PL223900B1 - Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu - Google Patents
Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanoluInfo
- Publication number
- PL223900B1 PL223900B1 PL402459A PL40245913A PL223900B1 PL 223900 B1 PL223900 B1 PL 223900B1 PL 402459 A PL402459 A PL 402459A PL 40245913 A PL40245913 A PL 40245913A PL 223900 B1 PL223900 B1 PL 223900B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- methanol
- carbon dioxide
- photocatalyst
- reduction
- photocatalytic reduction
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims description 7
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007540 photo-reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu.
Fotokatalityczna redukcja ditlenku węgla w wodzie do związków organicznych jest istotna lecz bardzo trudna do zrealizowania. W literaturze opisano kilka aktywnych fotokatalizatorów pracujących przy ekspozycji na światło UV-Vis. Znana jest z literatury A. Fujishima, K. Honda, Nature 238 (1972) 37 metoda fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla w wodzie do związków organicznych (metan, metanol, formaldehyd) w obecności: WO3, TiO2, ZnO, CdS, GaP i SiC. Wydajność z jaką otrzymuje się pożądane związki organiczne jest bardzo niska, dlatego prowadzone są badania zmierzające do jej podwyższenia. Znane są sposoby fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, w których jako fotokatalizator stosowany jest TiO2 otrzymywany i modyfikowany w różny sposób. Wiadomo z literatury M. Anpo, H. Yamashita. Y. Ichihashi, S. Ehara. Journal of Electroanalytical Chemistry, 396 (1995) 21, że szczególne znaczenie ma odmiana polimorficzna TiO2 (anataz, rutyl) oraz jego powierzchnia właściwa. W ostatnich latach zwraca się uwagę na katalizatory zawierające ditlenek tytanu promowany różnymi metalami. Znane jest z literatury I.H. Tseng. J.C.S. Wu, H.Y. Chou. Journal of Catalysis 221 (2004) 432. T. Mizuno. H. Tsutsumi. K. Ohta. A. Sagi, H. Noda. Chemistry Letters 46 (1994) 1553. K. Adachi. K. Ohta. T. Mizuno, Solar Energy 53 (1994) 187, I.H. Tseng. W.C. Chang, J.C.S. Wu, Applied Catalysis B; Environ 37 (2002) 37, że modyfikowanie TiO2 metalami grup przejściowych wpływa na podwyższenie efektywności redukcji CO2. Z polskiego opisu patentowego P 397702 znany jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku tytanu do metanolu polegający na redukcji ditlenku węgla do metanolu w wodzie prowadzony w temperaturze 20-30°C, pod ciśnieniem 0,1 MPa z udziałem katalizatora, czynnika podwyższającego pH oraz promieniowania UV-Vis w zakresie 300-600 nm, który charakteryzuje się tym, że jako czynnik podwyższający pH w celu uzyskania odczynu zasadowego, stosuje się roztwór amoniaku, zaś jako katalizator stosuje się ditlenek tytanu promotowany związkami metalu. Z polskiego opisu patentowego P 394081 znany jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do związków organicznych takich jak: metan, etan, etylen, metanol i formaldehyd polegający na tym, że jako fotokatalizator stosuje się ditlenek tytanu promowany złotem. W literaturze I-Hsiang Tseng, Jeffrey C.S. Wu, Hsin-Ying Chou, Journal of Catalysis 221 (2004) 432-440, I-Hsiang Tseng, Wan-Chen Chang, Jeffrey C.S. Wu, Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 37-48, Slamet, H. W. Nasution, E. Purnama. S. Kosela, J. Gunlazuardi, Catalysis Communications 6 (2005) 313-319 wskazano na korzystny wpływ dodatku NaOH do mieszaniny reakcyjnej, zawiesiny fotokatalizatora w wodzie, jeśli fotokatalizatorem tym jest TiO2 dotowany miedzią. Zgłoszenie patentowe P387702 wprowadza również możliwość zastąpienia NaOH za pomocą roztworu amoniaku. Zgłoszenie patentowe P 400037 wskazuje na możliwość zastosowania nanorurek TiO2 jako fotokatalizatora umożliwiającego redukcję CO2 do metanolu. Stosowano też TiO2 osadzony na zeolitach: zeolit Y - Anpo, M., Yamashita. H., Ichihashi, Y., Fujii. Y., Honda. M., The Journal of Physical Chemistry B. 101 (1997) 2632-2636, MCM-41, MCM-48 - Anpo, M., Yamashita, H., Ikeue, K., Fujii, Y., Zhang, S. G., Ichihashi, Y., G., Park, D. R., Suzuki, Y., Koyano, K., Tatsumi, T. Catalysis Today. 44 (1998) 327-332. Pan opisał (Pan, P.W., & Chen, Y.W. (2007). Catalysis Communications, 8, 1546-1549) proces katalitycznej fotoredukcji CO2 przy ekspozycji na światło widzialne przy zastosowaniu NiO/lnTaO4.
