PL234633B1 - Sposób otrzymywania nanokompozytu tlenku żelaza i złota - Google Patents
Sposób otrzymywania nanokompozytu tlenku żelaza i złota Download PDFInfo
- Publication number
- PL234633B1 PL234633B1 PL418123A PL41812316A PL234633B1 PL 234633 B1 PL234633 B1 PL 234633B1 PL 418123 A PL418123 A PL 418123A PL 41812316 A PL41812316 A PL 41812316A PL 234633 B1 PL234633 B1 PL 234633B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- iii
- iron
- gold
- concentration
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 2
- KZNMRPQBBZBTSW-UHFFFAOYSA-N [Au]=O Chemical compound [Au]=O KZNMRPQBBZBTSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910001922 gold oxide Inorganic materials 0.000 title 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 27
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 22
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims description 8
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims description 8
- -1 gold ions Chemical class 0.000 claims description 8
- JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N shikimic acid Chemical compound O[C@@H]1CC(C(O)=O)=C[C@@H](O)[C@H]1O JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N 0.000 claims description 8
- JXOHGGNKMLTUBP-JKUQZMGJSA-N shikimic acid Natural products O[C@@H]1CC(C(O)=O)=C[C@H](O)[C@@H]1O JXOHGGNKMLTUBP-JKUQZMGJSA-N 0.000 claims description 8
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 claims description 8
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims description 8
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims description 8
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 claims description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 3
- CQVDKGFMVXRRAI-UHFFFAOYSA-J Cl[Au](Cl)(Cl)Cl Chemical compound Cl[Au](Cl)(Cl)Cl CQVDKGFMVXRRAI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 15
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 6
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 6
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 3
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 2
- 150000003364 shikimic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012692 Fe precursor Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii,iii) oxide Chemical compound [Co]=O.O=[Co]O[Co]=O LBFUKZWYPLNNJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M gold monochloride Chemical compound [Cl-].[Au+] FDWREHZXQUYJFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 description 1
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001648 tannin Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compounds Of Iron (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania nanokompozytu nanokrystalicznego tlenku żelaza (III) z wbudowanymi nanocząstkami złota (nanoAu/Fe2O3), charakteryzujący się tym, że do wodnego roztworu azotanu żelaza (III) dodaje się wodny roztwór czynnika strącającego, następnie do otrzymanej zawiesiny wprowadza się mieszaninę wodnych roztworów prekursora złota oraz substancji o właściwościach redukujących i stabilizujących formujące się nanocząstki metalu, po czym całość poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego albo ultrafioletowego.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nanokompozytu nanokrystalicznego tlenku żelaza (III) z wbudowanymi nanocząstkami złota (nanoAu/Fe2O3).
Z opisu patentowego CN1326811A znany jest kompozyt katalizujący proces niskotemperaturowego utlenienia tlenku węgla. Katalizator w swojej strukturze zawiera złoto naniesione na nośnik, którym jest tlenek metalu, w szczególności Fe2O3. Rolę nośnika złota mogą pełnić także tlenek kobaltu (II,III), tlenek niklu (II), tlenek tytanu (IV), tlenek glinu (III). Kompozyt może katalizować reakcję utlenienia CO w warunkach normalnych. Autorzy podają, iż produkt może także znaleźć zastosowanie jako filtr w procesach oczyszczania powietrza z tlenku węgla.
W opisie patentowym CN102451719A podano sposób zastosowania połączenia złota z tlenkiem żelaza (III) jako katalizatora charakteryzującego się wysoką aktywnością oraz odpornością na spiekanie. Odporność na wysokie temperatury oraz podwyższoną stabilność katalizatora zapewnia dodatek hydroksyapatytu. Jak podają autorzy, katalizator zbudowany z metalu szlachetnego osadzonego na tlenku metalu wykazuje wysoką aktywność w niskich temperaturach. Dzięki podwyższonej odporności temperaturowej, możliwe jest zastosowanie produktu np. w procesach wysokotemperaturowego utleniania materii organicznej.
