PL217645B1 - Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application - Google Patents

Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application

Info

Publication number
PL217645B1
PL217645B1 PL387345A PL38734509A PL217645B1 PL 217645 B1 PL217645 B1 PL 217645B1 PL 387345 A PL387345 A PL 387345A PL 38734509 A PL38734509 A PL 38734509A PL 217645 B1 PL217645 B1 PL 217645B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
photocatalyst
use according
aluminosilicate
organic
chromophore
Prior art date
Application number
PL387345A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL387345A1 (en
Inventor
Maria Nowakowska
Krzysztof Szczubiałka
Dominik Drozd
Original Assignee
Univ Jagielloński
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Jagielloński filed Critical Univ Jagielloński
Priority to PL387345A priority Critical patent/PL217645B1/en
Priority to PCT/PL2010/000016 priority patent/WO2010098684A2/en
Priority to EP10737643.6A priority patent/EP2401070B1/en
Publication of PL387345A1 publication Critical patent/PL387345A1/en
Priority to US13/217,946 priority patent/US8741156B2/en
Publication of PL217645B1 publication Critical patent/PL217645B1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie fotokatalizatorów hybrydowych opartych na glinokrzemianach warstwowych do degradacji zanieczyszczeń.The subject of the invention is the use of hybrid photocatalysts based on layered aluminosilicates for the degradation of pollutants.

Postępujące zanieczyszczenie środowiska naturalnego człowieka staje się coraz większym problemem, który, jeśli pozostanie nierozwiązany, będzie negatywnie wpływał na długość i jakość życia człowieka. Ogromne znaczenie ma tu skażenie wody, w szczególności wody pitnej, które może już wkrótce stać się czynnikiem ograniczającym rozwój cywilizacyjny zarówno w skali globalnej, jak i poszczególnych państw, szczególnie tych mniej zasobnych w wodę.The progressive pollution of the human natural environment is becoming a growing problem which, if left unresolved, will have a negative impact on the length and quality of human life. Water contamination, in particular drinking water, is of great importance here, which may soon become a factor limiting the development of civilization both on a global scale and in individual countries, especially those less rich in water.

Opracowanie uniwersalnej i taniej w stosowaniu metody oczyszczania wody jest z jednej strony bardzo pożądane, z drugiej jednak niezwykle trudne, zważywszy na różnorodność podstawowych zanieczyszczeń wody, do których należą m.in. metale ciężkie, związki organiczne (pestycydy, chlorowane związki aromatyczne, antybiotyki, surfaktanty) oraz bakterie.On the one hand, the development of a universal and cheap-to-use method of water purification is very desirable, but on the other hand extremely difficult, given the variety of basic water pollutants, which include e.g. heavy metals, organic compounds (pesticides, chlorinated aromatics, antibiotics, surfactants) and bacteria.

Metody oczyszczania wody są bardzo różnorodne. Są one m.in. oparte na takich procesach jak odwrócona osmoza, wymiana jonowa, adsorpcja, ultrafiltracja, destylacja i fotoutlenianie. Większość z nich posiada jednak szereg ograniczeń, wśród których głównymi są energochłonność i niska wydajność.Water purification methods are very diverse. They are i.a. based on processes such as reverse osmosis, ion exchange, adsorption, ultrafiltration, distillation and photo-oxidation. However, most of them have a number of limitations, the main of which are energy consumption and low efficiency.

Metoda fotokatalitycznego oczyszczania wody jest stosowana od lat 70-tych. Jej podstawową zaletą jest wykorzystywanie odnawialnej i nie niosącej ze sobą skażenia środowiska energii słonecznej. W przeciwieństwie do innych metod, które prowadzą do przeniesienia zanieczyszczeń z jednego ośrodka do drugiego, fotokatalityczne oczyszczanie wody prowadzi do przekształcenia zanieczyszczeń w nieszkodliwe związki. Jest również metodą dość uniwersalną, mogącą unieszkodliwiać różne typy zanieczyszczeń. Najczęściej stosuje się tu materiały półprzewodnikowe oparte na TiO2, choć badane są również te oparte na ZnO, Fe2O3, CdS i ZnS. Fotokatalizatory te są stosowane do fotokatalitycznego utleniania organicznych zanieczyszczeń wody, choć znane są również mechanizmy ich działania polegające na redukcyjnej degradacji tych zanieczyszczeń oraz usuwania metali ciężkich. Ich wadą jest fakt, że fotokatalizowane przez nie reakcje w większości wymagają naświetlania promieniowaniem ultrafioletowym.The photocatalytic water purification method has been used since the 1970s. Its main advantage is the use of renewable and non-polluting solar energy. Unlike other methods that transfer pollutants from one medium to another, photocatalytic water purification converts pollutants into harmless compounds. It is also a fairly universal method that can neutralize various types of pollutants. Semiconductor materials based on TiO2 are most often used here, although those based on ZnO, Fe2O3, CdS and ZnS are also tested. These photocatalysts are used for the photocatalytic oxidation of organic water pollutants, although their mechanisms of action are also known, consisting in the reduction of these pollutants and the removal of heavy metals. Their disadvantage is the fact that most of the reactions they photocatalyze require exposure to ultraviolet radiation.

