PL236825B1 - Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem - Google Patents

Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem Download PDF

Info

Publication number
PL236825B1
PL236825B1 PL423028A PL42302817A PL236825B1 PL 236825 B1 PL236825 B1 PL 236825B1 PL 423028 A PL423028 A PL 423028A PL 42302817 A PL42302817 A PL 42302817A PL 236825 B1 PL236825 B1 PL 236825B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
titanium dioxide
silicon
modified
mixture
modified titanium
Prior art date
Application number
PL423028A
Other languages
English (en)
Other versions
PL423028A1 (pl
Inventor
Antoni Waldemar Morawski
Paulina Sienkiewicz
Sylwia Mozia
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
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 West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL423028A priority Critical patent/PL236825B1/pl
Publication of PL423028A1 publication Critical patent/PL423028A1/pl
Publication of PL236825B1 publication Critical patent/PL236825B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem. Tak zmodyfikowany ditlenek tytanu ma zastosowanie do usuwania fenolu.
Modyfikacja ditlenku tytanu związkami krzemu jest jedną z bardziej efektywnych metod podwyższania fotoaktywności. Krzem wprowadza się na ogół w postaci związków krzemoorganicznych, które w wyniku końcowej obróbki generują defekty sieci z utworzeniem wiązania tytan-tlen-krzem. Takie modyfikacje podwyższają aktywność w obecności promieniowania UV, a otrzymane materiały wykazują dodatkową absorpcję promieniowania w zakresie widzialnym, co przekłada się na fotoaktywność w tym obszarze.
W opisie rozwiązania CN10108860(A) przedstawiono cienki i transparentny film z ditlenku tytanu i ditlenku krzemu o krystalitach 15-30 nm. Film uzyskano metodą zol-żel i końcową obróbką w temperaturze 40-100°C. W opisie zgłoszeniowym JP2003138163(A) omówiono preparatykę filmu fotokatalitycznego otrzymanego z zolu ditlenku krzemu i zolu ditlenku tytanu poprzez ich mieszanie w roztworze aminy i kontrolowaniu odczynu pH w zakresie wartości 8-12. W opisie zgłoszeniowym JP2014188416(A) przedstawiono preparatykę fotokatalitycznego filmu z 68-89% przeźroczystością. Fotokatalityczny film otrzymano poprzez osadzenie amorficznego krzemu na krystalicznym anatazie. W pracy “Photocatalytic decomposition of acetaldehyde gas on TiO2-SiO2 thin film photocatalyst - A kinetic analysis” (Indian Journal of Chemical Technology, 2013, 20, 137-144) otrzymano cienki film TiO2-SiO2 zawierający 5 lub 10% mol SiO2. Fotokatalizator preparowano metodą zol-żel z użyciem politytanosiloksanu (PTS), diizopropoksydu bis(acetyloacetonianu) tytanu (PTP) oraz tetraetoksysilanu (TEOS) i roztworów metanolu oraz kwasu solnego (36%). Uzyskane filmy wykazywały podwyższoną aktywność w reakcji rozkładu gazowego aldehydu octowego. W publikacji pt. “One-step synthesis of amine-functionalized-TiO2 surface for photocatalytic decolorization under visible light irradiation” (Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2017, 45, 229-236) przedstawiono metodę preparatyki fotokatalizatora polegającą na reakcji 3-aminopropylotrietoksysilanu (APTES) z komercyjnym ditlenkiem tytanu AEROXIDE® TiO2 P25 (Evonik, Niemcy). Pokrycie powierzchni TiO2 warstwami amino-silanowymi przyczyniło się do znacznego zmniejszenia prostej przerwy energetycznej, co doprowadziło do utworzenia pośredniego poziomu Si-N wewnątrz pasma wzbronionego i ograniczyło rekombinację par elektron-dziura. W rezultacie otrzymany fotokatalizator wykazywał fotoaktywność w obszarze widzialnym podczas odbarwiania barwnika błękitu metylenowego. Mechanizm powstawania wiązania kowalencyjnego pomiędzy tlenowymi grupami funkcyjnymi na powierzchni TiO2 i grupami kotwiczącymi APTES wyjaśniono w kontekście reakcji grup etoksylowych (CH3CH2O-R) APTES z grupami hydroksylowymi TiO2 prowadzących do utworzenia wiązań Ti-O-Si i przyłączenia protonowanych grup aminowych (NH3+) do powierzchni materiału. W metodzie modyfikacji TiO2 przedstawionej w pracy “One-step synthesis of amine-functionalized T1O2 surface for photocatalytic decolorization under visible light irradiation” (Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2017, 45, 229-236) mieszaninę APTES w bezwodnym toluenie (stężenia: 0,1; 1,0 i 10 mmol/dm3) mieszano z TiO2 przez 1 h w temperaturze pokojowej. Następnie zawiesinę wygrzewano w teflonowym reaktorze w temperaturze 100°C przez 12 h. Po tym czasie TiO2 odmywano jednokrotnie czystym toluenem i dwukrotnie dichlorometanem aż do usunięcia pozostałości. Ostatecznie, uzyskany proszek był suszony w temperaturze 105°C przez 12 h. Powyższa metoda posiada szereg niedogodności, ponieważ nie prowadzi do trwałego osadzenia krzemu na powierzchni TiO2 oraz wymaga stosowania niebezpiecznych (kancerogennych) i drogich odczynników chemicznych.
Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem, według wynalazku, polegający na zmieszaniu ditlenku tytanu z roztworem 3-aminopropylotriethosilanu (APTES) w rozpuszczalniku organicznym, a następnie wygrzewaniu w temperaturze 100°C-200°C przez 12 godzin i suszeniu, charakteryzuje się tym, że po wygrzewaniu mieszaninę kalcynuje się w temperaturze od 400 do 800°C w atmosferze argonu, korzystnie argon, przy czym podczas wygrzewania mieszaninę poddaje się ciągłemu mieszaniu, zaś jako rozpuszczalnik stosuje się 98% etanol. Modyfikuje się anatazowy ditlenkiem tytanu, mieszaninę poddaje się mieszaniu z prędkością 250 obr./min. Mieszaninę poddaje się mieszaniu z prędkością 3000 obr./min. Mieszaninę suszy się w atmosferze powietrza. W wyniku modyfikacji wytworzono fotokatalizator zawierający ok. 2% mas. krzemu.