Nieoczekiwanie okazało się, że ditlenek tytanu modyfikowany azotem może być fotokatalizatorem w procesie redukcji ditlenku węgla do metanolu.
Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, według wynalazku, polegający na jego redukcji w wodzie w obecności fotokatalizatora, w temperaturze 20-30°C pod ciśnieniem od 0,1 MPa, charakteryzuje się tym, że jako fotokalalizator stosuje się ditlenek tytanu modyfikowany azotem. Stosuje się zawiesinę wodną fotokatalizatora, korzystnie o stężeniu foto katalizatora w wodzie od 0,01 do 1% masowych. Proces prowadzi się stosując promieniowanie z zakresu UV-Vis. Azot może być wprowadzany do ditlenku tytanu różnymi, znanymi ze stanu techniki sposobami, na przykład alkalicznym roztworem amoniaku, mocznikiem, melaminą oraz gazowym azotem.
Sposób według wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV-Vis o długości fal 300-600 nm doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne, czyli wodę destylowaną oraz kataliza3 tor w postaci nierozpuszczalnej w medium reakcyjnym zawiesiny. Do reaktora wlano 600 cm wody destylowanej i wsypano 0,5 g TiO2 modyfikowany azotem. (Sposób preparatyki fotokatalizatora opisaPL 223 900 B1 no w K. Bubacz, J. Choina, D. Dolat, E. Borowiak-Palen, D. Moszyński., A.W. Morawski, Materials Research Bulletin 45 (2010) 1085-1091). Włączono lampę UV-Vis. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 cm /min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po dwóch godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chromatograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,01 gmol/(g-h).
P r z y k ł a d II
Postępowano jak w przykładzie I z tym, że masa katalizatora wynosiła 0,1 g. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,005 gmol/(g-h).
P r z y k ł a d III
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że masa katalizatora wynosiła 6 g. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,013 gmol/(g-h).
P r z y k ł a d IV
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że masa katalizatora wynosiła 2 g. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,013 gmol/(g-h).
P r z y k ł a d VI
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że masa katalizatora wynosiła 0,06 g. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,004 gmol/(g-h).
Claims (3)
1. Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, polegający na jego redukcji w wodzie w obecności fotokatalizatora, w temperaturze 20-30°C, pod ciśnieniem 0,1 MPa, znamienny tym, że jako fotokatalizator stosuje się TiO2 modyfikowany azotem.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zawiesinę wodną fotokatalizatora o stężeniu fotokatalizatora w wodzie od 0.01 do 1% masowych.