Znane są glinokrzemiany warstwowe, takie jak kaolinit, montmorylonit (bentonit), mika i talk. W minerałach tych występują warstwy zbudowane z połączonych tetraedrycznych grup SiO4. Warstwa tetraedrycznych grup SiO4 jest połączona z warstwą jonów Al3+ skoordynowanych z sześcioma atomami tlenu tworzących ugrupowania oktaedryczne. Warstwy te są ułożone równolegle względem siebie tworząc stosy. Rozmiar poprzeczny warstwy jest rzędu kilkuset nanometrów, a odległości między nimi wynoszą około 1 nm, dlatego też minerały te nazywane są również nanoglinkami. Ponieważ część jonów Al3+ jest podstawiona jonami o mniejszym ładunku dodatnim (Mg2+, Fe2+), warstwa ma ładunek ujemny, który jest kompensowany poprzez jony znajdujące się w przestrzeniach pomiędzy warstwami (czyli w tzw. galeriach), takie jak Na+, Li+, Mg2+ lub Ca2+. Jony te można łatwo wymieniać na inne kationy na drodze wymiany jonowej. Wymiana ich na kationy organiczne takie jak surfaktanty kationowe jest podstawą otrzymywania organicznie zmodyfikowanych glin (organoglin), m.in. organicznie zmodyfikowanego montmorylonitu, którego przykładem jest komercyjnie dostępny Cloisite 30B. Organogliny posiadają bardzo małą energię powierzchniową, dlatego łańcuchy polimerów i cząsteczki monomerów mogą łatwo interkalować pomiędzy warstwy organoglin.Layered aluminosilicates such as kaolinite, montmorillonite (bentonite), mica and talc are known. These minerals contain layers composed of linked tetrahedral SiO4 groups. The layer of tetrahedral SiO4 groups is connected to the layer of Al 3+ ions coordinated with six oxygen atoms forming octahedral groups. These layers are arranged parallel to each other, forming piles. The transverse size of the layer is in the order of several hundred nanometers, and the distances between them are about 1 nm, which is why these minerals are also called nanoclays. Since some of the Al 3+ ions are substituted with less positively charged ions (Mg 2+ , Fe 2+ ), the layer has a negative charge, which is compensated by ions in the spaces between the layers (i.e. in the so-called galleries), such as Na + , Li + , Mg 2+ or Ca 2+ . These ions can be easily exchanged for other cations by ion exchange. Replacing them with organic cations such as cationic surfactants is the basis for obtaining organically modified aluminum (organoaluminium), e.g. organically modified montmorillonite, an example of which is the commercially available Cloisite 30B. Organoclays have a very low surface energy, therefore polymer chains and monomer molecules can easily intercalate between the organoaluminum layers.