Zaletą rozwiązania jest prostota wykonania fotokatalizatorów i brak konieczności stosowania skomplikowanej aparatury. Zaproponowany sposób ogranicza ilość stosowanych odczynników, tym samym ograniczając koszty.
PL 236 825 B1
Wynalazek jest bliżej przedstawiony w poniższych przykładach wykonania, przy czym przykłady I-V są przykładami porównawczymi (przykład I pokazuje aktywność fotokatalityczną niemodyfikowanego TiO2, przykład II pokazuje aktywność fotokatalityczną TiO2 modyfikowanego APTES w 200°C, przykład III pokazuje aktywność fotokatalityczną TiO2 modyfikowanego APTES w 100°C, przykład IV pokazuje aktywność fotokatalityczną TiO2 modyfikowanego APTES w 200°C i kalcynowanego w 250°C, przykład IV pokazuje aktywność fotokatalityczną TiO2 modyfikowanego APTES w 200°C i kalcynowanego w 300°C), a przykłady VI-IX ilustrują wynalazek.
P r z y k ł a d I
Do zlewki o objętości 500 cm3 wprowadzono 0,1 g ditlenku tytanu o powierzchni właściwej 200-300 m2/g, zwierającego głównie anataz. Ditlenek tytanu nie był poddawany wcześniej modyfikacjom. Następnie do odważonego proszku dodano 500 cm3 roztworu fenolu o stężeniu 10 mg/dm3. Tak przygotowaną próbkę umieszczono na mieszadle magnetycznym na 30 minut w ciemni, a następnie określono ilość zaadsorbowanego fenolu w oparciu o pomiar absorbancji wykonany przy użyciu spektrofotometru UV-vis. Przed pomiarem próbkę sączono przez sączek membranowy o średnicy porów 0,45 μm.
W kolejnym etapie określono aktywność fotokatalityczną niemodyfikowanego TiO2. W tym celu próbkę umieszczono na mieszadle magnetycznym ustawionym pod lampą UV (Xmax = 365 nm), a następnie co godzinę wykonywano pomiar absorbancji roztworu z wykorzystaniem spektrofotometru. Przed pomiarem próbkę sączono przez sączek membranowy o średnicy porów 0,45 μm. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 49%.
P r z y k ł a d II
Do naczynia reakcyjnego odważono 5 g materiału wyjściowego (niemodyfikowany ditlenek tytanu) oraz dodano 50 cm3 modyfikatora w postaci 5,6 mmol/dm3 roztworu 3-aminopropylotrietoksysilanu (APTES) w etanolu (98%). Następnie naczynie umieszczono w autoklawie, który szczelnie zamknięto. Reakcję prowadzono w temperaturze 200°C przez 12 h, stosując ciągłe mieszanie z prędkością 250 obr./min.
Po zakończeniu modyfikacji w autoklawie, otrzymaną zawiesinę wirowano z prędkością 3000 obr./min przez 8 minut i suszono w temperaturze 100°C przez 12 h. Następnie proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 0,4%.
P r z y k ł a d III
Do naczynia reakcyjnego odważono 5 g materiału wyjściowego (niemodyfikowany ditlenek tytanu) oraz dodano 50 cm3 modyfikatora w postaci 5,6 mmol/dm3 roztworu 3-aminopropylotrietoksysilanu (APTES) w etanolu (98%). Następnie naczynie umieszczono w autoklawie, który szczelnie zamknięto. Reakcję prowadzono w temperaturze 100°C przez 12 h, stosując ciągłe mieszanie z prędkością 250 obr./min.
Po zakończeniu modyfikacji w autoklawie, otrzymaną zawiesinę wirowano z prędkością 3000 obr./min przez 8 minut i suszono w temperaturze 100°C przez 12 h. Następnie proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 23%.
P r z y k ł a d IV
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 250°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 33%.
P r z y k ł a d V
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 300°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
PL 236 825 B1
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 17%.
P r z y k ł a d VI
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 400°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 57%.
P r z y k ł a d VII
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 600°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 69%.
P r z y k ł a d VIII
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 700°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 70%.
P r z y k ł a d IX
Do łódeczki kwarcowej odważono 1 g ditlenku tytanu modyfikowanego APTES zgodnie z procedurą przedstawioną w przykładzie II. Następnie łódeczkę umieszczono w piecu rurowym w temperaturze 800°C na 4 h. Reakcja odbywała się w atmosferze argonu, którego przepływ utrzymywano na poziomie 60 ml/min. Tak otrzymany proszek ucierano w moździerzu.
Aktywność fotokatalityczną otrzymanego materiału określono na podstawie efektywności rozkładu fenolu, zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie I. Po 120 minutach procesu stężenie fenolu zostało obniżone o 55%.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem polegający na zmieszaniu ditlenku tytanu z roztworem 3-aminopropylotriethosilanu w rozpuszczalniku organicznym, a następnie wygrzewaniu w temperaturze 100°C-200°C przez 12 godzin i suszeniu, znamienny tym, że po wygrzewaniu mieszaninę kalcynuje się w temperaturze od 400 do 800°C w atmosferze argonu, korzystnie argon, przy czym podczas wygrzewania mieszaninę poddaje się ciągłemu mieszaniu, zaś jako rozpuszczalnik stosuje się 98% etanol, przy czym modyfikuje się anatazowy ditlenkiem tytanu.
  2. 2. Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę poddaje się mieszaniu z prędkością 250 obr./min.
  3. 3. Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę suszy się w atmosferze powietrza.
  4. 4. Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę po kalcynacji odwirowano z prędkością 3000 obr./min.
PL423028A 2017-10-03 2017-10-03 Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem PL236825B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL423028A PL236825B1 (pl) 2017-10-03 2017-10-03 Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL423028A PL236825B1 (pl) 2017-10-03 2017-10-03 Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL423028A1 PL423028A1 (pl) 2019-04-08
PL236825B1 true PL236825B1 (pl) 2021-02-22

