúcidas po-dem conter desde cerca de 0,5% a cerca de 40% de TiO2, em peso, de um solvente aquoso. Mais tipicamente, os soles podem conter desde cerca de 2% a cerca de 20% ou de cerca de 2% a cerca de 15%, ou entre cerca de 5% a cerca de 20%, ou entre cerca de 5% a cerca de 15% de dióxido de titânio em peso. Numa forma de realização, os soles podem conter entre cerca de 8% a cerca de 12% ou cerca de 5% a cerca de 10% TiO2 em peso da mistura. De acordo com uma outra forma de realização, os soles de TiO2 neutros, estáveis, transparentes ou translúcidos podem conter de cerca de 20% a cerca de 40%, ou entre cerca de 25% a cerca de 40%, ou entre cerca de 30% a cerca de 40% de dióxido de titânio em peso.

[065] Os soles de TiO2neutros, estáveis, transparentes ou translúcidos podem conter pelo menos cerca de 10% ou pelo menos 15% ou pelo menos 16% ou pelo menos 17% ou pelo menos 18% ou de cerca de 10% a cerca de 20% ou desde cerca de 12% a cerca de 16% ou, pelo menos, 16% até cerca de 18% de agente de pepti- zação alcalino com base no peso combinado do agente de peptização alcalino e TiO2.

[066] Quando o agente de peptização alcalino está presente nos soles de TiO2 neutros, estáveis, transparentes ou translúcidos, em uma quantidade de pelo menos cerca de 7% com base no peso combinado do agente de peptização alcalino e o TiO2, o resultante sol de dióxido de titânio alcalino peptizado pode ser neutralizado com um ácido que compreende ácido fosfórico. Além disso, os soles de TiO2 neutros, estáveis, transparentes ou translúcidos podem conter de cerca de 5 a cerca de 20 ou de cerca de 30 a cerca de 40% em peso de dióxido de titânio.

[067] Quando o agente de peptização alcalino está presente nos soles de TiO2, neutros, estáveis, transparentes ou translúcidos em uma quantidade de pelo menos cerca de 18% com base no peso combinado do agente de peptização alcalino e do TiO2, o sol de dióxido de titânio alcalino, peptizado resultante pode ser neutrali-zado com uma combinação de ácido fosfórico e ácido acético; em que a proporção em peso do ácido fosfórico para o ácido acético pode ficar na faixa de cerca de 0,8:1 a cerca de 1,2:1, ou desde cerca de 0,9 a cerca de 1,1 ou cerca de 1:1. O ácido fosfórico e o ácido acético podem ser substancialmente e simultaneamente adiciona-dos ao sol de dióxido de titânio alcalino peptizado. Além disso, os soles de TiO2 neu-tros, estáveis, transparentes ou translúcidos podem conter desde cerca de 5 a cercade 20 ou desde cerca de 30 a cerca de 40% em peso de dióxido de titânio.

[068] O sol de dióxido de titânio alcalino peptizado ou o sol de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente também podem ser lavados com água desmineralizada de tal modo que a concentração de íons cálcio e íons sódio seja inferior a cerca de 71 ppm, e menos do que cerca de 13 ppm, respectivamente, no material lavado resultante. A condutividade do filtrado resultante pode ser igual ou inferior a 500 μS. A viscosidade do sol de dióxido de titânio alcalino peptizado lavado resultante ou do sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente lavado pode ser inferior a cerca de 100 centipoise depois de pelo menos 4 semanas à temperatura ambiente.

[069] Os soles de dióxido de titânio fotocatalítico neutros, estáveis e transpa-rentes são reativos, estáveis e transparentes, ao longo de uma faixa de pH de cerca de 7 a cerca de 9,5. O tamanho médio da partícula do sol de dióxido de titânio fotoca- talítico, neutro, estável e transparente após a neutralização irá geralmente ser inferior a cerca de 50 nm, embora um perito na técnica apreciará que alguma quantidade do processo pode ter um tamanho de partícula > que cerca de 50 nm sem afetar o con-ceito inventivo aqui reivindicado e divulgado descrito. Mais tipicamente, o tamanho médio de partícula das partículas de dióxido de titânio será menor que cerca de 30 nm, 20 nm ou 10 nm.Numa forma de realização, o tamanho de cristalito do sol dióxido de titânio será inferior a cerca de 5 nm. As referências aqui feitas ao tamanho de partículas de dióxido de titânio, serão entendidas como significando o tamanho de partícula médio dos particulados de dióxido de titânio. Quando o tamanho das partí-culas é modificado pelo termo "cerca de," (e como o termo é usado algures) será en-tendido na abrangência, tanto maior como menor de tamanhos de partículas do que o valor indicado para contabilizar os erros experimentais inerentes na medição e variabilidade entre diferentes metodologias para medição do tamanho das partículas (ou da temperatura, pressão, pH ou do tempo, por exemplo), como será evidente para um perito na técnica. Os diâmetros podem ser medidos por técnicas de análise de tamanho de partícula convencionais, por exemplo, microscopia eletrônica de transmissão (TE, XRD) ou por técnicas de dispersão de luz (por exemplo, sem limitação, dispersão de luz dinâmica, por Malvern Instruments Ltd., UK).

[070] Como alternativa, as partículas podem ser caracterizadas pela área su-perficial. Tipicamente, o dióxido de titânio usado nos soles do conceito inventivo pre-sentemente reivindicado e descrito terá uma área superficial, conforme medido por qualquer método adequado, incluindo o BET de 5 pontos em uma amostra seca, ou maior do que cerca de 20 m2 / g. Mais tipicamente, as partículas de dióxido de titânio fotocatalítico têm áreas superficiais maiores do que cerca de 50 m2 /g ou superiores a cerca de 70 m2 / g. Numa concretização, as partículas de dióxido de titânio tem áreas superficiais superiores a cerca de 100 m2 / g. Numa outra forma de realização, as áreas superficiais são maiores do que cerca de 150 m2 / g. Em ainda outra forma de realização, as partículas de dióxido de titânio terão uma área de superfície maior do que cerca de 200 m2 / g, maior do que cerca de 250 m2 / g, ou maior do que cerca de 300 m2 / g.