Znane są fotokatalizatory otrzymane poprzez interkalację małocząsteczkowego chromoforu pomiędzy warstwy glinokrzemianu. Opisano ftalocyjaniny interkalowane do organicznie zmodyfikowanego bentonitu, zastosowanego do utleniania fenolu [„Photosensitized oxidation of substituted phenols on aluminum phthalocyanine-intercalated organoclay Environ.Sci.Technol. 2005, 39(2), 651-6571], laponit, do którego wprowadzono chromofor będący kompleksem bipirydyny z jonami Fe2+ zastosowany do degradacji zanieczyszczeń organicznych [„Photocatalytic degradation of organic pollutants catalyzed by layered iron(II) bipyridine complex-clay hybrid under visible irradiation, Cheng, M.; Ma, W.; Chen, C; Yao, J.; Zhao, J. Appl.Catal. B: Environ. 2006, 65(3-4), 217-226], organicznie zmodyfikowany bentonit zawierający sulfonowaną pochodną ftalocyjaniny palladu zastosowany do degradacji 2,4,6-trichlorofenolu [Enhanced photodegradation of 2,4,6-trichlorophenol over palladium phthalocyaninesulfonate modified organobentonite, Xiong, Z.; Xu, Y.; Zhu, L.; Zhao, J. Langmuir 2005, 21(23), 10602-10607] i montmorylonit zawierający jony żelaza, który podczas naświetlania produkuje rodniki hydroksylowe zdolne do utleniania benzenu [Photochemical formation of hydroxyl radicals catalyzed by montmorillonite, Wu, F.; Li, J.; Peng, Z.; Deng, N. Chemosphere 2008, 72(3), 407-413]. Fotokatalizatory te zawierają jednak metale ciężkie, które mogą przedostać się do środowiska.Photocatalysts obtained by intercalating a low molecular weight chromophore between the aluminosilicate layers are known. Phthalocyanines intercalated to organically modified bentonite used in phenol oxidation have been described ["Photosensitized oxidation of substituted phenols on aluminum phthalocyanine-intercalated organoclay Environ.Sci.Technol." 2005, 39 (2), 651-6571], laponite, into which a chromophore which is a complex of bipyridine with Fe 2+ ions was introduced, used for the degradation of organic pollutants ["Photocatalytic degradation of organic pollutants catalyzed by layered iron (II) bipyridine complex-clay hybrid under visible irradiation, Cheng, M .; Have in.; Chen, C; Yao, J .; Zhao, J. Appl. Catal. B: Environ. 2006, 65 (3-4), 217-226], organically modified bentonite containing a sulfonated derivative of palladium phthalocyanine used for the degradation of 2,4,6-trichlorophenol [Enhanced photodegradation of 2,4,6-trichlorophenol over palladium phthalocyaninesulfonate modified organobentonite, Xiong , WITH.; Xu, Y .; Zhu, L .; Zhao, J. Langmuir 2005, 21 (23), 10602-10607] and a montmorillonite containing iron ions which on irradiation produces hydroxyl radicals capable of oxidizing benzene [Photochemical formation of hydroxyl radicals catalyzed by montmorillonite, Wu, F .; Li, J .; Peng, Z .; Deng, N. Chemosphere 2008, 72 (3), 407-413]. However, these photocatalysts contain heavy metals which may be released into the environment.

PL 217 645 B1PL 217 645 B1

W przypadku zastosowania w metodzie fotokatalitycznego oczyszczania wody jest to wada dyskwalifikująca.It is a disqualifying defect when used in the photocatalytic water purification method.

Istotą wynalazku jest zastosowanie fotokatalizatora hybrydowego niezawierającego metali ciężkich, który stanowi glinokrzemian warstwowy ewentualnie organicznie zmodyfikowany, z wprowadzonym do galerii glinokrzemianu co najmniej jednym organicznym chromoforem zdolnym do absorpcji światła widzialnego i/lub ultrafioletowego i sensybilizacji reakcji fotochemicznych, którym jest związek zawierający co najmniej jedną grupę chromoforową wybraną z ugrupowań porfiryny, różu bengalskiego, antracenu, pyrenu, perylenu, tetracenu, rubrenu, naftalenu, ftalocyjaniny, kumaryny i błękitu metylenowego, do fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń wody.The essence of the invention is the use of a hybrid photocatalyst which does not contain heavy metals, which is a layered aluminum silicate, optionally organically modified, with at least one organic chromophore introduced into the aluminosilicate gallery capable of absorbing visible and / or ultraviolet light and sensitizing photochemical reactions, which is a compound containing at least one group a chromophore selected from porphyrin, rose bengal, anthracene, pyrene, perylene, tetracene, rubrene, naphthalene, phthalocyanine, coumarin and methylene blue moieties, for photocatalytic degradation of water pollutants.

Korzystnie fotokatalizatory stosuje się do usuwania zanieczyszczeń organicznych, zwłaszcza fenolu, pochodnych fenolu, chlorowanych związków aromatycznych, pestycydów, skondensowanych związków aromatycznych, przez ich fotokatalityczną degradację. Fotokatalizatory stosuje się także do usuwania cyjanków poprzez ich fotokatalityczne utlenianie do cyjanianów.Preferably, photocatalysts are used to remove organic pollutants, especially phenol, phenol derivatives, chlorinated aromatic compounds, pesticides, condensed aromatics by their photocatalytic degradation. Photocatalysts are also used to remove cyanides by their photocatalytic oxidation to cyanates.

