CZ2022339A3 - Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna - Google Patents

Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna Download PDF

Info

Publication number
CZ2022339A3
CZ2022339A3 CZ2022-339A CZ2022339A CZ2022339A3 CZ 2022339 A3 CZ2022339 A3 CZ 2022339A3 CZ 2022339 A CZ2022339 A CZ 2022339A CZ 2022339 A3 CZ2022339 A3 CZ 2022339A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
vanadium
mixture
titanium
stock solution
fibers
Prior art date
Application number
CZ2022-339A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ310089B6 (cs
Inventor
Jan Macák
Jan Dr. Ing. Macák
Veronika Čičmancová
Veronika Ing. Čičmancová
Luděk Hromádko
Luděk Ing. Hromádko
Stanislav Ĺ lang
Šlang Stanislav Ing., Ph.D.
Roman Bulánek
Bulánek Roman prof. Ing., Ph.D.
Original Assignee
Univerzita Pardubice
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 Univerzita Pardubice filed Critical Univerzita Pardubice
Priority to CZ2022-339A priority Critical patent/CZ310089B6/cs
Priority to PCT/CZ2022/050077 priority patent/WO2024037679A1/en
Publication of CZ2022339A3 publication Critical patent/CZ2022339A3/cs
Publication of CZ310089B6 publication Critical patent/CZ310089B6/cs

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/02—Preparation of spinning solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C04B35/62231—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres based on oxide ceramics
    • C04B35/62259—Fibres based on titanium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
    • B01J23/22—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00—Compounds of vanadium
    • C01G31/02—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62227—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres
    • C04B35/62231—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining fibres based on oxide ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/6325—Organic additives based on organo-metallic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63404—Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/6342—Polyvinylacetals, e.g. polyvinylbutyral [PVB]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63448—Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63488—Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether, polyethylene glycol [PEG], polyethylene oxide [PEO]
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3239—Vanadium oxides, vanadates or oxide forming salts thereof, e.g. magnesium vanadate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/449—Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5264—Fibers characterised by the diameter of the fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5284—Hollow fibers, e.g. nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

Je popsán způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5, při kterém se smíchá zásobní roztok vanadu s koncentrací vanadu 0,3 až 0,65 M, který obsahuje šťavelanový komplex čtyřmocného vanadu, a zásobní roztok titanu s koncentrací titanu 0,3 až 0,65 M, který obsahuje amonium bisoxaláto-peroxotitanát, čímž se vytvoří směs s atomárním poměrem vanadu a titanu 0,1:99,9 až 99,9:0,1. Poté se z této směsi připraví roztok pro zvlákňování, který obsahuje 55 až 80 hm.% směsi zásobního roztoku vanadu a titanu, 15 až 25 hm.% polyvinylpyrolidonu nebo 5 až 16 hm.% polyetylen glykolu nebo 7 až 15 hm.% směsi polyvinylpyrolidonu a polyetylen glykolu a 0 až 40 hm.% vody. Z tohoto roztoku se zvlákňováním vytvoří prekurzorní vlákna s průměrem 450 až 6200 nm, která se při teplotě 390 až 450 °C kalcinují po dobu 45 až 75 minut, za vzniku výše uvedených submikronových a/nebo mikronových vláken.

Description

Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiCh a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického oxidu titaničitého (T1O2) a krystalického oxidu vanadičného (V2O5).
Vynález se dále týká také submikronových a/nebo mikronových vláken připravených tímto způsobem.
Dosavadní stav techniky
Směsný materiál na bázi oxidu titaničitého (T1O2) a oxidu vanadičného (V2O5) (Ti-V-O) má na základě teoretických předpokladů, výpočtů a dílčích experimentálních studií obrovský potenciál hned v několika aplikacích. Klíčovou je zejména katalytická a fotokatalytická aktivita tohoto materiálu, která umožňuje jeho využití pro různé heterogenní katalytické a fotokatalytické procesy, případně v různých typech senzorů. Této aktivity se dosahuje díky specifické struktuře tohoto materiálu, kdy jsou v závislosti na množství jednotlivých oxidů uvnitř krystalové mříže T1O2 zakomponována vanadová centra a/nebo naopak uvnitř krystalové mříže V2O5 titanová centra. To způsobuje vznik nových energeticky výhodnějších hladin nosičů náboje, než je tomu u samotných oxidů jednoho typu, což přispívá ke zvýšení fotokatalytické aktivity a schopnosti pohlcovat světlo o širších vlnových délkách. Díky změnám v lokální struktuře materiálu, zejména náboji na povaze OH skupin, dochází ke zvýšení intrinsikální katalytické schopnosti. Poměr mezi centry vanadu a titanu je přitom možné ladit dle potřeby složením chemických roztoků použitých pro přípravu těchto materiálů.
Obvyklým způsobem pro přípravu nanostruktumích směsných materiálů Ti-V-O, byť nijak rozšířeným, je hydrotermální proces, při kterém se jeden z oxidů připojuje k druhému hydrotermální reakcí. Jeden z oxidů je buď připraven předem, nebo se oba oxidy připraví společně v jednom kroku [1 až 4],
Nevýhodou tohoto způsobu je, že při něm často dochází k aglomeraci vznikajících nanočástic a kvůli tomu je velmi obtížné ho aplikovat v průmyslovém měřítku.