[071] As soluções coloidais de acordo com os conceitos inventivos presente-mente reivindicados e descritos podem incluir, opcionalmente, ingredientes adicionais, desde que a adição de tais ingredientes não tenham um impacto negativo sobre quer a transparência ou a estabilidade do sol. Por exemplo, considera-se que as soluções coloidais podem incluir quantidades menores de agentes bactericidas, de solventes orgânicos (por exemplo, álcoois), auxiliares de formação de película, agentes seques- trantes, reguladores de pH, sem limitação. Numa forma de realização, os soles serão substancialmente isentos de íons metálicos escolhidos dentre o grupo l-VA, e série dos lantanídeos ou actinídeos da tabela periódica, pelo que se entende que não há quantidades adicionais de tais íons metálicos adicionados aos soles ou preparações intermediárias, além de quaisquer vestígios que estão presentes como impurezas nomaterial de partida de titânio ou outros reagentes.

[072] Porquanto os soles de acordo com os conceitos inventivos presente-mente reivindicados e descritos sejam transparentes, verificou-se também, vantajosa-mente, que as soluções coloidais formam filmes que, quando aplicados a um subs-trato, também são transparentes. Incluído no conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito há portanto, um método de formação de uma película ou revestimento transparente, fotocatalítica(o) despoluidor(a) auto-limpante sobre um substrato, mediante a aplicação ao substrato, das soluções coloidais de acordo com os conceitos inventivos presentemente reivindicados e descritos. Geralmente, os filmes são deixados secar no substrato, formando um revestimento transparente tendo a aderência adequada ao substrato para uso na aplicação particular ou ao meio ao qual ele se destina. Não há essencialmente nenhum limite quanto à natureza do substrato ao qual as soluções coloidais do conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito podem ser aplicadas. Cimento, metal, vidro, polímero, madeira, cerâmica, papel, têxteis, e substratos de couro, são cada qual, contemplados como adequados, por exemplo, mas não a título de limitação.

[073] As soluções coloidais estáveis, transparentes do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado irão encontrar especial utilidade em qualquer aplicação onde a atividade fotocatalítica for desejada. Devido à natureza transparente dos soles, eles são ideais para as superfícies de revestimento ou de estruturas que são elas próprias transparentes (isto é, vidro), ou para proporcionar um revestimento que não altere a aparência do substrato subjacente. Aplicações notáveis incluem, sem limitação, revestimentos fotocatalíticos para a despoluição do ar em superfícies de rodovias, pavimentos e telhas de cerâmica, exteriores de edifícios, vidros de janela, para-brisas de automóveis e similares. Os soles do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado também encontrarão utilidade em tecidos, móveis, obras de arte, por exemplo, devido às suas propriedades autolimpantes. Essa atividade também confere substitutos tratados com os soles do conceito inventivo presentemente reivindicado e divulgado com um caráter “inoxidável" ou "livre de manchas" ou "repelente a manchas". Além disso, os soles do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado também fornecem proteção contra raios ultravioletas aos substratos aos quais são aplicados. Em uma forma de realização particular, por exemplo, mas não a título de limitação, as soluções co- loidais dos conceitos inventivos presentemente reivindicados e descritos podem ser revestidas sobre a roupa ou outros artigos susceptíveis de serem desgastados ou dis-postos em um mamífero como um ser humano. O vestuário com os soles revestidos sobre ele iriam desse modo, bloquear, efetivamente, os raios X emitidos de atingirem através do vestuário e interagir com os tecidos corpóreos. Desta forma, um vestuário protetor ou cortina podem ser usados por um técnico de raios-X ou técnico de labora-tório e, posteriormente, fornecer um nível de proteção contra raios-X ou outra radiação UV.

[074] Além disso, uma estrutura com uma camada contendo o dióxido de titâ-nio pode compreender um substrato e uma camada que contém dióxido de titânio na forma, substancialmente, de anatase sobre a superfície do substrato, em que a trans-parência da camada contendo dióxido de titânio a um comprimento de onda da luz visível de 400 -700 nm pode ser de cerca de 65% a cerca de 95% e a camada con-tendo o dióxido de titânio pode ser formada da suspensão coloidal de dióxido de titânio fotocatalítico neutro, estável e transparente descrita acima. A espessura da ca-mada contendo o dióxido de titânio pode ser de cerca de 0,1-1,5 μm. A estrutura tam-bém pode apresentar uma quantidade inicial de remoção de NOx do ar na proximidade da camada contendo dióxido de titânio de pelo menos cerca de 80%, ou de pelo menos cerca de 75% após cerca de 450 dias.

[075] O sol de dióxido de titânio estável, transparente do conceito da presente invenção reivindicado e descrito tem um efeito fotocatalítico, que também tem a funcionalidade oxirredutora e assim, é capaz de decompor componentes prejudiciais e também fornece propriedades antibacterianas para o substrato revestido quando irradiado com luzes, tais como a luz solar e / ou uma fonte de luz ultravioleta. Assim, os revestimentos contendo os soles de dióxido de titânio, estáveis e transparentes do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado ou os substratos revestidos com esses soles têm propriedades antibacterianas. Além disso, essas soluções coloidais conferem um efeito desodorizante e são capazes de reduzir os fumos prejudiciais na área adjacente aos soles ou substratos revestidos com essas soluções coloidais.

[076] De acordo com uma outra forma de realização, uma composição anti- bacteriana pode compreender qualquer um dos soles de dióxido de titânio fotocatalí- ticos neutros, estáveis e transparentes aqui descritos; em que a composição antibac- teriana, quando colocada em contato com as bactérias, pode matar pelo menos 80% ou pelo menos 90% dessas bactérias. A composição antibacteriana pode ser utilizada como um revestimento parcial ou completo de um dispositivo, tal como, mas sem limitação, a um dispositivo médico. Além disso, a atividade antibacteriana fotocatalítica da composição antibacteriana, quando colocada em contato com as bactérias, é de pelo menos cerca de 2 ou, pelo menos, cerca de 3; em que a atividade antibacteriana fotocatalítica é determinada de acordo com a fórmula: log (BL / CL) - log (BD / CD); e em que BL = média de contagem de bactérias numa superfície de controle não reves-tida com a composição antibacteriana após X horas de exposição à luz; CL = contagem bacteriana média sobre uma superfície de teste revestida com a composição antibacteriana após X horas de exposição à luz; BD = contagem bacteriana média em uma superfície de controle não revestida com a composição antibacteriana após X horas no escuro; CD = contagem bacteriana média sobre uma superfície de teste revestida com a composição antibacteriana após X horas de escuridão; e X varia de cerca de 14 a cerca de 24 horas.