Family

ID=65992043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL423028A PL236825B1 (pl) 2017-10-03 2017-10-03 Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL236825B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL423028A1 (pl) 2019-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101606642B1 (ko) 고분자 물질을 이용하여 친수성 표면개질한 가시광 응답형 광촉매 및 이의 제조방법
Paula et al. Unraveling the photocatalytic properties of TiO2/WO3 mixed oxides
ES2725153T3 (es) Método de producción de polvo fotocatalítico que comprende dióxido de titanio y dióxido de manganeso activo bajo ultravioleta y luz visible
US20130334145A1 (en) Bismuth oxyhalide compounds useful as photocatalysts
JP5499442B2 (ja) 金属酸化物内包メソポーラスシリカカプセル
Janus et al. Preliminary studies of photocatalytic activity of gypsum plasters containing TiO 2 co-modified with nitrogen and carbon
KR20020092067A (ko) 금속이 첨가된 고활성 광촉매 산화티탄-졸 제조 방법
JP5627006B2 (ja) 光触媒およびその製造方法
JP2005231935A (ja) 酸化タングステン含有酸化チタンゾル及びその製造方法並びにコーティング剤及び光機能体
KR101570504B1 (ko) 염료 자가 흡착형 광촉매 필름 및 그의 제조방법
US7863215B2 (en) Photocatalyst, method for producing same, liquid dispersion containing photocatalyst and photocatalyst coating composition
Navío et al. ZrO2 SiO2 mixed oxides: surface aspects, photophysical properties and photoreactivity for 4-nitrophenol oxidation in aqueous phase
KR20160121852A (ko) 광촉매와 흡착제의 기능을 모두 가지는 다기능 구리-이산화티타늄-폴리우레탄 및 이의 제조 방법
PL236825B1 (pl) Sposób wytwarzania ditlenku tytanu modyfikowanego krzemem
RU2520100C1 (ru) Способ приготовления титаноксидного фотокатализатора, активного в видимой области спектра
KR20100109546A (ko) 산화티탄 및 그의 제조 방법
JP6628271B1 (ja) 光触媒粒子及びその製造方法、当該粒子を含む材料、並びに当該材料を含む製品
KR101206489B1 (ko) 가시광 응답형 아나타제-브루카이트 혼성형 이산화티탄 광촉매의 제조방법
CN108607549B (zh) 一种可见光催化剂Ag-H2Ti4O9及其制备方法和应用
JP3885248B2 (ja) 光触媒組成物
Paez et al. Preparation of Tio~ 2 sol-gel layers on glass
JP2005219966A (ja) 酸化チタン溶液の製造方法および酸化チタン溶液ならびに光触媒コーティング材料
CN121607168B (zh) F、Pd修饰单晶BiVO4光催化剂及其光催化降解草甘膦协同产H2O2中的应用
JP7416427B2 (ja) 自己洗浄コーティング
JP4033972B2 (ja) 錯体の製造方法