Kromě toho jsou v literatuře popsány také různé varianty přípravy nanostruktumích směsných materiálů Ti-V-O pomocí elektrostatického zvlákňování. Do něj vstupuje obvykle roztok složený z organických prekurzorů obou kovů, takže vytvořená prekurzomí vlákna obsahují prekurzory obou oxidů, nebo se nejprve připraví (nano)vlákna jednoho oxidu a druhý oxid se na ně posléze nanese jiným způsobem [5 až 9], Nevýhodou je, že k těmto procesům se využívají toxická rozpouštědla, a také to, že kvůli použité technologii je možné je realizovat pouze v laboratorním měřítku.
V CN103706362A je popsán postup přípravy vláken T1O2/V2O5, u kterého se jako zdroj titanu použije tetrabutyl titanát (C16H40O4TÍ), jako zdroj vanadu acetoacetonát vanadu (VO(Acac)2) ajako nosný polymer polyvinylpyrolidon (PVP) o molekulové hmotnosti 1 300 000. Jako rozpouštědla se přitom použijí absolutní etanol a dimetyl acetamid. Roztok připravený smícháním zásobního roztoku titanu a zásobního roztoku vanadu s PVP se zvlákní elektrostatickým zvlákňováním. Při následné kalcinaci se připravená prekurzomí vlákna převedou na vlákna TÍO2/V2O5.
V CN109119636Aje popsána výroba nanovláken nitridů titanu a vanadu. Při ní se jako prekurzor titanu použije Ti(OC2H5)4, T1O2, TÍ4O7, Ti Cl·,. Ti Cl· nebo T1H4 a jako prekurzor vanadu VO(OC2H5)2, V(OC2H5)3, NH4VO3, NasVCfi, VCI2 nebo V2O5. Jako nosný polymer se použije
-1 CZ 2022 - 339 A3
PVP, jako rozpouštědlo alkohol (etanol). Prekurzomí roztok se zvlákní elektrostatickým zvlákňováním a připravená prekurzomí vlákna se následně podrobí kalcinaci v dusíkové atmosféře, při které se převedou na vlákna T1O2/V2O5.
Žádný z těchto postupů není vzhledem k použitým technologiím použitelný v průmyslovém měřítku; současně není žádný z nich vzhledem k používaným surovinám ekologický.
Cílem vynálezu je tak navrhnout způsoby přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5, který by odstranil nevýhody stavu techniky, a byl založený na použití chemicky inertních prekurzomích roztoků, které nezpůsobují korozi použitého zařízení, a díky tomu byl použitelný v průmyslovém měřítku
Kromě toho jsou cílem vynálezu také samotná submikronová a/nebo mikronová vlákna tvořená směsí T1O2 a V2O5 připravená tímto způsobem.
Seznam nepatentové literatury
[1] F.T. Gókdemir et al., Advances in Materials Science and Engineering, Volume 2014, 795384
[2] M. Radko et al., Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 132 (2018) 471-1480
[3] M. C. Carota et al, Journal of the European Ceramic Society 24 (2004) 1409-1413
[4] C.T. Kahattha et al, Proceeding of 2013 IEEE 5th International Nanoelectronics Conference (INEC), 193-196
[5] K. Zhao et al., Ceramics International 40 (2014)15335-15340
[6] X. Zhou et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 3 (2011) 3058-3063
[7] Y. Wang et al., Scientific Reports 6 (2016) 33092
[8] Q. Su et al., Journal ofPhysicsandChemistryofSolids74(2013)1475-1481
[9] M. Ghosh et al., ChemCatChem 10 (2018) 1-15
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu se dosáhne způsobem přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken o průměru 200 až 3000 nm tvořených směsí oxidu titaničitého (T1O2) a oxidu vanadičného (V2O5), při kterém se jako prekurzor T1O2 použije amonium bisoxaláto-oxotitanát (C4H11NO11TÍ), jako prekurzor V2O5 vanadičnan amonný (NH4VO3) a jako nosný polymer polyvinylpyrrolidon (PVP) s molámí hmotností 360 000 až 1 300 000 g/mol, polyetylén glykol (PEG) s molámí hmotností 200 000 až 700 000 g/mol nebo směs PVP a PEG v poměru 3:1 až 6:1, přičemž platí, že s rostoucí molámí hmotností nosného polymeru/polymerů klesá průměr připravených vláken. Jako rozpouštědlo pro přípravu zásobních roztoků titanu a vanadu a roztoku pro zvlákňování se pak použije voda, voda v kombinaci s kyselinou octovou, resp. kyselinou šťavelovou, peroxid vodíku, a případně etanol.