[077] O revestimento fotocatalítico com base na solução coloidal do conceito da invenção presentemente reivindicado e descrito também pode ser dopado com um metal para matar bactérias aderidas à superfície. O metal, por exemplo, mas não por meio de limitação, é selecionado a partir do grupo que consiste em Ag, Zn, Mg, Sn, Fe, Co, Ni, Se, Ce, Cu e suas combinações. A dopagem do revestimento fotocatalítico com o metal pode ser efetuada por adição de um sal solúvel do metal para a solução coloidal de titânio. O sal metálico pode ser um nitrato, um sulfato ou um cloreto, por exemplo, mas não a título de limitação. A quantidade do sal metálico adicionada é geralmente, de cerca de 0,01% a cerca de 1% do composto de titânio por quantidade molar, embora um perito com conhecimentos atuais compreenderá que, maiores quantidades podem ser usadas, dependendo da utilização para a qual se destina o sol ou o revestimento fotocatalítico. A solução resultante, que o metal dopado pode ser utilizado forma o(s) revestimento(s) fotocatalítico(s) descritos acima. Numa forma de realização, por exemplo, os revestimentos fotocatalíticos do(s) conceito(s) inven- tivo(s) presentemente reivindicado(s) e descrito(s) (com ou sem metal de dopagem) inibem e/ ou são resistentes à colonização de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA).

[078] Em alternativa, após formação do revestimento fotocatalítico, um sal so-lúvel do metal pode ser aplicado sobre o mesmo e o revestimento resultante, pode depois ser submetido à irradiação ou a emissão de luz, a fim de depositar o metal por foto-redução. O revestimento fotocatalítico de metal contaminado é capaz de matar bactérias aderidas à superfície. Além disso, esse revestimento fotocatalítico de metal dopado pode inibir ainda mais o crescimento de microrganismos, tais como bolor, al-gas e musgo, por exemplo, mas não a título de limitação. Como resultado, a superfície de um prédio, uma máquina, um aparelho doméstico, artigo e outros semelhantes podem ser mantidos limpos, substancialmente sem colonização bacteriana durante um período prolongado de tempo. Como tal, os soles do conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado têm aplicabilidade comercial para a restauração de construção e indústrias médicas, por exemplo, mas não a título de limitação.

EXEMPLOS

[079] Os exemplos a seguir, são apresentados para auxiliar na compreensão do conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, não pretendendo e não devendo ser interpretado de forma a limitar o conceito inventivo aqui reivindicado e divulgado de modo algum. Todas as alternativas, modificações e equivalentes que se tornem evidentes para os peritos na técnica após a leitura da presente divulgação estão incluídos dentro do espírito e do âmbito do conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, devendo ser considerados como expressamente aqui incluí-dos.

Exemplo 1

[080] 200 g de sol de titânia não neutralizada com a designação de produto CristalACTivTM fabricado pela Cristal Global (em que a titânia tinha um peso de 17,5% ± 2,5 a um pH de 11,5 ± 1) e dietilamina como um agente de peptização alcalino foram colocados num recipiente de misturação com chicanas e agitados utilizando um misturador de rotor, para proporcionar movimento e agitações por todo o volume. A sonda de pH foi posicionada para fornecer leituras da solução mista.Foram preparadas as misturas de ácido fosfórico 5M e ácido acético 5M. Foram produzidos 100 g de cada mistura de ácido e rotulados de acordo com % (em massa) da quantidade de ácido fosfórico 5M na mistura como mostrado na Tabela 1.Tabela 1 - Composições de Ácido

[081] A mistura de ácido foi adicionada a uma taxa substancialmente cons-tante (cerca de 0,5-0,7 g / min) equivalente a 0,25-0,35% da massa do sol por minuto. A adição de ácido foi ralentada quando se atingiu um valor de pH de cerca de 9,0 de modo a obter um pH final de 8,5. Quando o pH = 8,5 foi obtido, a adição de ácido foi interrompida, e a mistura continuou durante pelo menos cerca de 60 minutos. Durante este período de tempo o pH aumentou ligeiramente para aproximadamente 8,7-8,9 Assim, pequenas adições de ácido foram feitas quando necessário, a fim de ajustar o pH de volta para 8,5. Cerca de 5,5% da mistura de ácido foram adicionados, com base no peso da suspensão coloidal de dióxido de titânio alcalino. O teor de dióxido de titânio foi de cerca de 15% em peso e o teor de dietilamina foi de cerca de 2,5% em peso, cada um com base no peso total da suspensão coloidal de dióxido de titânio neutralizado. A viscosidade da suspensão coloidal de dióxido de titânio neutralizada foi medida como sendo de cerca de 18 cps. A área superficial, medida por BET, de uma amostra do produto, seca posteriormente, foi de 250 m2 / g.

Exemplo 2

[082] A fim de investigar a atividade fotocatalítica dos revestimentos prepara-dos a partir dos soles de acordo com o conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, os soles neutralizados do Exemplo 1, bem como um sol de dióxido de titânio preparado de modo semelhante ao do Exemplo 1, porém contendo hidróxido de tetra- metilamônio (TMAOH) em vez de dietilamina, que foram, cada um neutralizados com várias misturas de ácidos fosfórico e ácido acético (como descrito na Tabela 1), foram depositados sobre tiras de teste de 15 mm x100mm cortados de um papel de filtro Whatman 541. Cerca de 0,05 g a cerca de 0,0520 g de soles neutralizados em áreas de cerca de 5 a cerca de 5,2 g / m2, foi adicionado para cada tira de teste. Cada tira de teste foi seca por 24 horas antes do teste com NOx A metodologia para a determinação da redução de NOX foi substancialmente como descrito na Publicação de Patente US 2007/0167551, cuja descrição está ora incorporada por referência na sua totalidade. Resumidamente, as amostras de teste foram colocadas numa câmara de amostras estanque ao ar e vedadas. A câmara da amostra estava em comunicação com um misturador de gás de três canais (Brooks Instrument, Holland) por meio do qual o NO (óxido de nitrogênio), NO2 (dióxido de nitrogênio), e o ar comprimido contendo vapor de água foram introduzidos na câmara a níveis predeterminados. As amostras de teste foram irradiadas com 6,2 W/m2 / m de radiação UV na faixa de 300 a 400 nm de uma lâmpada UV Modelo VL-6LM com comprimentos de onda nanomé- tricos 365 & 312 (BDH). Os valores iniciais e os valores finais (após cinco minutos de irradiação) de NOx foram medidos por um Modelo Analisador de Óxidos de Nitrogênio ML9841 B (Monitor Europa), ligado à câmara da amostra. A % de redução de NOx foi medida como (ΔNOX / NOx inicial) x100. Os resultados desses testes estão mostrados e descritos nas Figuras 1 e 2.

[083] Os resultados dos exemplos indicam que, as soluções coloidais de dió-xido de titânio neutralizados exibem uma atividade de redução de NOx maior do que a do sol de dióxido de titânio alcalino não neutralizado original. Na maioria dos casos, as atividades de redução de NOx são aumentadas quando a proporção de ácido fos-fórico adicionado ao sol de dióxido de titânio alcalino é aumentada.