Korzystnie organiczny chromofor jest kowalencyjnie związany z kationem organicznym obecnym pomiędzy warstwami glinokrzemianu.Preferably, the organic chromophore is covalently bonded to the organic cation present between the aluminosilicate layers.

Korzystnie jako glinokrzemian warstwowy fotokatalizator zawiera montmorylonit, kaolinit, hektoryt, biotyt, mikę, talk, lub bentonit.Preferably, the layered aluminosilicate photocatalyst comprises montmorillonite, kaolinite, hectorite, biotite, mica, talc, or bentonite.

Korzystnie jako glinokrzemian warstwowy fotokatalizator zawiera montmorylonit organicznie zmodyfikowany przez wprowadzenie kationów amoniowych pomiędzy warstwy glinokrzemianowe, określony wzorem 1.Preferably, the layered alumina photocatalyst comprises montmorillonite organically modified by introducing ammonium cations between the aluminosilicate layers, defined by formula 1.

Korzystnie jako związek z ugrupowaniem porfiryny stosuje się mezo-tetra(4-karboksyfenylo)porfinę (4CP), określoną wzorem 2.Preferably, meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine (4CP), represented by formula 2, is used as the compound with the porphyrin moiety.

Fotokatalizatory hybrydowe z glinokrzemianu warstwowego, niezmodyfikowanego lub zmodyfikowanego organicznie otrzymuje się sposobem polegającym na reakcji małocząsteczkowego związku posiadającego w swojej strukturze fotoaktywny chromofor z kationem organicznym wprowadzonym uprzednio pomiędzy warstwy glinokrzemianu. Reakcję można prowadzić w rozpuszczalniku, w którym rozpuszczalny jest związek zawierający chromofor.Hybrid photocatalysts made of layered aluminum silicate, unmodified or organically modified, are obtained by a method involving the reaction of a low-molecular compound having a photoactive chromophore in its structure with an organic cation previously introduced between the aluminosilicate layers. The reaction may be carried out in a solvent in which the compound containing the chromophore is soluble.

Korzystnie w reakcji małocząsteczkowego związku z kationem stosuje się katalizator.Preferably, a catalyst is used in the reaction of the low molecular weight compound with the cation.

Stwierdzono, że fotokatalizatory hybrydowe według wynalazku wydajnie degradują zanieczyszczenia wody na drodze utleniania tlenem singletowym oraz wskutek fotoindukowanego przeniesienia elektronu. Procesy te mogą przebiegać pod wpływem naświetlania światłem z zakresu bliskiego ultrafioletu lub widzialnym.Hybrid photocatalysts of the invention have been found to efficiently degrade water pollutants by singlet oxygen oxidation and by photoinduced electron transfer. These processes can take place under the influence of irradiation with light in the range of near ultraviolet or visible.

Jako najkorzystniejszy glinokrzemian warstwowy w fotokatalizatorach stosuje się montmorylonit organicznie zmodyfikowany kationami amoniowymi, zawierającymi grupy hydroksylowe, które łatwo można podstawić chromoforami organicznymi. Dzięki kowalencyjnemu związaniu małocząsteczkowego chromoforu z glinokrzemianem można umieścić w glinokrzemianie znacznie większą ilość chromoforu, niż w przypadku zwykłej interkalacji takiego samego związku.The most preferred layered aluminosilicate in the photocatalysts is montmorillonite organically modified with ammonium cations containing hydroxyl groups that can be easily substituted with organic chromophores. Due to the covalent bonding of a low molecular weight chromophore to the aluminosilicate, a much larger amount of the chromophore can be incorporated into the aluminosilicate than in the case of the simple intercalation of the same compound.

Najkorzystniejszym chromoforem porfirynowym jest mezo-tetra(4-karboksyfenylo)porfina (4CP) ze względu na fakt, że chromofor ten absorbuje światło widzialne, jest sensybilizatorem tlenu singletowego, nie zawiera atomu metalu (w przeciwieństwie do chromoforów stosowanych do uzyskania podobnych fotokatalizatorów glinokrzemianowych), zawiera natomiast cztery grupy karboksylowe, dzięki którym cząsteczka ta może być immobilizowana.The most preferred porphyrin chromophore is meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine (4CP) due to the fact that this chromophore absorbs visible light, is a singlet oxygen sensitizer, does not contain a metal atom (unlike the chromophores used to obtain similar aluminosilicate photocatalysts), instead, it contains four carboxyl groups, thanks to which the molecule can be immobilized.