Zásobní roztok vanadu s koncentrací vanadu 0,3 až 0,65 M se připraví rozpuštěním vanadičnanu amonného ve směsi vody a kyseliny šťavelové (C2H2O4). Vanadičnan amonný v množství 4 až 15 hm. %, s výhodou 5 až 10 hm. % se přitom smíchá se směsí vody a kyseliny šťavelové, přičemž poměr vody a kyseliny šťavelové v této směsi je 1:1 až 6:1 a množství kyseliny šťavelové je minimálně dvojnásobkem molámí koncentrace vanadičnanu amonného. Takto vytvořená směs se
-2 CZ 2022 - 339 A3 ohřeje na teplotu 50 ± 5 °C a při ní se promíchává (s výhodou na vodní lázni) až do rozpuštění sraženiny, což je doprovázeno zmodráním. Poté se ohřeje na teplotu 60 ± 5 až 80 ± 5 °C, kdy dochází k redukci vanadičnanu amonného a tvorbě šťavelanového komplexu čtyřmocného vanadu doprovázeného uvolňováním CO2:
NH4VO3 + 4 C2H2O4 -> (NH4)2[(VO)2(C2O4)j] + 2 CO2 + 4 H2O
Po ukončení redukce, které je indikované ukončením uvolňování CO2 se takto vytvořený roztok zchladí (s výhodou volně) na pokojovou teplotu. Poté se do něj s výhodou přidá kyselina octová (CH3COOH) v množství 6 až 22 hm.%, která stabilizuje vytvořený šťavelanový komplex čtyřmocného vanadu, a případně i voda v množství do požadovaného objemu, přičemž celkový obsah vody v zásobním roztoku vanadu je až 85 hm.%, s výhodou 20 až 85 hm.%.
Zásobní roztok titanu s koncentrací titanu 0,3 až 0,65 M se připraví rozpuštěním amonium bisoxaláto-oxotitanátu v technickém peroxidu vodíku (s výhodou 30%). Poměr amonium bisoxaláto-oxotitanátu a peroxidu vodíku je přitom 1:2,5 až 1:4, s výhodou 1:3 až 1:3,5. Takto vytvořená směs se intenzivně míchá za zvýšené teploty (40 ± 5 °C) až do úplného rozpuštění bisoxaláto-oxotitanátu a vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Amonium bisoxalato-oxotitanát se přitom oxiduje peroxidem vodíku na amonium bisoxaláto-peroxotitanát za vzniku oranžovočerveného čirého roztoku. Po zchlazení roztoku na pokojovou teplotu (s výhodou volném) se do něj s výhodou přidá kyselina octová (CH3COOH) v množství 7 až 20 hm. %, která stabilizuje zásobní roztok titanu a současně má pozitivní vliv na uspořádání krystalů a tím i na velikost specifického povrchu vytvářených vláken, a případně i voda v množství do požadovaného objemu, přičemž celkový obsah vody v zásobním roztoku je až 80 hm. %, s výhodou 8 až 80 hm.%. Při vytváření zásobního roztoku titanu pro okamžitou spotřebu není přídavek kyseliny octové nutný. Alternativně je možné přidat kyselinu octovou a/nebo vodu do směsi amonium bisoxalátooxotitanátu v technickém peroxidu vodíku, před vytvořením roztoku. Na pořadí přidávaní jednotlivých složek nezáleží.
Takto připravené zásobní roztoky vanadu a titanu se smíchají dle požadovaného poměru titanu a vanadu ve výsledných submikronových nebo mikronových vláknech (0,1:99,9 atomárních až 99,9:0,1 atomárních). Poté se do takto připravené směsi zásobních roztoků přidá PVP s molámí hmotností 360 000 až 1 300 000 g/mol v množství 15 až 25 hm. % výsledného roztoku nebo PEG s molámí hmotností 200 000 až 700 000 g/mol v množství 5 až 16 hm. % výsledného roztoku nebo směs PVP a PEG v poměru 1:3 až 1:6 v množství 7 až 15 hm. % výsledného roztoku, a zbytek do 100 hm. % se doplní vodou. Na pořadí přidávání PVP a PEG přitom nezáleží. Takto vytvořená směs se následně promíchá až do vytvoření homogenního roztoku. Koncentrace polymeru/polymerů v tomto roztoku je přitom 5 až 25 hm. %; zásobní roztok titanu a vanadu pak společně představuji 55 až 80 hm. % tohoto roztoku. V případě potřeby se tento roztok doplní vodou do požadovaného objemu. Podíl vody je 0 až 40 hm. %.
Pro snížení povrchového napětí a snadnější iniciaci zvlákňování je možné do této směsi přidat na úkor vody etanol, a to v množství až 25 hm. %.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se následně zvlákní vhodnou technologií zvlákňování. Jako nejvhodnější se přitom jeví odstředivé zvlákňování, které nevyžaduje vysoké elektrické napětí a při kterém vznikají velké a snadno manipulovatelné chomáče prekurzomích vláken bez elektrického náboje, které se ukládají na kolektory, takže odpadá nutnost vlákna pracně sloupávat z podkladového materiálu (např. netkané textilie), jako je tomu např. při využití elektrostatického zvlákňování. Další výhodou odstředivého zvlákňování je, že má větší výtěžek vláken v čase než ostatní metody, jako např. elektrostatické zvlákňování, hydrotermální procesy, templating, tažení apod, a umožňuje připravit průmyslová množství materiálu v krátkém čase. Kromě této technologie však lze pro výrobu submikronových nebo mikronových vláken použít jakoukoliv další známou
-3 CZ 2022 - 339 A3 technologii pro přípravu submikronových nebo mikronových vláken, zejména elektrostatické zvlákňování.
Při vhodném nastavení podmínek odstředivého zvlákňování proudí do zvlákňovací komory vzduch s teplotou 25 až 45 °C a relativní vlhkostí na 15 až 40 % a zvlákňovací hlava se otáčí rychlostí 3000 až 15000/min, s výhodou 4500 až 9500/min.