[084] A remoção de NOx também foi estudada sob diferentes condições de iluminação e de fontes. Além da luz UV, a iluminação da tira fluorescente de baixa intensidade e luz visível (como filtrada através do vidro) foram empregados. Figuras 3 e 4 mostram e descrevem a % de redução de NOx conseguida usando cada uma dessas diferentes fontes de luz. Os resultados indicam que o sol de dióxido de titânio neutralizado apresenta maior atividade de redução de NOx do que o sol de dióxido de titânio alcalino não neutralizado original em todas as diferentes fontes de luz.

Exemplo 3

[085] A fim de investigar a atividade fotocatalítica dos revestimentos prepara-dos a partir dos soles de acordo com o conceito da invenção presentemente reivindi-cado e descrito, foram preparados soles de dióxido de titânio da mesma forma que o Exemplo 1, mas ao invés de tratamento com a mistura de ácido fosfórico / ácido acético do Exemplo 1, essas soluções coloidais de dióxido de titânio foram tratadas com as seguintes misturas de ácido: ácido oxálico/ácido nítrico, ácido oxálico/ ácido acético, ácido cítrico /ácido nítrico, ácido cítrico/ácido nítrico, ácido fosfórico/ácido nítrico, e ácido fosfórico / ácido acético, respectivamente. Para os soles individuais, adicionou-se, ou ácido oxálico 1M ou ácido cítrico 1M ou ácido fosfórico 1M, em uma quantidade de 0,1% em peso com base no peso total do sol; com o ajuste do pH dos soles para 8,5 mediante adição de, ou ácido nítrico ou ácido acético. Esses soles tra-tados com ácido foram depositados como camadas finas sobre substratos de concreto (cerca de 0,3 ml de sol em uma área de 18 cm2). A atividade contra poluentes de NOx sob radiação UV (6.2W /m2) foi medida a vários intervalos durante um período de cerca de 288 dias (as atividades para os soles de ácido oxálico/ácido acético e ácido fosfórico/ácido acético foram medidas ao longo o período completo de 288 dia; enquanto o período para a medição de atividade dos soles restantes foi de até 120 dias). A metodologia para a determinação da redução de NOX foi substancialmente como descrito na Pub. de Patente U.S. 2007/0167551, cuja descrição está ora incorporada por referência. Os resultados destes testes são mostrados e descritos na Figura 5.

Exemplo 4

[086] A fim de investigar a atividade fotocatalítica dos revestimentos prepara-dos a partir dos soles de acordo com os conceitos da invenção presentemente reivin-dicados e revelados, os soles de dióxido de titânio a partir do Exemplo 3 acima foram também depositados como camadas finas sobre substratos de vidro (cerca de 0,3 ml de sol em uma área de 18 cm2). A atividade contra poluentes de NOx sob radiação UV (2 W/m2) foi medida a vários intervalos durante um período de cerca de 288 dias (as atividades para os soles tratados com ácido oxálico / ácido acético e ácido fosfórico / ácido acético foram medidas ao longo de um período completo de 288 dias; enquanto que o período para a medição de atividade para os soles restantes foi de até 120 dias). A metodologia para a determinação de redução de NOX foi substancialmente como descrito na Pub. de Patente U.S. 2007/0167551, cuja divulgação está ora incorporada por referência. Os resultados destes testes são mostrados e descritos na Figura 6.

Exemplo 5

[087] A fim de investigar a atividade fotocatalítica dos revestimentos prepara-dos a partir dos soles de acordo com os conceitos da invenção presentemente reivin-dicados e revelados, o sol de dióxido de titânio neutralizado do Exemplo 1 (tendo uma proporção de 1:1 em peso de ácido fosfórico para ácido acético) foi depositado em camadas finas sobre concreto (cerca de 0,3 ml de 10% de sol de oxido de titânio em uma área de 18 cm2). As camadas finas sobre o concreto foram expostas em separado, a 225 ppb de NO, 225 ppb de NO2, 70 ppb de NO e 70 ppb de NO2, respectivamente. A atividade contra os poluentes de NOx sob radiação UV (6,23 W/m2, 295-400 nm) foi medida a vários intervalos durante um período de cerca de 1000 dias. A metodologia para a determinação da redução de NOXfoi substancialmente como descrito na Pub. de Patente U.S. 2007/0167551, cuja divulgação está ora incorporada por referência ao presente. Os resultados destes testes são mostrados e descritos na Figura 7.

Exemplo 6

[088] A fim de investigar a atividade fotocatalítica de revestimentos prepara-dos a partir dos soles de acordo com os conceitos da invenção presentemente reivin- dicados e descritos, uma fina camada da suspensão coloidal de oxido de titânio neu-tralizado do Exemplo 1 (com uma proporção 1:1 em peso de ácido fosfórico para acé-tico ácido), que foi diluído com água para formar uma suspensão coloidal a 10% em peso de sol de dióxido de titânio, foi revestida sobre uma parede de concreto (cerca de 16L de sol de dióxido de titânio a 10% em peso em uma área de 135 m2) localizada numa área de Camden Londres, Inglaterra. (Coordenadas GPS de 51.518904 N e 0120685 W). A qualidade do ar da área estava acima dos padrões de qualidade do ar no Reino Unido no local, na data do início e término do teste. NO e NO2, juntamente com a velocidade do vento, direção do vento, temperatura e umidade foram medidos em intervalos de 15 minutos. O NO e NO2 foram medidos em uma sonda a uma dis-tância de 15 cm da parede. As figuras 8 e 9 mostram as comparações das quantidades de NO e NO2 na linha de base com aquelas medidas na parede de concreto revestida com uma suspensão coloidal de dióxido de titânio alcalino peptizado. As comparações mostram as médias das quantidades de NO e NO2, medidas a cada hora do dia, para cada dia da semana, no decurso de mais de 2 anos. As comparações também incluem apenas os dados de NO e NO2, em que a velocidade do vento foi inferior a 1,3 m/s. O sol de dióxido de titânio manteve uma atividade de remoção de NOx elevada, mesmo após a exposição maior que dois anos ao meio ambiente com elevados teores de NO e NO2 na atmosfera envolvendo o substrato revestido com os soles de titânia dos conceitos da invenção presentemente reivindicados e descritos.