Do glinokrzemianu można wprowadzić więcej niż jeden typ chromoforu, np. chromofor naftalenowy i chromofor różu bengalskiego. Obydwa te chromofory są fotosensybilizatorami tlenu singletowego. Ponieważ róż bengalski absorbuje w zakresie widzialnym, a naftalen w zakresie UV, dzięki takiemu składowi zapewniającemu absorpcję w bardzo szerokim zakresie spektralnym możliwe jest pełniejsze wykorzystanie energii promieniowania słonecznego do przeprowadzania fotosensybilizowanych reakcji.More than one type of chromophore can be incorporated into the aluminosilicate, e.g., a naphthalene chromophore and a rose bengal chromophore. Both of these chromophores are singlet oxygen photosensitizers. Since Rose Bengal absorbs visible light and naphthalene absorbs UV light, thanks to this composition ensuring absorption in a very wide spectral range, it is possible to use solar radiation energy more fully to carry out photosensitized reactions.

Zastosowanie fotokatalizatorów według wynalazku w fotokatalitycznej metodzie oczyszczania wody łączy w sobie zalety dwóch wcześniej wymienionych metod: fotochemicznej, której zaletą jest fakt, że źródłem energii, potrzebnej do przeprowadzenia fotochemicznej reakcji degradacji zanieczyszczenia jest w niej promieniowanie słoneczne oraz metody adsorpcyjnej, prowadzącej do fizycznego usunięcia zanieczyszczenia z wody. Jako główny materiał stosuje się glinokrzemiany, których zasadniczą zaletą jest to, iż są tanie, powszechnie dostępne i nietoksyczne. Glinokrzemiany ulegają samorzutnej separacji z zawiesin wodnych w wyniku sedymentacji, co ułatwia ich oddzielenie po przeprowadzeniu fotoreakcji, w przeciwieństwie do fotokatalizatorów rozpuszczalnych w wodzie i przez to trudnych do usunięcia.The use of the photocatalysts according to the invention in the photocatalytic method of water purification combines the advantages of the two previously mentioned methods: photochemical, the advantage of which is the fact that the source of energy needed to carry out the photochemical reaction of pollution degradation is solar radiation, and the adsorption method leading to the physical removal of pollution from water. The main material used is aluminosilicates, the main advantage of which is that they are cheap, widely available and non-toxic. The aluminosilicates separate spontaneously from aqueous suspensions as a result of sedimentation, which facilitates their separation after photoreaction, in contrast to water-soluble photocatalysts and therefore difficult to remove.

PL 217 645 B1PL 217 645 B1

Ważne jest, że chromofory nie zawierają skompleksowanych jonów metali, w przeciwieństwie do podobnych otrzymanych do tej pory fotokatalizatorów.It is important that the chromophores do not contain complexed metal ions, unlike similar photocatalysts obtained so far.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach.The subject of the invention is presented in more detail in the examples.

W przykładach wykorzystano następujące materiały i odczynniki: Cloisite 30B, który jest komercyjnie dostępnym montmorylonitem zmodyfikowanym poprzez wprowadzenie kationów amoniowych (C30B, Southern Clay Products, USA), montmorylonit K5 (Aldrich), mezo-tetra(4-karboksyfenylo)porfina (Porphyrin Products, Inc.), dimetylosulfotlenek (DMSO, cz.d.a, POCh Gliwice), dimetyloformamid (DMF, cz.d.a. POCh Gliwice), metanol (cz.d.a., Lach-Ner), pirydyna (cz.d.a., Lach-Ner), chloromrówczan izobutylu (98%, Aldrich), wodorek wapnia (90-95%, Aldrich), wodorowęglan sodowy (cz.d.a., POCh Gliwice), węglan sodowy (cz.d.a., POCh Gliwice), pentachlorofenol (PCP, 99%, Aldrich) zostały użyte bez oczyszczania. Fenol (czysty, POCh Gliwice) został oczyszczony przez krystalizację w heksanie. Wykorzystano spektrofotometr UV-Vis Hewlett-Packard 8452A z linijką diodową i chromatograf cieczowy Waters z detektorem PDA. Naświetlania próbek przeprowadzono używając lampy ksenonowej wyposażonej w odpowiednie filtry.The following materials and reagents were used in the examples: Cloisite 30B, which is a commercially available montmorillonite modified by introducing ammonium cations (C30B, Southern Clay Products, USA), montmorillonite K5 (Aldrich), mesotetra (4-carboxyphenyl) porphine (Porphyrin Products, Inc.), dimethyl sulfoxide (DMSO, analytical grade, POCh Gliwice), dimethylformamide (DMF, analytical grade at POCh Gliwice), methanol (analytical grade, Lach-Ner), pyridine (analytical grade, Lach-Ner), chloroformate isobutyl (98%, Aldrich), calcium hydride (90-95%, Aldrich), sodium bicarbonate (analytical grade, POCh Gliwice), sodium carbonate (analytical grade, POCh Gliwice), pentachlorophenol (PCP, 99%, Aldrich) were used without purification. Phenol (pure, POCh Gliwice) was purified by crystallization in hexane. A UV-Vis Hewlett-Packard 8452A spectrophotometer with a diode bar and a Waters liquid chromatograph with a PDA detector were used. The exposure of the samples was carried out using a xenon lamp equipped with appropriate filters.