Průměry prekurzomích vláken připravených odstředivým zvlákňováním dosahují cca 450 až 6200 nm.
Takto připravená prekurzomí vlákna se následně kalcinují, přičemž se z nich působením tepla odstraní jejich organické složky, amonium bisoxaláto-oxotitanát se přetvoří na krystalický T1O2 a vanadičnan amonný na krystalický V2O5, přičemž si tyto oxidy zachovávají vlákennou strukturu prekurzomích vláken a vytváří submikronová a/nebo mikronová vlákna, případně dutá, s průměrem v rozmezí 200 až 3000 nm. Kalcinace přitom může obecně probíhat v rozsahu teploty 390 až 450 °C, kdy dochází jak k rozkladu nosného polymeru(ů), tak i přeměně bisoxalátooxotitanátu a vanadičnanu amonného. Prekurzomí vlákna setrvají na kalcinační teplotě po dobu 45 až 75 minut. Výhodný nárůst teploty během kalcinace je přitom 0,5 až 5 °C/min.
Takto připravená submikronová a/nebo mikronová vlákna mají vysokou mechanickou integritu a excelentní textumí vlastnosti s jedinečnou porézní 3D stmkturou tvořenou krystaly V2O5 o velikosti až 20 nm doplněnými menšími a rovnoměrně rozloženými krystaly T1O2 - viz obr. 5 a 6, což jsou snímky submikronových vláken z transmisního elektronového mikroskopu, které ukazují rovnoměrné rozložení titanu a vanadu v submikronových vláknech podle vynálezu s poměrem Ti: V 90:10.
Takto připravená submikronová a/nebo mikronová vlákna mají díky své struktuře velký měrný povrch (až 100 m2/g), který je klíčový pro jejich aktivitu a reaktivitu v uvažovaných aplikacích.
V případě majority T1O2 ve směsi jsou krystaly V2O5 rovnoměrně rozložené v T1O2 matrici a naopak. Přitom lze očekávat, že oxidy jednoho typu jsou v malém množství jako dopant současně přítomné i v krystalové mříži oxidů druhého typu.
Při obsahu V2O5 vyšším než 20 hm. % pak díky větší velikosti krystalů V2O5 vznikají dutá vlákna - viz např. obr. 1 a obr. 2.
Objasnění výkresů
Na přiložených výkresech je na obr. 1 SEM snímek submikronových vláken tvořených směsi T1O2 a V2O5 s atomárním poměrem Ti a V 1:99 podle vynálezu při zvětšení 25 OOOkrát, na obr. 2 SEM snímek submikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5 s atomárním poměrem Ti a V 10:90 podle vynálezu při zvětšení 20 OOOkrát, na obr. 3 SEM snímek submikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5 s atomárním poměrem Ti a V 90:10 podle vynálezu při zvětšení 60 OOOkrát, a na obr. 4 SEM snímek submikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5 s atomárním poměrem Ti a V 99:1 podle vynálezu při zvětšení 500krát. Na obr. 5 a 6 jsou snímky submikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5 s atomárním poměrem Ti a V 90:10 z transmisního elektronového mikroskopu, které dokládají, že vlákna jsou složena z relevantních chemických prvků (Ti, V, O).
Příklady uskutečnění vynálezu
Níže je pro názornost uvedeno 11 konkrétních příkladů přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí T1O2 a V2O5 způsobem podle vynálezu. V příkladech 1 až 7
-4 CZ 2022 - 339 A3 jsou použité zásobní roztoky vanadu a titanu stejné koncentrace. V příkladech 8 až 11 jsou pak použité zásobní roztoky vanadu a titanu různé koncentrace. Vlákna byla v těchto příkladech před i po kalcinaci charakterizována pomocí elektronové mikroskopie. Obrazová analýza pro vyhodnocení průměru přitom byla provedena pomocí softwaru na minimálně 4 snímcích z elektronového mikroskopu pro každý vzorek s minimálním počtem měření n > 60.
Příklad 1
Do kádinky o objemu 50 ml se umístilo 2,5 g (5 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 10 g vody (20 hm. %) a 5,4 g (10,8 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 45 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 80 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2 (viz rovnice výše). Po ukončení uvolňování CO2 (cca po 1 hodině), což je znamením ukončení redukce, se tato směs nechala volně vychladnout na pokojovou teplotu. Takto připravený roztok se poté výplachy převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidaly 4 g (8 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH), a poté se k němu doplnila voda do celkové hmotnosti roztoku 50 g, tj. 28,1 g vody na celkových 38,1 g vody (tj. na 76,2 hm. %). Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,44 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 6 g (12 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ) a 20 g 30% (40 hm. %) technického peroxidu. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 40 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Poté se převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidaly 4 g (8 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH) a poté se doplnil 20 g (40 hm. %) vody do celkové hmotnosti roztoku 50 g. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,44 mmol/g.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 15 g zásobního roztoku titanu a 15 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 5 g (10 hm. %) etanolu, 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG), 10 g (20 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP) a 2,5 g (5 hm. %) vody. Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se následně promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 15 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 7,5 g prekurzomích vláken s průměrem 1095 ± 405 nm.