Autor opisu patentowego US6720284B1 podaje sposób otrzymywania katalizatora Au/Fe2O3, w którym rozmiar cząstek złota nie przekracza 5 nm. Materiał otrzymuje się poprzez impregnowanie wodorotlenku żelaza w roztworze prekursora złota w celu osadzenia skompleksowanych cząstek złota na powierzchni wodorotlenku. W dalszej kolejności materiał kalcynuje się w temperaturze 350-700°C. Produkt znajduje zastosowanie jako katalizator selektywnego niskotemperaturowego utleniania tlenku węgla.
Znany jest także z opisu patentowego CN1565727A sposób otrzymywania materiału charakteryzującego się wysoką aktywnością katalityczną, który w swojej strukturze zawiera nanocząstki złota osadzone na tlenku żelaza (III). W pierwszej kolejności, za pomocą zasady, ustala się pH roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) do wartości 7-9. Tlenek żelaza (III) nasącza się stężonym wodnym roztworem amoniaku i tak przygotowany nośnik impregnuje się roztworem kwasu tetrachlorozłotowego. Adsorpcja złota na powierzchni nośnika następuje w wyniku wymiany jonowej. Osad dekantuje się, przemywa i suszy w 60°C przez 12 h. Następnie materiał wygrzewa się w 300°C przez 1 h w atmosferze wodoru. Rolę nośnika mogą pełnić także tlenki glinu, tytanu i krzemu lub ich kombinacje.
W opisie patentowym CN103601236A podano sposób otrzymywania nanometrycznego materiału katalizującego w postaci złota osadzonego na powierzchni kompozytu żelazowo-tytanowego, tj. tlenku żelaza (III) połączonego z tlenkiem tytanu (IV). Zsyntezowane metodą hydrotermalną nanorurki TiO2 wprowadza się do roztworu wodorotlenku żelaza (III), miesza się przez kilka godzin, traktuje ultradźwiękami niskiej częstotliwości i wypala. Do układu tlenkowego wprowadza się roztwór chlorku złota. W celu ochrony nanocząstek złota przed aglomeracją stosuje się lizynę, która dodatkowo kontaktuje cząstki metalu z powierzchnią nośnika. W celu zredukowania złota do postaci metalicznej, do układu dodaje się nadmiar borowodorku sodu. Dzięki dużej powierzchni właściwej materiału oraz efektywnej dyspersji nanocząstek złota, produkt charakteryzuje się zwiększoną aktywnością katalityczną o praktycznym zastosowaniu.
Sposób otrzymywania nanokompozytu nanokrystalicznego tlenku żelaza (III) z wbudowanymi nanocząstkami złota (nanoAu/Fe2O3) według wynalazku charakteryzuje się tym, że do wodnego roztworu azotanu żelaza (III) dodaje się wodny roztwór czynnika strącającego, następnie do otrzymanej zawiesiny wprowadza się mieszaninę wodnych roztworów prekursora złota oraz substancji o właściwościach redukujących i stabilizujących formujące się nanocząstki metalu, po czym całość poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego albo ultrafioletowego. Prowadzenie redukcji chemicznej w celu otrzymania nanocząstek metalicznych jest korzystną metodą, gdyż nie jest konieczne angażowanie wyspecjalizowanej aparatury laboratoryjnej, proces jest szybki i z łatwością można go realizować w skali technicznej lub przemysłowej. Natomiast prowadzenie procesu w polu promieniowania mikrofalowego jest niezwykle korzystne z punku widzenia efektywności ogrzewania mieszaniny reakcyjnej. Dzięki zastosowaniu wody jako rozpuszczalnika, która ze względu na swój dipolowy charakter stanowi świetne medium przekazywania energii powstałej w wyniku oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego, możliwe jest szybkie i równomierne rozprzestrzenienie się ciepła w całej objętości mieszaniny, co znacznie przyspiesza zachodzenie procesów chemicznych.
Czynnikiem strącającym jest wodorotlenek sodu.
PL 234 633 B1
Roztwór czynnika strącającego to roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu od 10 do 20 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 2 : 1 do 5 : 1.
Jako źródło jonów złota stosuje się kwas tetrachlorozłotowy (III) albo jego roztwór.
Jako źródło jonów złota stosuje się wodny roztwór kwasu zawierający jony metalu w stężeniu od 2 χ 10 3 do 2 χ 10 2 mg/dm3.