Exemplo 7

[089] A fim de investigar a atividade antibacteriana dos revestimentos prepa-rados dos soles de acordo com os conceitos da invenção presentemente reivindicados e revelados, amostras da suspensão coloidal de titânia neutralizada do Exemplo 1 (com uma proporção 1:1 em peso de ácido fosfórico para ácido acético) foram dopadas com Ag ou Zn como citado na Tabela 2. As amostras B, C e D foram diluídas de tal modo que o peso de dióxido de titânio era de 10%.Tabela 2 - Soles de Dióxido de titânio Usados nos Testes de Atividade Anti- bacteriana

[090] Os soles de dióxido de titânio dopados e não dopados foram revestidos em lâminas de vidro para testar a atividade antibacteriana contra Staphylococcus au-reus. O teste para a atividade antibacteriana (devido à fotoatividade) foi realizado uti-lizando um procedimento baseado no número padrão BS ISO 27447:2009 promulgada pela ISO, o qual especifica um método de teste para determinar a atividade antibac- teriana de materiais contendo um fotocatalisador ou tendo filmes fotocatalíticos em sua superfície. O método acima descrito foi utilizado para medir a contagem de bactérias sob irradiação de luz UV. O padrão foi baseado no número norma ISO 22196:2007 (formalmente JIS Z 2801: 2000). Geralmente, no entanto, a atividade an- tibacteriana foi medida pela quantificação da sobrevivência de células bacterianas, que foram mantidas em contato íntimo, durante 24 horas a 21°C, com uma superfície contendo um agente antibacteriano. O efeito antibacteriano foi medido por comparação da sobrevivência das bactérias em um material tratado com aquele obtido em um material não tratado.

[091] Os soles de titânia da Tabela 2 foram aplicados em lâminas de vidro para o teste. Algumas pequenas modificações em determinadas partes do método foram necessárias devido ao caráter hidrofóbico dos materiais. As amostras foram testadas em duplicata contra um conjunto de controles. Uma quantidade conhecida de suspensão de Staphylococcus aureus, (- ou seja, 0,05 ml de uma suspensão do organismo de teste (ajustada para conter cerca de 5 x105 células em 0,05 ml)) - foi aplicada às lâminas revestidas (amostras revestidas) e em uma lâmina em "branco" (conhecida por não ter nenhuma atividade microbiana e usada como uma amostra de controle). A suspensão foi mantida em contato com três amostras idênticas revestidas e 6 réplicas de amostras de controle. As três amostras idênticas revestidas e 3 das 6 réplicas de amostras de controle foram então incubadas durante 24 horas a 21° C e umidade relativa do ar não inferior a 90%. Após a incubação, as amostras foram transferidas para recipientes individuais contendo 10 ml de solução neutralizante estéril. As três réplicas de amostras de controle também foram processadas desta maneira, antes da incubação, a fim de fornecer dados de referência ou do controle. As réplicas de cada uma das superfícies revestidas com uma solução de dióxido de titânio sol foram expostas à luz (luz do dia, fluorescentes), enquanto as outras foram colocadas no escuro. Após estas etapas, determinou-se as contagens bacterianas. As contagens bacterianas obtidas (mostradas como uma média geométrica), em conjunto com as atividades antibacterianas (mostradas como uma redução de Log10) são apresentadas na Tabela 3.

[092] A atividade antibacteriana após a exposição à luz foi calculada como segue: RL = log(BL / A) - log(CL / A) = log (BL / CL)

[0093] A atividade antibacteriana no escuro foi calculada como segue: RD = log(BD/ A) - log(CD A) = log(BD/CD)

[0094] A atividade antibacteriana fotocatalítica foi calculada como segue: RP = log(BL /CL) - log (BD /CD) em que, RL é a atividade antibacteriana após a exposição à luz RD é a atividade antibacteriana no escuro RP é a atividade antibacteriana fotocatalítica A = contagem bacteriana média em uma amostra de controle em tempo zero BL = contagem bacteriana média de uma amostra controle após 14 horas de exposição à luz (+ 10 horas no escuro) CL = contagem média de bactérias em uma peça de teste após 14 horas de exposição à luz (+10 horas de escuridão) BD = contagem bacteriana média de uma amostra controle após 24 horas de escuridão CD = contagem bacteriana média em uma peça de teste após 24 horas deescuridão Tabela 3 = Resultados do Teste de Atividade Antibacteriana

[095] Uma vez que o critério aceito/falha não é definido na norma, o seguinte critério (como mostrado na Tabela 4) foi utilizado para comentar sobre o nível de ati-vidade determinada.Tabela 4 - Classificação da Atividade Antibacteriana

[096] Os resultados dos testes indicam que, todos os soles de titânia dos con-ceitos inventivos atualmente reivindicados e divulgados (seja dopado ou não dopado com um metal) demonstram excelentes atividades antibacterianas após a exposição a lâmpadas fluorescentes diurnas.

Exemplo 8

[0097] Uma primeira suspensão coloidal que é um sol de dióxido de titânio neutralizado do Exemplo 1 (com uma proporção 1:1 em peso de ácido fosfórico para ácido acético, a qual foi diluída para 10% em peso de TiO2, de 15% em peso) e uma segunda suspensão coloidal (feita a partir de um precursor diferente e tendo uma concentração de TiO2 entre 0,5 e 2,0%) foram utilizadas para testar a atividade antibac- teriana contra MRSA (Staphylococcus aureus meticilina-resistente). A Tabela 5 confere as composições das amostras testadas.Tabela 5 - Amostras para Teste da Atividade Antibacteriana contra MRSA

[098] O ensaio para a atividade antibacteriana (devido à fotoatividade) foi re-alizado utilizando um procedimento baseado no número padrão BS ISO 27447:2009, que especifica um método de teste para determinar a atividade antibacteriana de ma-teriais que contêm um fotocatalisador ou tendo películas fotocatalíticas sobre a superfície. O método foi usado para medir a contagem de bactérias sob irradiação de luz UV. O padrão foi estabelecido no número da norma ISO 22196:2007 (formalmente J IS Z 2801:2000).

[099] Os painéis revestidos (Amostras 1 e 2) foram cada qual cortados em peças de testes medindo cerca de 35 mm x 35 mm. O teste foi realizado usando Sta-phylococcus aureus ATCC 43300 (MRSA). Para cada amostra de teste 0,1 ml de uma suspensão do organismo de teste (ajustada para conter cerca de 5 x105 células em 0,1 ml) foi colocada sobre a superfície revestida de cada uma das 6 réplicas e em 6 réplicas de placas de vidro (utilizadas como controles e conhecidas por não terem nenhuma atividade antibacteriana). A suspensão foi mantida em contato íntimo com as superfícies de teste e de controle, utilizando lamínulas de vidro com dimensão de 20mm x 20 mm. A fim de proporcionar um nível de inoculação em tempo zero, um conjunto adicional em triplicata de amostras de controle foi inoculado e lavado imedi-atamente, cada qual em 10 ml de solução estéril neutralizada e contagens microbia-nas foram determinadas para dar uma contagem em tempo zero.