1,022 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 400 °C a setrvala na ní 45 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,054 g submikronových vláken s průměrem 629 ± 293 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 50:50.
Příklad 2
Postupem popsaným v příkladu 1 se připravily stejné zásobní roztoky vanadu a titanu.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 0,3 g zásobního roztoku titanu a 29,7 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 10 g (20 hm. %) etanolu, 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG) a 7,5 g (15 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP).
-5 CZ 2022 - 339 A3
Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 7000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota byla 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 6,9 g prekurzomích vláken s průměrem 1462 ± 538 nm.
0,472 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 0,5 °C/min zahřála na teplotu 390 °C, přičemž na této teplotě setrvala 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na TÍO2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,020 g submikronových vláken s průměrem 784 ±201 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 99:1 - viz obr. 1, na kterém je SEM snímek těchto vláken při zvětšení 25 OOOkrát. Z obr. 1 je patrné, že vytvořená submikronová vlákna byla dutá.
Příklad 3
Postupem popsaným v příkladu 1 se připravily stejné zásobní roztoky vanadu a titanu.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelily 3 g zásobního roztoku titanu a 27 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 10 g (20 hm. %) etanolu, 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG) (5 hm. %) a 7,5 g (15 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP). Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 7000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 20 %, teplota byla 30 °C. Zvlákňováním se připravilo 7,1 g prekurzomích vláken s průměrem 1205 ± 446 nm.
0,739 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 5 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 45 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidace vanadu na V2O5 arozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,053 g submikronových vláken s průměrem 487 ± 139 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 90:10 - viz obr. 2, na kterém je SEM snímek těchto vláken při zvětšení 20 OOOkrát. Z obr. 2 je patrné, že vytvořená submikronová vlákna byla dutá.
Příklad 4
Postupem popsaným v příkladu 1 se připravily stejné zásobní roztoky vanadu a titanu.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 27 g zásobního roztoku titanu a 3 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 8 g (16 hm. %) etanolu, 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG), 7,5 g (15 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP) a 2 g (4 hm. %) vody. Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 7000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %,
-6 CZ 2022 - 339 A3 teplota byla 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 6,8 g prekurzomích vláken s průměrem 1353 ± 396 nm.
0,838 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 0,5 °C/min zahřála na teplotu 450 °C, přičemž na této teplotě setrvala 75 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na TÍO2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,052 g submikronových vláken s průměrem 444 ± 106 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 10:90 - viz obr. 3, na kterém je SEM snímek těchto vláken při zvětšení 60 OOOkrát.
Příklad 5
Postupem popsaným v příkladu 1 se připravily stejné zásobní roztoky vanadu a titanu.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 29,7 g zásobního roztoku titanu a 0,3 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 5 g (10 hm. %) etanolu, 1,25 g (2,5 hm.%) polyethylen glykolu (PEG) , 7,5 g (15 hm.%) polyvinylpyrolidonu (PVP) a 6,25 g (12,5 hm.%) vody. Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 4 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota byla 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 6,5 g prekurzomích vláken s průměrem 1257 ± 530 nm.
0,725 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 1 °C/min zahřála na teplotu 420 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,046 g submikronových vláken s průměrem 612 ± 234 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 1:99 - viz obr. 4, na kterém je SEM snímek těchto vláken při zvětšení 500krát.
Příklad 6
Do kádinky o objemu 50 ml se umístilo 3,48 g (6,96 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 10 g (20 hm. %) vody a 7,56 g (15,12 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 45 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 80 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2 (cca po 1 hodině), což je znamení ukončení redukce se tato směs nechala volně vychladnout na pokojovou teplotu. Takto připravený roztok se poté výplachy převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidalo 5 g (10 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH) a poté se k němu doplnila voda do celkové hmotnosti roztoku 50 g, tj. 23,96 g vody na celkových 33,96 g (tj. na 67,92 hm. %) vody. Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,6 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 8,2 g (16,4 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ) a 27,3 g (54,6 hm. %) 30% technického peroxidu. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 35 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Poté se převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidalo 5 g (10 hm. %) kyseliny octové
-7 CZ 2022 - 339 A3 (CH3COOH) a poté se doplnil 9,5 g (19 hm. %) vody do celkové hmotnosti roztoku 50 g. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,6 mmol/g.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 27 g zásobního roztoku titanu a 3 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 5 g (10 hm. %) etanolu, 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG) a 10 g (20 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP) a 2,5 g (5 hm. %) vody. Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se následně promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 10 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 8,2 g prekurzomích vláken s průměrem 1145 ± 512 nm.
0,852 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 2 °C/min zahřála na teplotu 440 °C a setrvala na ní 75 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,083 g submikronových vláken s průměrem 653 ± 285 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 10:90. Na obr. 5 a 6 jsou snímky z transmisního elektronového mikroskopu, které ukazují rovnoměrné rozložení titanu a vanadu ve struktuře těchto vláken.