Substancją o właściwościach redukujących jony metalu i stabilizujących nanocząstki metalu jest kwas taninowy albo kwas szikimowy.
Kwasy taninowy i szikimowy w swojej strukturze zawierają liczne grupy hydroksylowe odpowiedzialne za dostarczenie elektronów jonom złota. Wielkocząsteczkowa struktura kwasu taninowego zapewnia efektywną stabilizację steryczną powstałych nanocząstek. Kwas szikimowy adsorbując się na powierzchni nanocząstek złota również zapewnia ich stabilność kinetyczną. Warunkiem aktywacji grup hydroksylowych kwasów taninowego i szikimowego jest zasadowe środowisko reakcji zapewnione przez wodorotlenek sodu wykorzystywany do otrzymania wodorotlenku żelaza (III).
Kwas taninowy albo szikimowy stosuje się w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,1 : 1 do 10 : 1.
Prekursorem żelaza jest azotan żelaza (III) albo jego roztwór.
Wodny roztwór azotanu żelaza (III) stosuje się w stężeniu od 0,01 do 1,0 mol/dm3.
Proces prowadzi się w zamkniętym naczyniu w polu promieniowania mikrofalowego lub w naczyniu otwartym w polu promieniowania ultrafioletowego.
Mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do temperatury od 40°C do 250°C.
Proces prowadzi się pod ciśnieniem od 1 do 40 bar.
Proces prowadzi się od 1 do 100 minut.
Kompozyt będący przedmiotem wynalazku może znaleźć zastosowanie jako materiał katalityczny. Katalizatory, które w swojej strukturze zawierają złoto wbudowane w tlenek metalu znajdują zastosowanie m.in. w reakcjach utleniania tlenku węgla do ditlenku węgla, utleniania cykloheksanu i D-glukozy oraz prostych alkoholi i węglowodorów alifatyczno-aromatycznych. Dzięki nanometrycznej strukturze materiału, jego aktywność chemiczna jest znacznie zwiększona.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady:
Przykład 1
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 18 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 2,82 χ χ 10 3 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu taninowego o stężeniu 5,13 χ 10 3 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do naczynia teflonowego, które umieszcza się w reaktorze mikrofalowym. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 190°C i utrzymuje w niej przez 3 min osiągając ciśnienie równe 31 bar. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w warunkach powietrzno-suchych. W otrzymanym materiale kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 1%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 50 do 100 nm, a tlenku żelaza (III) - ok. 200 nm.
Przykład 2
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 18 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 8,72 χ χ 10 3 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu taninowego o stężeniu 1,57 χ 10 2 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do naczynia teflonowego, które umieszcza się w reaktorze mikrofalowym. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 200°C i utrzymuje w niej przez 1 min osiągając ciśnienie równe 25 bar. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w temp. 60°C przez 24 h. W otrzymanym materiale
PL 234 633 B1 kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 3%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 100 do 200 nm, a tlenku żelaza (III) - ok. 200 nm. Otrzymany produkt został poddany badaniom aktywności katalitycznej poprzez przeprowadzenie procesu degradacji oranżu metylowego przy użyciu borowodorku sodu. Proces z udziałem otrzymanego katalizatora osiągnął równowagowy stopień degradacji oranżu metylowego wynoszący 90% już po 7 min, podczas gdy równowagowy stopień degradacji oranżu metylowego bez udziału katalizatora wynosił 71% i został osiągnięty dopiero po 20 min.
Przykład 3
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 9 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 1,484 χ χ 10 2 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu szikimowego o stężeniu 2,6712 χ 10 2 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do naczynia teflonowego, które umieszcza się w reaktorze mikrofalowym. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 220°C i utrzymuje w niej przez 8 min osiągając ciśnienie równe 31 bar. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w temp. 60°C przez 24 h. W otrzymanym materiale kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 5%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 100 do 500 nm, a tlenku żelaza (III) - ok. 200 nm.
Przykład 4
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 9 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 1,484 χ χ 10 2 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu szikimowego o stężeniu 2,6712 χ 10 2 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do naczynia teflonowego, które umieszcza się w reaktorze mikrofalowym. Mieszaninę ogrzewa się do temperatury 220°C i utrzymuje w niej przez 8 min. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w temp. 60°C przez 24 h. W otrzymanym materiale kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 5%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 100 do 500 nm, a tlenku żelaza (III) - ok. 200 nm.