[0100] Para cada conjunto de seis réplicas, 3 foram expostos em uma placa de ensaio de vidro, por 14 horas das 24 horas sob lâmpadas fluorescentes diurnas. A placa de ensaio contendo as restantes três réplicas de cada amostra de ensaio e de controle foi envolvida em diversas camadas de plástico negro para evitar qualquer luz de atingir as películas de teste. Esta placa de ensaio permaneceu no escuro por 24 horas. A incubação para ambos os conjuntos de amostras foi de 21°C e a umidade relativa do ar não foi inferior a 90%. Após este tempo, as peças de ensaio foram lavadas, cada uma em 10 ml de água destilada estéril, procedendo-se à contagem bacte- riana.

[0101] As amostras 3-5 foram testadas usando Staphylococcus aureus ATCC 43300 (MRSA). Devido à natureza hidrófila das superfícies revestidas (que aumentaram com o aumento da concentração de TiO2), o método usado previamente foi modificado. Um volume de inóculo de 0,1 ml que é normalmente utilizado, foi visto a se espalhar demasiado na amostra C e não pode ser "preso" sob a lamínula. Um volume de 0,05 ml foi usado no lugar, visto este ser considerado o melhor ajuste para uso em todas as três superfícies.

[0102] Uma quantidade de 0,05 ml de uma suspensão do organismo de teste (ajustada para conter cerca de 5 x105 células em 0,05 ml) foi colocada sobre a super-fície revestida de cada uma das 6 réplicas de amostras de teste e em 6 réplicas de laminas de vidro (usadas como os controles e conhecidas por não terem nenhuma atividade antibacteriana). A suspensão foi mantida em contato íntimo com as superfí-cies de teste e de controle, utilizando lamínulas de vidro de 20 mm x 20 mm de dimensão. A fim de proporcionar um nível de inoculação em tempo zero, um conjunto em triplicata adicional de amostras de controle foram inoculados (novamente usando um volume de inóculo de 0,05 ml) lavando-se imediatamente, cada qual em 10 ml de solução estéril neutralizadora, determinando-se as contagens microbianas para dar uma contagem em tempo zero.

[0103] Como foi descrito previamente, três réplicas de cada lâmina revestida mais três controles foram expostos à luz e três réplicas de cada lâmina revestida mais três controles foram colocadas no escuro, após o que, determinou-se as contagens bacterianas. As contagens bacterianas obtidas (mostrado como uma média geomé-trica), juntamente com as atividades antibacterianas (mostradas como redução de Log10), são dadas nas Tabelas 6 (painel revestido) e 7 (Laminas de Vidro Revestidas). Os cálculos de atividade antibacteriana e atividade antibacteriana fotocatalítica são iguais aos descritos no Exemplo 7.Tabela 6 - Resultados do Teste de Atividade Antibacteriana: Painel Revestido

Tabela 7 - Resultados do Teste da Atividade Antibacteriana - Laminas de Vidro Revestidas

[0104] O critério para a análise do nível da atividade antibacteriana é o mesmo do que foi relacionado na Tabela 4 do Exemplo 7. Referindo-se à Tabela 6, PCX-S7 na pintura/painel Q demonstrou boa atividade antibacteriana quando exposto à luz, mas a atividade resultou muito fraca na escuridão. No geral, foi demonstrado boa atividade catalítica. PCX-S7 em aço inoxidável demonstrou excelente atividade antibac- teriana quando exposto à luz e boa atividade na escuridão. No geral, foi demonstrada uma boa atividade fotocatalítica contra MRSA.

[0105] Referindo-se à Tabela 7 as Amostras A e B (PCX-S2) demonstraram uma atividade antibacteriana limítrofe a boa quando expostas à luz, porém fraca atividade catalítica na escuridão. Em geral, foi demonstrada uma atividade fotocatalítica limítrofe contra MRSA. A Amostra C (PCX-S7 sobre o vidro), no entanto, demonstrou excelente atividade antibacteriana quando exposta à luz, porém fraca atividade na escuridão. No geral, foi demonstrada uma excelente atividade fotocatalítica contra MRSA.

Exemplo 9

[0106] Seis amostras de tinta e quatro amostras de sol (Soles 1 a 4) foram testados quanto à atividade antibacteriana contra Staphylococcus aureus. As amostras de tinta, rotuladas de 1 a 6, continham diferentes fotocatalisadores de TiO2 e foram aplicados a painéis de alumínio Q sendo preparadas usando o sol de ácido fos- fórico/ácido acético na razão em peso 1:1 do Exemplo 1. As amostras do sol, rotuladas de 1 a 4, eram dispersões coloidais, preparadas do mesmo modo que os soles do Exemplo 1, sendo aplicadas a laminas de vidro com cargas de TiO2 de aproximada-mente, 0,75, 2,5, 5,0 e 11 g/m2, respectivamente.

[0107] O teste para a atividade antibacteriana (devido á fotoatividade) foi rea-lizado utilizando um procedimento baseado no número BS da norma ISO 27447:2009, que especifica um método de teste para determinar a atividade antibacteriana de ma-teriais que contêm um fotocatalisador ou tendo películas fotocatalíticas sobre a super-fície. O método foi usado para medir a contagem de bactérias sob irradiação de luz UV. O padrão foi baseado no número da norma ISO 22196:2007 (formalmente JIS Z 2801:2000).

[0108] Os painéis revestidos com tinta foram cada qual, cortados em peças de teste medindo cerca de 35 mm x 35 mm. O teste foi realizado usando Staphylococcus aureus ATCC 6538. Uma quantidade de 0,1 ml de uma suspensão do organismo de teste (ajustada para conter aproximadamente 5 x 105 células em 0,1 ml) foi colocada sobre a superfície revestida de tinta de cada uma das seis réplicas de amostras de teste e em réplicas em lâminas de vidro (usadas como controle, sabendo-se que não possuem nenhuma atividade antibacteriana). A suspensão foi mantida em contato íntimo com as superfícies de teste e de controle, utilizando lamínulas de vidro de 20 mm x 20 mm de dimensão. A fim de proporcionar um nível de inoculação em tempo zero, um conjunto adicional triplicado de amostras de controle foram inoculados e lavados imediatamente, cada qual em 10 ml de solução estéril neutralizadora, sendo determinadas as contagens microbianas a fim de proporcionar um tempo de contagem zero.