Příklad 7
Do kádinky o objemu 50 ml se umístilo 3,77 g (7,54 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 10 g vody (20 hm. %) a 8,19 g (16,38 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 55 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 80 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2 (cca po 1 hodině), což je znamením ukončení redukce, se tato směs nechala volně zchladnout na pokojovou teplotu. Takto připravený roztok se poté výplachy převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidalo 6 g (12 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH) a poté se k němu doplnila voda do celkové hmotnosti roztoku 50 g, tj. 22,04 g vody na celkových 32,04 g vody (tj. na 64,08 hm. %). Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,65 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 9 g (18 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ) a 30 g (60 hm. %) 30% technického peroxidu. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 45 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Poté se převedl do odměmé baňky o objemu 50 ml, kde se k němu přidalo 6 g (12 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH) a poté se doplnil vodou do celkové hmotnosti roztoku 50 g, tj. 5 g (10 hm. %) vody. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,65 mmol/g.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 28,5 g zásobního roztoku titanu a 1,5 g zásobního roztoku vanadu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 2,5 g (5 hm. %) polyethylen glykolu (PEG), 10 g (20 hm. %) polyvinylpyrolidonu (PVP) a 7,5 g (15 hm. %) vody. Na pořadí přidávání PEG a PVP nezáleží. Tato směs se následně promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 60 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone Gl. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 9 000/min, relativní vlhkost
-8 CZ 2022 - 339 A3 v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 7,9 g prekurzomích vláken s průměrem 1123 ± 476 nm.
1,062 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na TÍO2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,108 g submikronových vláken s průměrem 652 ± 305 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 5:95.
Příklad 8
Do kádinky o objemu 50 ml se umístil 1 g (5,1 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 12,5 g vody (63,6 hm. %) a 2,15 g (11 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 50 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 80 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2, což je znamením ukončení redukce, se tato směs nechala volně zchladnout na pokojovou teplotu. K takto připravenému roztoku se přidaly 4 g (20,4 hm. %) kyseliny octové (CHsCOOH), čímž se připravilo 19,6 g zásobního roztoku vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,4 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 0,6 g (6,25 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ), 2 g (20,8 hm. %) 30% technického peroxidu a 7 g (72,9 hm. %) vody. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 40 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,226 mmol/g.
Smícháním celé dávky 9,6 g zásobního roztoku titanu (2,17 mmol titanu) s 2 g zásobního roztoku vanadu (0,8 mmol vanadu) se připravila směs s atomárním poměrem vanadu a titanu 7,2:92,8. Takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 2,4 g (14,65 hm. %) etanolu a 2,4 g (14,65 hm. %) PVP. Tato směs se promíchala až do vytvoření homogenního roztoku. 70,7 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone G1. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 7 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 1,9 g prekurzomích vláken s průměrem 854 ± 394 nm.
0,513 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,033 g submikronových vláken s průměrem 405 ± 176 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 29,4:70,6.
Příklad 9
Do kádinky o objemu 50 ml se umístilo 2,5 g (10,92 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 12 g vody (52,4 hm. %) a 5,4 g (23,58 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 50 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 60 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2, což je znamením ukončení redukce se tato směs nechala volně zchladnout na pokojovou
-9 CZ 2022 - 339 A3 teplotu. K takto připravenému roztoku se přidaly 3 g (13,1 hm. %) kyseliny octové (CHiCOOH). Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,92 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 0,6 g (13,04 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ) a 2 g (43,48 hm. %) 30% technického peroxidu a 2 g (43,48 hm. %) vody. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 40 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Tímto se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,47 mmol/g.
Smícháním celé dávky 22,9 g zásobního roztoku vanadu (21,07 mmol vanadu) a 2,3 g zásobního roztoku titanu (1,08 mmol titanu) se připravila směs s atomárním poměrem vanadu a titanu 99,51:0,49. Takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 5 g (12,38 hm. %) etanolu a 10,2 g (25,25 hm. %) PVP a tato směs se promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 62,4 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone G1. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 7 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 25 %, teplota 30 °C. Zvlákňováním se připravilo 1,13 g prekurzomích vláken s průměrem 5126 ±.
0,401 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na TÍO2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,064 g mikronových vláken s průměrem 2062 ± 689 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 99,5:0,5.
Příklad 10
Do kádinky o objemu 50 ml se umístilo 2,5 g (10,12 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 13,8 g vody (55,87 hm. %) a 5,4 g (21,86 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 50 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 60 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2, což je znamením ukončení redukce se tato směs nechala volně zchladnout na pokojovou teplotu. K takto připravenému roztoku se přidaly 3 g (12,15 hm. %) kyseliny octové (CH3COOH). Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,86 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 1,2 g (13,04 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ), 4 g (43,48 hm. %) 30% technického peroxidu a 4 g (43,48 hm. %) vody. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 40 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,47 mmol/g.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelilo 24,3 g (20,90 mmol vanadu) zásobního roztoku vanadu a 4,8 g (2,26 mmol titanu) zásobního roztoku titanu a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidalo 10 g (23,53 hm. %) etanolu a 3,4 g (8 hm. %) PEG. Tato směs se následně promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 68,5 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone G1. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 3 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 0,67 g prekurzomích vláken s průměrem 1564 ± 538 nm.
- 10CZ 2022 - 339 A3
0,297 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na TÍO2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,055 g mikronových vláken s průměrem 1174 ± 405 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a Ti 97,9:2,1.