Przykład 5
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 18 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 8,72 χ 10 3 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu taninowego o stężeniu 1,57 χ 10 2 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do reaktora generującego promieniowanie ultrafioletowe. Mieszaninę utrzymuje się przez 90 min w polu promieniowania ultrafioletowego o mocy 50%, co odpowiada 500 mJ/cm2. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w temp. 60°C przez 24 h. W otrzymanym materiale kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 3%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 50 do 150 nm, a tlenek żelaza (III) występuje w postaci amorficznej. Otrzymany produkt został poddany badaniom aktywności katalitycznej poprzez przeprowadzenie procesu degradacji oranżu metylowego przy użyciu borowodorku sodu. Proces z udziałem otrzymanego katalizatora osiągnął równowagowy stopień degradacji oranżu metylowego wynoszący 87% po 13 min, podczas gdy równowagowy stopień degradacji oranżu metylowego bez udziału katalizatora wynosił 71% i został osiągnięty po 20 min.
PL 234 633 B1
Przykład 6
Do 12,5 cm3 wodnego roztworu azotanu żelaza (III) o stężeniu 0,5010 mol/dm3, w warunkach ciągłego mieszania dodaje się 1,25 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 15,0291 mol/dm3. Otrzymuje się zawiesinę wodorotlenku żelaza (III). Równolegle, sporządza się wodną zawiesinę prekursora złota. W tym celu 18 cm3 wodnego roztworu kwasu tetrachlorozłotowego (III) o stężeniu 1,484 x χ 10 2 mol/dm3 miesza się z 2 cm3 kwasu szikimowego o stężeniu 2,672 x 10 2 mol/dm3. Następnie, w warunkach ciągłego mieszania, 10 cm3 otrzymanej zawiesiny prekursora złota wprowadza się do uprzednio przygotowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza (III) i całość natychmiast przenosi się do reaktora generującego promieniowanie ultrafioletowe. Mieszaninę utrzymuje przez 30 min się w polu promieniowania ultrafioletowego o mocy 75%, co odpowiada 750 mJ/cm2. Otrzymuje się fioletowoczerwoną zawiesinę, którą następnie przesącza się pod zmniejszonym ciśnieniem. W celu usunięcia azotanu sodu, osad przemywa się wodą dejonizowaną. Produkt suszy się w temp. 60°C przez 24 h. W otrzymanym materiale kuliste nanocząstki złota są równomiernie rozmieszczone na powierzchni tlenku żelaza (III), a ich stężenie w produkcie wynosi 5%. Średni rozmiar nanocząstek złota wynosi od 30 do 100 nm, a tlenek żelaza (III) występuje w postaci amorficznej.
Claims (9)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób otrzymywania nanokompozytu nanokrystalicznego tlenku żelaza (III) z wbudowanymi nanocząstkami złota (nanoAu/Fe2O3), znamienny tym, że do wodnego roztworu azotanu żelaza (III) dodaje się wodny roztwór wodorotlenku sodu, następnie do otrzymanej zawiesiny wprowadza się mieszaninę wodnych roztworów kwasu tetrachlorozłotowego (III) oraz kwasu taninowego albo kwasu szikimowego, po czym całość poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego albo ultrafioletowego.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu od 10 do 20 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 2 : 1 do 5 : 1.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako źródło jonów złota stosuje się wodny roztwór kwasu zawierający jony metalu w stężeniu od 2 χ 10 3 do 2 χ 10 2 mg/dm3.
- 4. Sposób według według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że kwas taninowy albo szikimowy stosuje się w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,1 : 1 do 10 : 1.
- 5. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór azotanu żelaza (III) w stężeniu od 0,01 do 1,0 mol/dm3.
- 6. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że proces prowadzi się w zamkniętym naczyniu w polu promieniowania mikrofalowego lub w naczyniu otwartym w polu promieniowania ultrafioletowego.
- 7. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną ogrzewa się do temperatury od 40°C do 250°C.
- 8. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że proces prowadzi się pod ciśnieniem od 1 do 40 bar.