3. Sposób według zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że proces prowadzi się stosując promieniowanie z zakresu UV-Vis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL402459A PL223900B1 (pl) | 2013-01-17 | 2013-01-17 | Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL402459A PL223900B1 (pl) | 2013-01-17 | 2013-01-17 | Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL402459A1 PL402459A1 (pl) | 2014-07-21 |
| PL223900B1 true PL223900B1 (pl) | 2016-11-30 |
Family
ID=51179301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL402459A PL223900B1 (pl) | 2013-01-17 | 2013-01-17 | Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL223900B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106833763A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-13 | 西安电子科技大学 | 处理石化类燃烧排放物的减霾及生成碳氢燃料甲醇的方法 |
-
2013
- 2013-01-17 PL PL402459A patent/PL223900B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106833763A (zh) * | 2017-01-16 | 2017-06-13 | 西安电子科技大学 | 处理石化类燃烧排放物的减霾及生成碳氢燃料甲醇的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL402459A1 (pl) | 2014-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lin et al. | Enhanced photocatalysis using side-glowing optical fibers coated with Fe-doped TiO2 nanocomposite thin films | |
| Cai et al. | Heterogeneous visible-light photoredox catalysis with graphitic carbon nitride for α-aminoalkyl radical additions, allylations, and heteroarylations | |
| Torres-Pinto et al. | Metal-free carbon nitride photocatalysis with in situ hydrogen peroxide generation for the degradation of aromatic compounds | |
| Yuzawa et al. | Reaction mechanism of ammonia decomposition to nitrogen and hydrogen over metal loaded titanium oxide photocatalyst | |
| Parrino et al. | Heterogeneous photocatalysis for selective formation of high-value-added molecules: Some chemical and engineering aspects | |
| Abedi et al. | Ordered mesoporous metal–organic frameworks incorporated with amorphous TiO2 as photocatalyst for selective aerobic oxidation in sunlight irradiation | |
| Colmenares et al. | Heterogeneous photocatalytic nanomaterials: prospects and challenges in selective transformations of biomass-derived compounds | |
| Tryba | Immobilization of TiO2 and Fe–C–TiO2 photocatalysts on the cotton material for application in a flow photocatalytic reactor for decomposition of phenol in water | |
| Amano et al. | Correlation between surface area and photocatalytic activity for acetaldehyde decomposition over bismuth tungstate particles with a hierarchical structure | |
| Hamdy et al. | Strategies to design efficient silica-supported photocatalysts for reduction of CO2 | |
| Mao et al. | Recent advances in the photocatalytic CO 2 reduction over semiconductors | |
| Hao et al. | Modification of heterogeneous photocatalysts for selective organic synthesis | |
| Liu et al. | Core–shell structured nanocomposites for photocatalytic selective organic transformations | |
| Aguilera-Ruiz et al. | Efficiency of Cu2O/BiVO4 particles prepared with a new soft procedure on the degradation of dyes under visible-light irradiation | |
| Zhang et al. | Highly ordered Fe3+/TiO2 nanotube arrays for efficient photocataltyic degradation of nitrobenzene | |
| Neppolian et al. | Efficient photocatalytic degradation of organics present in gas and liquid phases using Pt-TiO2/Zeolite (H-ZSM) | |
| CN104415754A (zh) | 一种固定化多相芬顿催化剂的合成方法 | |
| Das et al. | Boosting photocatalytic property of graphitic carbon nitride with metal complex fabrication for efficient degradation of organic pollutants | |
| Zhang et al. | Merging Surface Organometallic Chemistry with Graphitic Carbon Nitride Photocatalysis for CO 2 Photofixation. | |
| Arumugam et al. | CeO2–TiO2 nanoparticle-grafted gC3N4 sheets as an efficient catalyst for the oxidation of cyclohexane to KA oil | |
| Deganello et al. | Soft-hard templating solution combustion synthesized CeO2-CuO-TiO2 nanostructures for visible light photocatalysis | |
| Gunaratne et al. | ‘All in one’photo-reactor pod containing TiO 2 coated glass beads and LEDs for continuous photocatalytic destruction of cyanotoxins in water | |
| JP2012530599A (ja) | 光触媒水浄化のための方法 | |
| PL223900B1 (pl) | Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu | |
| Joseph et al. | Photodegradation of indigo dye using TiO2 and TiO2/zeolite system |