P r z y k ł a d 1.P r z k ł a d 1.

Synteza fotokatalizatora glinokrzemianowego zawierającego chromofory porfirynowe (C30B-4CP)Synthesis of an aluminosilicate photocatalyst containing porphyrin chromophores (C30B-4CP)

Syntezę przeprowadzono w kolbie trójszyjnej w atmosferze azotu. 50 mg mezo-tetra(4-karboksyfenylo)porfiny (4CP) rozpuszczono w 5 ml suchego DMSO, dodano katalizatory, tj. 120 μΐ pirydyny oraz 30 μl chloromrówczanu izobutylu i po 5 minutach dodano zawiesinę 0.5 g Cloisite 30 B w 15 ml suchego DMSO. Mieszaninę reakcyjną mieszano w temperaturze 70°C przez 4 godziny. Otrzymany produkt odsączono na lejku Bϋchnera ze spiekiem i przemywano metanolem, aż do uzyskania przezroczystego przesączu , po czym produkt wysuszono w suszarce próżniowej. Otrzymano zielony proszek.The synthesis was performed in a three-necked flask under a nitrogen atmosphere. 50 mg of meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine (4CP) was dissolved in 5 ml of dry DMSO, the catalysts were added, i.e. 120 μΐ of pyridine and 30 μl of isobutyl chloroformate and after 5 minutes a suspension of 0.5 g of Cloisite 30 B in 15 ml of dry DMSO was added . The reaction mixture was stirred at 70 ° C for 4 hours. The product obtained was filtered on a Bϋchner funnel with a frit and washed with methanol until the filtrate was clear, then the product was dried in a vacuum oven. A green powder was obtained.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Badania nad fotokatalizatorem glinokrzemianowym zawierającym chromofory porfirynoweResearch on an aluminosilicate photocatalyst containing porphyrin chromophores

Zbadano możliwość zastosowania fotokatalizatora C30B-4CP do fotochemicznego usuwania zanieczyszczeń wody będących pochodnymi fenolu. Do badań nad fotokatalitycznymi właściwościami C30B-4CP wybrano fenol jako modelowe zanieczyszczenie wody. W kontrolnym eksperymencie wykazano, że fenol naświetlany promieniowaniem o długości fali λ > 380 nm (a zatem nieabsorbowanym przez fenol) w obecności C30B nie zawierającego 4CP praktycznie nie ulega reakcjom fotochemicznym (Fig. 1a Widma fenolu (cfenol = 7.3x10-4 M) naświetlanego promieniowaniem o długości fali λ > 380 w nieobecności C30B-4CP przez 0 (linia ciągła) i 240 min (linia przerywana).The possibility of using the C30B-4CP photocatalyst for the photochemical removal of phenol-derived water pollutants was investigated. Phenol was chosen as a model water pollutant for studies on the photocatalytic properties of C30B-4CP. In a control experiment it was shown that phenol irradiated with radiation with a wavelength λ> 380 nm (and therefore not absorbed by phenol) in the presence of C30B containing no 4CP practically does not undergo photochemical reactions (Fig. 1a Spectra of phenol (cphenol = 7.3x10 -4 M) irradiated with radiation with a wavelength λ> 380 in the absence of C30B-4CP for 0 (solid line) and 240 min (broken line).