Příklad 11
Do kádinky o objemu 50 ml se umístil 1 g (9,1 hm. %) vanadičnanu amonného (NH4VO3), 7,5 g vody (68,29 hm. %) a 2,5 g (22,7 hm. %) kyseliny šťavelové (C2H2O4). Takto vytvořená směs se ohřála na teplotu 50 °C a při ní se promíchávala magnetickým míchadlem na vodní lázni až do rozpuštění sraženiny doprovázeného zmodráním (cca 30 minut). Poté se zahřála na teplotu 60 °C, přičemž probíhala redukce vanadičnanu amonného za uvolňování CO2. Po ukončení uvolňování CO2, což je znamením ukončení redukce se tato směs nechala volně zchladnout na pokojovou teplotu. Tím se připravil zásobní roztok vanadu s molámí koncentrací vanadu 0,78 mmol/g.
Do druhé kádinky o objemu 50 ml se umístilo 1,8 g (10,6 hm. %) amonium bisoxaláto-oxotitanátu (C4H11NO11TÍ), 6 g (35,3 hm. %) 30% technického peroxidu, 3 g (17,6 hm. %) kyseliny octové a 6,2 g (36,5 hm. %) vody. Takto vytvořená směs se zahřála na teplotu 40 °C a intenzivně se míchala magnetických míchadlem až do vzniku čirého roztoku peroxokomplexu. Poté se tento roztok nechal volně vychladnout na pokojovou teplotu. Tím se připravil zásobní roztok titanu s molámí koncentrací titanu 0,38 mmol/g.
Do kádinky o objemu 100 ml se přelila celá dávka 17 g zásobního roztoku titanu (6,46 mmol titanu) a 2,1 g zásobního roztoku vanadu (1,61 mmol vanadu) a takto vytvořená směs se míchala po dobu 12 hodin. Poté se k ní přidaly 4 g (14,87 hm. %) etanolu a 3,8 g (14,13 hm. %) polyethylen oxidu (PEG). Tato směs se následně promíchávala až do vytvoření homogenního roztoku. 71 hm. % tohoto roztoku bylo tvořeno zásobními roztoky titanu a vanadu.
Takto připravený roztok pro zvlákňování se zvláknil na laboratorním zařízení pro odstředivé zvlákňování Cyclone G1. Otáčky zvlákňovací hlavy byly nastaveny na 5 000/min, relativní vlhkost v komoře přístroje byla 15 %, teplota 40 °C. Zvlákňováním se připravilo 1,67 g prekurzomích vláken s průměrem 793 ± 254 nm.
1,289 g těchto prekurzomích vláken se následně vložilo do keramického kelímku. V něm se tato vlákna rychlostí 3 °C/min zahřála na teplotu 390 °C a setrvala na ní 60 minut. Přitom došlo k vyhoření polymerů, rozkladu šťavelanového komplexu vanadu, oxidaci vanadu na V2O5 a rozkladu amonium bisoxaláto-peroxotitanátu a oxidaci titanu na T1O2. Poté následovalo volné chladnutí na pokojovou teplotu. Výsledkem bylo 0,062 g submikronových vláken s průměrem 484 ± 183 nm tvořených směsí V2O5 a T1O2 s atomárním poměrem V a T 3:97.

Claims (8)

1:2,5 až 1:4, načež se takto vytvořená směs ohřeje na teplotu 40 ± 5 °C, při které se promíchává až do úplného rozpuštění amonium bisoxaláto-oxotitanátu, přičemž peroxid vodíku oxiduje amonium bisoxalato-oxotitanát na amonium bisoxaláto-peroxotitanát.
1.
Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického T1O2 a V2O5, vyznačující se tím, že se smíchá zásobní roztok vanadu s koncentrací vanadu 0,3 až 0,65 M, který obsahuje šťavelanový komplex čtyřmocného vanadu, a zásobní roztok titanu s koncentrací titanu 0,3 až 0,65 M, který obsahuje amonium bisoxaláto-peroxotitanát, čímž se vytvoří směs s atomárním poměrem vanadu a titanu 0,1:99,9 až 99,9:0,1, poté se do této směsi přidá polyvinylpyrolidon nebo polyetylén glykol nebo směs polyvinylpyrolidonu a polyetylén glykolu v poměru l:3až l:6a0až40 hm. % vody, čímž se připraví roztok pro zvlákňování, který obsahuje 55 až 80 hm. % směsi zásobního roztoku vanadu a titanu, 15 až 25 hm .% polyvinylpyrolidonu nebo 5 až 16 hm.% polyetylén glykolu nebo 7 až 15 hm.% směsi polyviny Ipyrolidonu a polyetylén glykolu a 0 až 40 hm.% vody, z takto vytvořeného roztoku pro zvlákňová ní se zvlákňováním vytvoří prekurzomí vlákna s průměrem 450 až 6200 nm, a tato prekurzomí vlá kna se při teplotě 390 až 450 °C kalcinují po dobu 45 až 75 minut, přičemž se jejich struktury vyhoří polymer(y), šťavelanový komplex čtyřmocného vanadu se rozloží a vytvořený vanad oxiduje na krystalický V2 O5, amonium bisoxaláto-peroxotitanát se rozloží a vytvořený titan oxiduje na krystalický T1O2, V2O5 a T1O2 zachovávají vlákennou strukturu prekurzomích vláken, čímž se vytváří submikronová a/nebo mikronová vlákna nebo dutá submikronová a/nebo mikronová vlákna nanovlákna tvořená směsí k rystalického T1O2 a krystalického V2O5 s průměrem 200 až 3000 nm, přičemž: - zásobní roztok vanadu obsahující šťavelanový komplex čtyřmocného vanadu se připraví smícháním vanadičnanu amonného s vodou a kyselinou šťavelovou, přičemž poměr vody a kyseliny šťavelové je 1:1 až 6:1 a množství kyseliny šťavelové je minimálně dvojnásobkem molámí koncentrace vanadičnanu amonného, přičemž koncentrace vanadičnanu amonného je 4 až 15 hm.%, načež se takto vytvořená směs ohřeje na teplotu 50 ± 5 °C, při které se promíchává až po rozpuštění sraženiny, a poté se ohřeje na teplotu 60 ± 5 °C až 80 ± 5 °C, při které se vanadičnan amonný redukuje za tvorby šťavelanového komplexu čtyřmocného vanadu a CO2;