- 9. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że proces prowadzi się od 1 do 100 minut.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418123A PL234633B1 (pl) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Sposób otrzymywania nanokompozytu tlenku żelaza i złota |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418123A PL234633B1 (pl) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Sposób otrzymywania nanokompozytu tlenku żelaza i złota |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL418123A1 PL418123A1 (pl) | 2018-01-29 |
| PL234633B1 true PL234633B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=61006974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL418123A PL234633B1 (pl) | 2016-07-28 | 2016-07-28 | Sposób otrzymywania nanokompozytu tlenku żelaza i złota |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234633B1 (pl) |
-
2016
- 2016-07-28 PL PL418123A patent/PL234633B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL418123A1 (pl) | 2018-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Pd-doped Ni nanoparticle-modified N-doped carbon nanocatalyst with high Pd atom utilization for the transfer hydrogenation of nitroarenes | |
| Feng et al. | Encapsulation of ammonia borane in Pd/halloysite nanotubes for efficient thermal dehydrogenation | |
| Zhang et al. | Facile synthesis of ultrafine cobalt oxides embedded into N-doped carbon with superior activity in hydrogenation of 4-nitrophenol | |
| Liang et al. | Reduction of hexavalent chromium using recyclable Pt/Pd nanoparticles immobilized on procyanidin-grafted eggshell membrane | |
| Chen et al. | Salt-assisted synthesis of hollow Bi2WO6 microspheres with superior photocatalytic activity for NO removal | |
| Mutalib et al. | Enhancement in photocatalytic degradation of methylene blue by LaFeO3-GO integrated photocatalyst-adsorbents under visible light irradiation | |
| Jin et al. | AgPd nanocages sandwiched between a MXene nanosheet and PDA layer for photothermally improved catalytic activity and antibacterial properties | |
| US20200056295A1 (en) | Process for preparation of metal oxides nanocrvstals and their use for water oxidation | |
| Geng et al. | Rational design of CuO/SiO2 nanocatalyst with anchor structure and hydrophilic surface for efficient hydrogenation of nitrophenol | |
| CN115041230B (zh) | 一种金属负载型镍锰尖晶石纳米球气凝胶及其制备方法及应用 | |
| Oh et al. | Synthesis of core–shell nanoparticles with a Pt nanoparticle core and a silica shell | |
| Liu et al. | Architecture controlled PtNi@ mSiO 2 and Pt–NiO@ mSiO 2 mesoporous core–shell nanocatalysts for enhanced p-chloronitrobenzene hydrogenation selectivity | |
| Luo et al. | A simple and straightforward strategy for synthesis of N, P co-doped porous carbon: an efficient support for Rh nanoparticles for dehydrogenation of ammonia borane and catalytic application | |
| CN113244961A (zh) | 双金属CoCu-MOF可见光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Wang et al. | Catalytic performance of gold nanoparticles using different crystallinity HAP as carrier materials | |
| Liu et al. | Cu/C or Cu2O/C composites: selective synthesis, characterization, and applications in water treatment | |
| Huang et al. | Nanocrystalline CeO2− δ coated β-MnO2 nanorods with enhanced oxygen transfer property | |
| CN108404987A (zh) | 一种提高纳米颗粒@MOFs材料催化效率的方法 | |
| Nguyen et al. | A novel photocatalyst composite of magnesium aminoclay and TiO2 immobilized into activated carbon fiber (ACF) matrix for pollutant removal | |
| Zerebecki et al. | Gradually Fe-doped Co3O4 nanoparticles in 2-propanol and water oxidation catalysis with single laser pulse resolution | |
| CN106824178A (zh) | 石墨烯气凝胶基贵金属催化剂的制备工艺 | |
| CN105720273B (zh) | 一种高载量、高分散担载型金纳米催化剂的一步可控制备方法和应用 | |
| Rathee et al. | Exploring the catalytic degradation of 4-nitrophenol and in vitro cytotoxicity of gold nanoparticle-doped NiAlTi LDH | |
| Cheng et al. | CuO–Ru0. 3@ Co3O4 nanocomposites act as a tandem catalyst for dehydrogenation of ammonia borane and hydrogenation of nitrobenezene | |
| Guterman et al. | Synthesis of nanostructured Pt/C electrocatalysts and effects of ambient atmosphere composition and an intermediate support on their microstructure |