Natomiast widma fenolu naświetlanego w obecności C30B-4CP wykazują wyraźne zmiany, polegające na wzroście absorpcji w zakresie UV i widzialnym. Wzrost ten jest większy w zakresie krótkofalowym. Tego typu zmiany w widmie fenolu są charakterystyczne dla produktów jego utleniania (Fig. 1b Widma fenolu (cfenol = 7.3x10-4 M) naświetlanego promieniowaniem o długości fali λ > 380 w obecności 1.0 g/l C30B-4CP przez 0, 30, 60, 150 i 240 min). Produkty utleniania fenolu i jego pochodnych są znacznie mniej toksyczne i łatwo ulegają dalszej degradacji w warunkach środowiska naturalnego.On the other hand, the spectra of phenol irradiated in the presence of C30B-4CP show clear changes consisting in an increase in the absorption in the UV and visible range. This increase is greater in the short term. Such changes in the phenol spectrum are characteristic for its oxidation products (Fig. 1b Spectra of phenol (cphenol = 7.3x10 -4 M) irradiated with radiation with a wavelength λ> 380 in the presence of 1.0 g / l C30B-4CP for 0, 30, 60 , 150 and 240 min). Oxidation products of phenol and its derivatives are much less toxic and are easily degraded further under environmental conditions.

Claims (8)

1. Zastosowanie fotokatalizatora hybrydowego niezawierającego metali ciężkich, który stanowi glinokrzemian warstwowy, ewentualnie organicznie zmodyfikowany, z wprowadzonym do galerii glinokrzemianu co najmniej jednym organicznym chromoforem, którym jest związek zawierający co najmniej jedną grupę chromoforową wybraną z ugrupowań porfiryny, różu bengalskiego, antracenu, pyrenu, perylenu, tetracenu, rubrenu, naftalenu, ftalocyjaniny, kumaryny i błękitu metylenowego, do fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń wody.1. The use of a hybrid photocatalyst not containing heavy metals, which is a layered aluminosilicate, possibly organically modified, with at least one organic chromophore introduced into the aluminosilicate gallery, which is a compound containing at least one chromophore group selected from porphyrin, rose bengal, anthracene, pyrene, perylene, tetracene, rubrene, naphthalene, phthalocyanine, coumarin and methylene blue for photocatalytic degradation of water pollutants. 2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator stosuje się do fotokatalitycznej degradacji zanieczyszczeń organicznych.2. The use according to claim 1 The method of claim 1, wherein the photocatalyst is used for the photocatalytic degradation of organic pollutants. 3. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator stosuje się do fotokatalitycznej degradacji fenolu, pochodnych fenolu, chlorowanych związków aromatycznych, pestycydów, skondensowanych związków aromatycznych.3. Use according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the photocatalyst is used for the photocatalytic degradation of phenol, phenol derivatives, chlorinated aromatic compounds, pesticides, condensed aromatic compounds. 4. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator stosuje się do usuwania cyjanków poprzez ich fotokatalityczne utlenianie do cyjanianów4. Use according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the photocatalyst is used to remove cyanides by their photocatalytic oxidation to cyanates PL 217 645 B1PL 217 645 B1 5. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator zawiera organiczny chromofor kowalencyjnie związany z kationem organicznym obecnym pomiędzy warstwami glinokrzemianu.5. Use according to claim 1 The method of claim 1, wherein the photocatalyst comprises an organic chromophore covalently linked to an organic cation present between the aluminosilicate layers. 6. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator jako glinokrzemian warstwowy zawiera montmorylonit, kaolinit, hektoryt, biotyt, mikę, talk, lub bentonit.6. Use according to claim 1 The method of claim 1, wherein the photocatalyst comprises montmorillonite, kaolinite, hectorite, biotite, mica, talc or bentonite as the layered aluminosilicate. 7. Zastosowanie według zastrz. 6, znamienne tym, że fotokatalizator jako glinokrzemian warstwowy zawiera montmorylonit organicznie zmodyfikowany przez wprowadzenie kationów amoniowych pomiędzy warstwy glinokrzemianowe.Use according to claim 1 6. A method according to claim 6, characterized in that the photocatalyst comprises montmorillonite organically modified as layered aluminosilicate by introducing ammonium cations between the aluminosilicate layers. 8. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że fotokatalizator zawiera mezo-tetra(4-karboksyfenylo)porfinę jako organiczny chromofor.8. Use according to claim 1 The method of claim 1, wherein the photocatalyst comprises meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphine as organic chromophore.
PL387345A 2009-02-25 2009-02-25 Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application PL217645B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387345A PL217645B1 (en) 2009-02-25 2009-02-25 Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application
PCT/PL2010/000016 WO2010098684A2 (en) 2009-02-25 2010-02-24 Hybrid photocatalysts, the method of their synthesis and use
EP10737643.6A EP2401070B1 (en) 2009-02-25 2010-02-24 Hybrid photocatalysts, the method of their synthesis and use
US13/217,946 US8741156B2 (en) 2009-02-25 2011-08-25 Hybrid photocatalysts, the method of their synthesis and use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387345A PL217645B1 (en) 2009-02-25 2009-02-25 Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL387345A1 PL387345A1 (en) 2010-08-30
PL217645B1 true PL217645B1 (en) 2014-08-29