[0109] Das 6 réplicas de cada amostra, 3 foram expostas em uma placa de ensaio de vidro, durante 14 horas das 24 horas totais sob lâmpadas fluorescentes que imitam a luz do dia. A placa de ensaio contendo as três réplicas restantes de cada amostra de teste foi envolvida em diversas camadas de plástico negro para evitar que qualquer luz atingisse as películas de teste. Esta placa de ensaio permaneceu no es-curo durante as 24 horas totais. A incubação para ambos os conjuntos de amostras foi feita a 21° C e umidade relativa do ar não inferior a 90%. Após este tempo, as peças de ensaio foram lavadas, cada qual em 10 ml de água destilada estéril, determinando-se as contagens bacterianas.

[0110] As lâminas de vidro revestidas com o sol de dióxido de titânio foram testadas utilizando Staphylococcus aureus ATCC 6538. Devido à natureza hidrófila dos revestimentos de sol de titânia (que se expandiram com o aumento da concentração de TiO2), o método usado acima foi modificado. Um volume de inóculo de 0,1 ml que é normalmente utilizado, foi visto a se espalhar demasiado no Sol 4 e não pode ser "preso" sob a lamínula; Um volume de 0,05 ml foi usado em vez daquele, sendo considerado o melhor ajuste para utilização em todas as quatro superfícies de sol. Uma quantidade de 0,05 ml de uma suspensão do organismo de teste (ajustada para conter cerca de 5 x105 células em 0,05 ml) foi colocada sobre a superfície revestida de cada uma das 6 réplicas de amostras de teste e em réplicas de lâminas de vidro (usadas como controle, sabendo-se que não possuem nenhuma atividade antibacte- riana). A suspensão foi mantida em contato íntimo com as superfícies de teste e de controle, utilizando lâminas de vidro com 20 mm x 20 mm de dimensão.

[0111] A fim de proporcionar um nível de inoculação em tempo zero, um con-junto adicional triplicado de amostras de controle foram inoculados (novamente usando um volume de inoculo de 0,05 ml) lavando-se imediatamente, cada qual em 10 ml de solução estéril, neutralizadora, determinando-se as contagens microbianas para dar um tempo de contagem zero. Como descrito anteriormente, as réplicas de cada superfície de sol de dióxido de titânio foram expostas à luz e 3 foram colocadas no escuro, após o que, determinou-se as contagens bacterianas.

[0112] As contagens bacterianas obtidas (mostradas como uma média geo-métrica), em conjunto com as atividades antibacterianas (mostrada como a redução de Log10), são apresentadas nas Tabelas 8 a 10. Os cálculos da atividade antibacte- riana e atividade antibacteriana fotocatalítica são as mesmas daquelas descritas no Exemplo 7.Tabela 8 - Resultados do Teste da Atividade Antibacteriana Tintas 1 a 3

Tabela 9 - Resultados do Teste da Atividade Antibacteriana: Tintas 4 a 6

Tabela 10 - Resultados do Teste da Atividade Antibacteriana: Soles (SA)

[0113] O critério para a análise do nível da atividade antibacteriana é o mesmo daquele relacionado na Tabela 4 no Exemplo 8 acima. Referindo-se às Tabelas 8 e 9, o painel revestido mostrou apenas atividade muito fraca contra S. aureus, ambos no escuro e, após exposição a lâmpadas fluorescentes imitando a luz do dia, por conseguinte, a atividade antibacteriana fotocatalítica significativa não foi demonstrada.

[0114] Referindo-se à Tabela 10, todas as quatro amostras de sol, no entanto, demonstraram uma excelente atividade antibacteriana após exposição a lâmpadas fluorescentes de luz do dia. Os soles de 1 a 3 demonstram claramente excelente ati-vidade antibacteriana fotocatalítica. O nível de atividade fotocatalítica do sol 4 foi con-siderado, minimamente bom, embora o nível real da atividade fotocatalítica não pudesse ser determinado porque esta amostra também demonstrou alguma atividade antibacteriana na ausência de luz.

Exemplo 10

[0115] De modo a investigar a estabilidade dos revestimentos preparados a partir dos soles de acordo com o conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, os soles de dióxido de titânio foram preparados da mesma forma que no Exemplo 1, porém com as seguintes diferenças. Dois soles foram preparados sem neutralização e continham 34% em peso de dióxido de titânio e 15% em peso e 18% em peso de dietilamina, respectivamente. A Figura 10 é um gráfico da viscosidade ao longo do tempo para essas soluções coloidais não neutralizadas, e mostra que a utilização de 18% em peso de dietilamina resulta na estabilidade melhorada em comparação com o sol contendo apenas 15% em peso de dietilamina.

[0116] Quatro soles adicionais foram preparados, os quais também continham 34% em peso de dióxido de titânio, e passaram pela neutralização. O primeiro sol neutralizado continha 15% em peso de dietilamina e foi neutralizado com uma propor-ção de peso de ácido fosfórico para ácido acético de 1:1. O segundo sol neutralizado continha 15% em peso de dietilamina e foi neutralizado com ácido fosfórico a 100% em peso. O terceiro sol neutralizado continha 18% em peso de dietilamina e foi neu-tralizado com uma proporção 1:1 em peso de ácido fosfórico para ácido acético. O quarto sol neutralizado continha 18% em peso de dietilamina e foi neutralizado com ácido fosfórico a 100% em peso. Cada uma das suspensões coloidais também foi lavada com água desmineralizada. A Figura 11 é um gráfico da viscosidade ao longo do tempo para estes soles neutralizados. A Figura 11 mostra que a estabilidade é grandemente aumentada em 15% em peso de dietilamina com neutralização usando 100% em peso de ácido fosfórico em relação à neutralização com uma proporção em peso de 1:1 de ácido fosfórico para ácido acético. A Figura 11 também mostra que os soles que contêm 18% em peso de dietilamina são mais estáveis do que os soles contendo 15% em peso de dietilamina, e que o sol contendo 18% em peso de dietila- mina e neutralizado com ácido fosfórico a 100% em peso é a suspensão coloidal mais estável.

