PL230859B1 - Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową - Google Patents
Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanowąInfo
- Publication number
- PL230859B1 PL230859B1 PL411451A PL41145115A PL230859B1 PL 230859 B1 PL230859 B1 PL 230859B1 PL 411451 A PL411451 A PL 411451A PL 41145115 A PL41145115 A PL 41145115A PL 230859 B1 PL230859 B1 PL 230859B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- modification
- dried
- anatase structure
- hours
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 68
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 24
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 125000005577 anthracene group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową. Otrzymany materiał może być wykorzystany jako sorbent do oczyszczania gazów kwaśnych, zanieczyszczeń organicznych wody i ścieków.
W ostatniej dekadzie szczególnym zainteresowaniem cieszą się nanotechnologie pozwalające na otrzymywanie niestosowanych dotychczas wyrobów o bardzo cenionych walorach użytkowych. Materiały na bazie ditlenku tytanu (TIO2) znane są jako materiały o właściwościach fotokatalitycznych, do zastosowań zarówno środowiskowych jak i biomedycznych. Z materiałów tych wykonuje się zarówno powłoki samoczyszczące, jak i środki do dezynfekcji, sterylizacji oraz preparaty dezodorujące. W odróżnieniu od standardowego pigmentu ditlenku tytanu, odmiany ultradrobne charakteryzują się bardzo małymi rozmiarami cząstek (od 5 do 50 nm).
Cecha ta powoduje, że takie cząsteczki ditlenku tytanu są praktycznie transparentne dla światła widzialnego (rozpraszana jest jedynie nieznaczna część światła niebieskiego). Zachowują przy tym zdolność do absorpcji destrukcyjnego promieniowania ultrafioletowego. Dodatkowo ultradrobne cząsteczki ditlenku tytanu posiadają doskonałe właściwości foto kata lityczne, często wykorzystywane w wielu zastosowaniach. Ze zgłoszenia patentowego P.407031 znany jest sposób modyfikacji ditlenku tytanu związkami zawierającymi węgiel, który charakteryzuje się tym, że mieszaninę ditlenku tytanu z antracenem w postaci stałej wygrzewa się w zamkniętym reaktorze, w atmosferze gazu obojętnego, w temperaturze 100°C-500°C. Otrzymane nanomateriały na bazie ditlenku tytanu modyfikowane są węglem pochodzącym z rozkładu antracenu. Korzystnie jako gaz obojętny stosuje się argon, hel lub azot, z tym, że rodzaj stosowanego gazu obojętnego nie wpływa na właściwości otrzymanych materiałów. Stosunek wagowy ditlenku tytanu do antracenu nie jest większy niż 50:1. Po modyfikacji otrzymany T1O2/C poddaje się suszeniu w temperaturze 100°C-120°C przez co najmniej 24 godziny. Wydłużenie czasu suszenia ponad 24 godziny nie wpływa na właściwości otrzymanych materiałów. Suszenie po modyfikacji pozwala to na usunięcie nadmiaru antracenu oraz pozostałości jego rozkładu, jak również wody zaadsorbowanej na powierzchni otrzymanej próbki, którą suszono w otwartym naczyniu. Ze zgłoszenia patentowego P.407033 znany jest sposób modyfikacji ditlenku tytanu związkami zawierającymi węgiel, który charakteryzuje się tym, że mieszaninę ditlenku tytanu z naftalenem (w postaci stałej) wygrzewa się w zamkniętym reaktorze, atmosferze gazu obojętnego, w temperaturze 100°C-300°C. Otrzymane nanomateriały na bazie ditlenku tytanu poddaje się modyfikacji węglem, pochodzącym z rozkładu naftalenu. Korzystnie jako gaz obojętny stosuje się argon, hel lub azot, z tym że rodzaj stosowanego gazu obojętnego nie wpływa na właściwości otrzymanych materiałów. Stosunek wagowy ditlenku tytanu do naftalenu nie jest większy niż 50:1. Po modyfikacji otrzymany T1O2/C poddaje się suszeniu w temperaturze 100°C-120°C przez co najmniej 24 godziny. Wydłużenie czasu suszenia ponad 24 godziny nie wpływa na właściwości otrzymanych materiałów. Suszenie po modyfikacji pozwala to na usunięcie nadmiaru naftalenu oraz pozostałości jego rozkładu, jak również wody zaadsorbowanej na powierzchni otrzymanej próbki, którą suszono w otwartym naczyniu.
Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową charakteryzuje się tym, że wysuszony ditlenek tytanu miesza się z 10 M roztworem NaOH albo KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny. Następnie materiał podgrzewa do temperatury 140°C przez 24, po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej, zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HCI nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego. Następnie materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i tak otrzymany nanomateriał suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C i mieli się w celu rozdrobnienia wysuszonego nanomateriału. (Nano(NaOH)-TiO2 albo Nano (KOH-T1O2).
W składzie wykorzystanego ditlenku tytanu oprócz T1O2 (52,2-66,8%) i zarodków rutylowych (3-3,5%) stwierdzono obecność zanieczyszczeń w postaci H2SO4 (0,73-2%) pochodzącego z roztwarzania rudy tytanowej oraz śladowych ilości pierwiastków stanowiących zanieczyszczenie stosowanego surowca tytanowego (Fe <0,06%; Na 0,0178-0,052%; Mg 0,017-0,04%; Si <0,013%; Sb 0,0014-0,005%; V 0,0178-0,052%).
Sposobem według wynalazku uzyskuje się materiał charakteryzujący się dobrymi właściwościami sorpcyjnymi. Ditlenek tytanu o strukturze anatazu otrzymywany jako półprodukt w procesie produkcji bieli tytanowej okazał się bardzo dobrym adsorbentem CO2 z powietrza. Poprawa zdolności sorpcyjnych
PL 230 859 Β1 wynikała z rozwiniętej struktury porowatej modyfikowanych materiałów oraz wprowadzenia grup wodorotlenowych na powierzchnię katalizatora co nadaje sorbentowi charakter zasadowy.
Powierzchnia właściwa (Sbet) wyjściowego ditlenku tytanu wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 228 m /g. Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach. Pierwszy przykład jest przykładem porównawczym. Kolejne przykłady obrazują realizację wynalazku.
Przykład 1
W pierwszej kolejności, próbkę ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymany metodą siarczanową o masie około 40 g suszono w temperaturze 105°C przez 24 godziny w suszarce próżniowej w celu usunięcia wody zaadsorbowanej na jego powierzchni a następnie zmielono w celu rozdrobnienia wysuszonego TiO2. Otrzymany ditlenek tytanu o strukturze anatazu posłużył jako materiał wyjściowy w procesie modyfikacji foto katalizatorów.
Przykład 2
Wyjściowy ditlenek tytanu o strukturze anatazu otrzymany jak w przykładzie 1 o masie ok. 4 g umieszczono w naczyniu teflonowym, dodano 80 ml 10 M roztworu NaOH i mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego przez 30 min. Po upływie 30 minut naczynie teflonowe z ditlenkiem tytanu o strukturze anatazu i 10 M roztworem NaOH umieszczono w reaktorze i ogrzewano w temperaturze 140°C przez okres 24 godzin. Po upływie tego czasu i po samoistnym ochłodzeniu reaktora do temperatury pokojowej materiał kilkakrotnie przemywano 0,1 M roztworem HCI do uzyskania pH silnie kwaśnego. Po osiągnięciu żądanego pH materiał przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego. Tak otrzymany nanomateriał suszono w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C a następnie zmielono w celu rozdrobnienia wysuszonego Nano(NaOH)-Ti02.