Family

ID=42679635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL387345A PL217645B1 (en) 2009-02-25 2009-02-25 Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL217645B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL387345A1 (en) 2010-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nath et al. Engineered synthesis of hierarchical porous organic polymers for visible light and natural sunlight induced rapid degradation of azo, thiazine and fluorescein based dyes in a unique mechanistic pathway
Wang et al. Facile synthesis of N-doped carbon dots/g-C3N4 photocatalyst with enhanced visible-light photocatalytic activity for the degradation of indomethacin
Hassan et al. Oxidative decolorization of Acid Red 1 solutions by Fe–zeolite Y type catalyst
Zyoud et al. Self-sensitization of tetracycline degradation with simulated solar light catalyzed by ZnO@ montmorillonite
Albay et al. New dye sensitized photocatalysts: Copper (II)-phthalocyanine/TiO2 nanocomposite for water remediation
Patar et al. Fabrication of CoFe2O4/sulphonated graphene oxide antibacterial nanohybrid and evaluation of its enhanced photocatalytic activity, mechanism and pathway of degradation of textile dyes
Khiar et al. Ni2+ grafted Ag3PO4: enhanced photocatalytic performance under visible light
Sultana et al. Facile synthesis of TiO2/Chitosan nanohybrid for adsorption-assisted rapid photodegradation of an azo dye in water
Patra et al. Inorganic nanotubes with permanent wall polarization as dual photo-reactors for wastewater treatment with simultaneous fuel production
Zourou et al. Graphene oxide–MnFe2O4 nanohybrid material as an adsorbent of Congo red dye
Prashanna Suvaitha et al. Isotherms, kinetics, and thermodynamics adsorption of sunset yellow, indigo carmine, titan yellow, and orange G with polyvinylpyrrolidone-aminopropyl-SBA-15 Schiff base
Nekooei et al. Cellulose-wrapped graphene oxide as efficient adsorbents for pharmaceutical contaminants
Popoola et al. Organophilic clays for efficient removal of eosin Y dye properties
Drozd et al. Porphyrin–nanoclay photosensitizers for visible light induced oxidation of phenol in aqueous media
Ramakrishnan et al. Remarkable enhancement of the photoreactivity of a polyfluoroalkyl azobenzene derivative in an organic–inorganic nano-layered microenvironment
Bai et al. Photocatalytic degradation of thiamethoxam with a ternary organic/inorganic composite triggered by cucurbit [7] uril-block
Roy et al. Ceria-decorated zeolite nanocomposite for synergistic adsorption and photocatalytic degradation of caffeine
Xiao et al. Rapid and selective degradation of rhodamine B applying by a cobalt containing three-dimensional metal-organic framework
Liu et al. Tuning molecular polarity of covalent organic frameworks for ultrafast visible light photocatalytic water purification
Mengting et al. Fabrication, characterization, and application of BiOI@ ZIF-8 nanocomposite for enhanced photocatalytic degradation of acetaminophen from aqueous solutions under UV–vis irradiation
Drozd et al. Photoactive polymer–nanoclay hybrid photosensitizer for oxidation of phenol in aqueous media with the visible light
EP2401070B1 (en) Hybrid photocatalysts, the method of their synthesis and use
Saikia et al. Intercalation of azo dyes in ni-al layered double hydroxides
PL217645B1 (en) Hybrid photocatalsts, method of obtaining them and their application
Demir et al. The effective polymeric macromolecule as peroxymonosulfate activator as an alternative to metal oxides in the treatment of organic dye pollutants