Exemplo 11

[0117] De modo a investigar a estabilidade dos revestimentos preparados a partir dos soles de acordo com o conceito inventivo presentemente reivindicado e descrito, quatro soluções coloidais de dióxido de titânio foram preparadas da mesma forma que no Exemplo 1, mas com as seguintes diferenças: Os quatro soles continham 34% em peso de dióxido de titânio, e não foram neutralizados. O primeiro sol continha 15% em peso de dietilamina e foi lavado com água desmineralizada, resultando num teor de cálcio de 71 ppm e um teor de sódio inferior a 13 ppm. O segundo sol continha 18% em peso de dietilamina e também foi lavado com água desmineralizada, resultando num teor de cálcio de 71 ppm e um teor de sódio inferior a 13 ppm. O terceiro sol continha 15% em peso de dietilamina e foi lavado com água corrente, resultando num teor de cálcio de 2535 ppm e um teor de sódio de 23 ppm. O quarto sol continha 18% em peso de dietilamina sendo também lavado com água corrente, resultando num teor de cálcio de 2535 ppm e um teor de sódio de 23 ppm. A Figura 12 é um gráfico da viscosidade para cada uma das soluções coloidais após lavagem. A Figura 12 mostra que a estabilidade é grandemente aumentada para ambos os soles a 15% em peso e 18% em peso de dietilamina com lavagem de água desmineralizada, em oposição a uma lavagem com água corrente.

Exemplo 12

[0118] A fim de investigar a atividade fotocatalítica dos revestimentos preparados a partir dos soles de acordo com os conceitos da invenção presentemente reivindicados e revelados, uma fina camada da suspensão coloidal do sol de titânia neutralizada do Exemplo 1 (com uma proporção em peso de 1:1 , de ácido fosfórico para acético ácido), que foi diluído com água para formar uma suspensão coloidal de dióxido de titânio a 10%, foi revestida sobre uma parede de concreto (cerca de 16L do sol de dióxido de titânio a 10% em peso em uma área de 135 m2) localizada em Camden Londres, Inglaterra. (Coordenadas GPS de 51,5189 04 N e 0120685 W). NO e NO2, juntamente com a velocidade do vento, direção do vento, temperatura e umidade foram medidos em intervalos de 15 minutos. O NO e NO2 foram medidos em uma sonda a uma distância de 15 cm da parede. Antes do revestimento da parede de concreto com o sol de dióxido de titânio, tomaram-se medidas de base de NO e NO2 no ano 1 para os meses de setembro a dezembro. Após as medidas de base, a parede de concreto foi revestida como descrito acima e NO e NO2 foram medidos no ano 2 para os meses de setembro a dezembro. O muro de concreto foi então coberto com madeira para cobrir o revestimento de sol de dióxido de titânio, sendo o NO e NO2 medidos no ano 3 ao longo dos meses de setembro a dezembro. As Figuras 13 e 14 mostram as comparações das quantidades de NO e NO2 na linha de base com os valores medidos, com a parede de concreto revestida com o sol de dióxido de titânio e com as medições com a parede de concreto coberto com madeira. As comparações mostram os valores médios de NO e NO2 medidos a cada hora do dia, para cada dia da semana durante os meses de setembro, outubro e dezembro para os anos 1, 2 e 3, respectivamente. Os dados de novembro para cada um desses anos não foram usados, porque os níveis de NO e NO2 foram excepcionalmente baixos em outros locais próximos, sugerindo que, havia um outro fator afetando os níveis de NO e NO2 naquele mês. As comparações também incluem apenas os dados de NO e NO2, em que a velocidade do vento foi inferior a 1,3 m/s. As Figuras 13 e 14 mostram que, o revestimento da parede de concreto com o sol de dióxido de titânio resultou em ativi-dade de remoção de NOx significativa sobre os níveis de referência. As Figuras 13 e 14 também mostram que, ao cobrir o revestimento para o ano seguinte, os níveis de NOx retornaram, basicamente, aos níveis de referência, demonstrando assim a eficácia do revestimento do sol de dióxido de titânio na redução de NOX.

[0119] Consequentemente, demonstrou-se que, os soles de nanopartículas de dióxido de titânio podem ser produzidos e que essas soluções coloidais são úteis para proporcionar revestimentos transparentes fotocatalíticos sobre um substrato, os quais são despoluidores, autolimpantes, possuem resistência a manchas, sendo anti- bacterianos, e/ou antifúngicos/antimicrobianos.

[0120] Todas as referências, incluindo pedidos de patente e publicações aqui citadas estão ora incorporados a título de referência em sua totalidade e para todos os fins na mesma medida como se cada publicação individual ou patente, ou pedido de patente fossem especificamente e individualmente indicados para incorporação por referência em sua totalidade para todos os fins. Muitas modificações e variações dos conceitos da invenção presentemente reivindicados e descritos podem ser feitas sem se afastar do seu espírito e âmbito, como será evidente para os peritos na técnica. As formas de realização específicas aqui descritas são oferecidas apenas a título de exemplo, e os conceitos inventivos presentemente reivindicados e descritos devem ser limitados apenas pelos termos das reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais essas reivindicações são pertinentes.

Claims (9)

1.Método para preparar um sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (i)reagir um gel de dióxido de titânio hidratado com um agente de peptização de alquilamina alcalino para proporcionar um sol de dióxido de titânio alcalino peptizado; e (ii)neutralizar o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado com uma combinação de ácido fosfórico e ácido acético para obter um sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente compreendendo na faixa de 0,5 a 20% em peso de dióxido de titânio e compreendendo cristalitos de anatase.

2.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de peptização alcalino está presente no sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente em uma quantidade de 7% em peso a 20% em peso, com base no peso combinado do agente de peptização alcalino e dióxido de titânio.

3.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o agente de peptização alcalino está presente no sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente em uma quantidade de 18% em peso a 20% em peso, com base no peso combinado do agente de peptização alcalino e dióxido de titânio.

4.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sol de dióxido de titânio alcalino peptizado é neutralizado com uma combinação de ácido fosfórico e ácido acético; em que a razão em peso do ácido fosfórico para o ácido acético está na faixa de 0,8:1 a 1,2:1, e em que o ácido fosfórico e o ácido acético são simultaneamente adicionados ao sol de dióxido de titânio alcalino peptizado.

5.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a alquilamina é dietilamina.

6.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente compreende cristalitos de dióxido de titânio tendo um tamanho médio de partícula menor do que 50 nm, pelo menos 90% dos quais estão na forma anatase.

7.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente é dopado com um metal, em que o metal é selecionado do grupo que consiste em Ag, Zn, Mg, Sn, Fe, Co, Ni, Se, Ce, Cu e combinações dos mesmos.

8.Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente é lavado com água desmineralizada de modo que a concentração de íons cálcio seja menor do que 71 ppm e a concentração de íons sódio seja menor do que 13 ppm no sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente lavado resultante, e em que a condutividade do filtrado é igual ou menor que 500 μS.

9.Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a viscosidade do sol de dióxido de titânio fotocatalítico, neutro, estável e transparente lavado é menor do que 0,1 Pa.s (100 cP) após 4 semanas em temperatura ambiente.

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