Przykład 3
Postępowano analogicznie jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że wyjściowy ditlenek tytanu o strukturze anatazu otrzymany jak w przykładzie 1 o masie ok. 4 g umieszczono w naczyniu teflonowym, dodano 80 ml 10 M roztworu KOH i mieszano za pomocą mieszadła magnetycznego przez 30 min. Po upływie 30 minut naczynie teflonowe z ditlenkiem tytanu o strukturze anatazu i 10 M roztworem NaOH umieszczono w reaktorze i ogrzewano w temperaturze 140°C przez okres 24 godzin. Po upływie tego czasu i po samoistnym ochłodzeniu reaktora do temperatury pokojowej materiał kilkakrotnie przemywano 0,1 M roztworem HCI do uzyskania pH silnie kwaśnego. Po osiągnięciu żądanego pH materiał przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego. Tak otrzymany nanomateriał suszono w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie zmielono w celu rozdrobnienia wysuszonego Nano(KOH)-Ti02.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową, znamienny tym, że wysuszony ditlenek tytanu miesza się z 10 M roztworem NaOH albo KOH w stosunku wagowym 1:20, aż do czasu otrzymania jednolitej zawiesiny, następnie materiał podgrzewa do temperatury 140°C przez 24, po czym po samoistnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej zawiesinę kilkakrotnie przemywa się 0,1 M roztworem HCI nieustannie mieszając do uzyskania pH silnie kwaśnego, a następnie materiał przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH obojętnego i tak otrzymany nanomateriał suszy się w piecu w atmosferze powietrza przez 2 godziny w temperaturze 350°C, a następnie mieli.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411451A PL230859B1 (pl) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL411451A PL230859B1 (pl) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL411451A1 PL411451A1 (pl) | 2016-09-12 |
| PL230859B1 true PL230859B1 (pl) | 2018-12-31 |
Family
ID=56855118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL411451A PL230859B1 (pl) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | Sposób modyfikacji ditlenku tytanu o strukturze anatazu otrzymanego metodą siarczanową |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL230859B1 (pl) |
-
2015
- 2015-03-06 PL PL411451A patent/PL230859B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL411451A1 (pl) | 2016-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Monga et al. | Enhanced photocatalytic degradation of industrial dye by g-C3N4/TiO2 nanocomposite: Role of shape of TiO2 | |
| Amorim et al. | Towards an efficient and durable self-cleaning acrylic paint containing mesoporous TiO2 microspheres | |
| Singh et al. | Mutton bone derived hydroxyapatite supported TiO2 nanoparticles for sustainable photocatalytic applications | |
| Yadav et al. | Solvothermal synthesis of anatase TiO2-graphene oxide nanocomposites and their photocatalytic performance | |
| Rahbar et al. | S, N co-doped carbon quantum dots/TiO2 nanocomposite as highly efficient visible light photocatalyst | |
| Zhang et al. | Green synthesis of a self-assembled rutile mesocrystalline photocatalyst | |
| Gad-Allah et al. | Preparation and characterization of magnetically separable photocatalyst (TiO2/SiO2/Fe3O4): effect of carbon coating and calcination temperature | |
| Gao et al. | Preparation and catalytic property study of a novel kind of suspended photocatalyst of TiO2-activated carbon immobilized on silicone rubber film | |
| Yin et al. | Synthesis of graphene/tourmaline/TiO2 composites with enhanced activity for photocatalytic degradation of 2-propanol | |
| Arbuj et al. | Preparation, characterization and photocatalytic activity of TiO2 towards methylene blue degradation | |
| Li et al. | Preparation of environment-friendly 3D eggshell membrane-supported anatase TiO2 as a reusable photocatalyst for degradation of organic dyes | |
| Wang et al. | Facile synthesis of high-thermostably ordered mesoporous TiO2/SiO2 nanocomposites: An effective bifunctional candidate for removing arsenic contaminations | |
| Akti | Photocatalytic degradation of remazol yellow using polyaniline–doped tin oxide hybrid photocatalysts with diatomite support | |
| Sun et al. | The influence of carriers on the structure and photocatalytic activity of TiO2/diatomite composite photocatalysts | |
| CN106976909B (zh) | 一种六方相h-MoO3微米棒的制备方法和光催化应用 | |
| Jiao et al. | Visible-light-driven photocatalytic properties of simply synthesized α-Iron (III) oxide nanourchins | |
| Yusan et al. | Synthesis and structural properties of ZnO and diatomite-supported ZnO nanostructures | |
| Moafi et al. | The comparison of photocatalytic activity of synthesized TiO2 and ZrO2 nanosize onto wool fibers | |
| KR20210016527A (ko) | 질소-도핑된 TiO2 나노 입자 및 광촉매에서 이의 사용 | |
| Ma et al. | Preparation and characterization of multi-walled carbon nanotube/TiO2 composites: Decontamination organic pollutant in water | |
| Yang et al. | ZnGaNO solid solution–C3N4 composite for improved visible light photocatalytic performance | |
| Zhu et al. | Deposition of silver nanoparticles onto two dimensional BiOCl nanodiscs for enhanced visible light photocatalytic and biocidal activities | |
| Park et al. | Enhanced photocatalytic activity of porous single crystal TiO2/CNT composites by annealing process | |
| Wang et al. | Enhanced photocatalytic properties of reusable TiO2-loaded natural porous minerals in dye wastewater purification | |
| Chaudhary et al. | Fabrication of carbon and sulphur-doped nanocomposites with seaweed polymer carrageenan as an efficient catalyst for rapid degradation of dye pollutants using a solar concentrator |