- zásobní roztoku titanu obsahující amonium bisoxalátoperoxotitanát se připraví smícháním amonium bisoxaláto-oxotitanátu s technickým peroxidem vodíku v poměru
2. Způsob podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že do zásobního roztoku vanadu se po jeho připravení nebo během jeho přípravy přidá 6 až 22 hm. % kyseliny octové.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že do zásobního roztoku vanadu se po jeho připravení nebo během jeho přípravy přidá až 85 h m.% vody.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že do zásobního roztoku titanu se po jeho připravení nebo během jeho přípravy přidá 7 až 20 hm. % kyseliny octové.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že do zásobního roztoku titanu se po jeho připravení nebo během jeho přípravy přidá až 80 h m.% vody.
6. Způsob podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že do směsi zásobního roztoku vanadu a zásobního roztoku titanu přidá etanol v množství až 25 hm. %.
- 12CZ 2022 - 339 A3
7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že roztok pro zvlákňování se zvlákní odstředivým zvlákňováním.
8. Submikronová a/nebo mikronová vlákna připravená způsobem podle libovolného z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že mají průměr 200 až 3000 nm a jsou tvořená směsí krystalického oxidu 5 titaniěitého (T1O2) a krystalického oxidu vanadiěného (V2O5) s atomárním poměrem vanadu a titanu 0,1:99,9 až 99,9:0,1.
CZ2022-339A 2022-08-16 2022-08-16 Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna CZ310089B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-339A CZ310089B6 (cs) 2022-08-16 2022-08-16 Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna
PCT/CZ2022/050077 WO2024037679A1 (en) 2022-08-16 2022-08-18 A method for the preparation of submicron and/or micron fibers formed by a mixture of crystalline tio2 and v2o5 and the submicron and/ or micron fibers prepared by this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2022-339A CZ310089B6 (cs) 2022-08-16 2022-08-16 Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2022339A3 true CZ2022339A3 (cs) 2024-02-28
CZ310089B6 CZ310089B6 (cs) 2024-07-31

Family

ID=83691638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2022-339A CZ310089B6 (cs) 2022-08-16 2022-08-16 Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ310089B6 (cs)
WO (1) WO2024037679A1 (cs)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6399540B1 (en) * 1999-08-12 2002-06-04 Sumitomo Chemical Co., Ltd. Porous titania, catalyst comprising the porous titania
CZ308566B6 (cs) * 2014-06-27 2020-12-09 Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i. Způsob přípravy anorganických nanovláken, zejména pro použití jako heterogenní katalyzátory, a anorganická nanovlákna

Also Published As

Publication number Publication date
CZ310089B6 (cs) 2024-07-31
WO2024037679A1 (en) 2024-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Electrospinning: a simple and versatile technique for producing ceramic nanofibers and nanotubes
US8414806B2 (en) Membrane made of a nanostructured material
CN101781818B (zh) 稀土氟化物纳米纤维及其制备方法
KR100605006B1 (ko) 전기방사법으로 제조한 나노섬유의 탄소화에 의한 나노세공 분포를 갖는 활성탄소섬유의 제조방법
WO2014077508A1 (ko) 탄소나노섬유 복합체의 제조방법 및 이를 통해 제조된 탄소나노섬유 복합체
CN101239737B (zh) 具有分级结构的二氧化钛薄膜材料及其制备方法
JP4612287B2 (ja) 実質的にウイスカのない炭化ケイ素繊維およびその製造方法
WO2012058877A1 (zh) 类芬顿催化膜的制备方法
Qiu et al. Synthesis of titanium dioxide nanotubes from electrospun fiber templates
CZ2008278A3 (cs) Zpusob výroby anorganických nanovláken a/nebo nanovlákenných struktur obsahujících TiN, anorganická nanovlákna a/nebo nanovlákenné struktury obsahující TiN a použití techto nanovlákenných struktur
EP2103722B1 (en) Ceramic fiber and method for production of ceramic fiber
CZ2022339A3 (cs) Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených směsí krystalického TiO2 a V2O5 a tato submikronová a/nebo mikronová vlákna
US4064224A (en) Method of making fibrous alkali titanates
CN105088417B (zh) 一种金属氧化物宏观纤维及其制备方法
Tian et al. Hierarchical aligned ZnO nanorods on surface of PVDF/Fe2O3 nanofibers by electrospinning in a magnetic field
KR101007887B1 (ko) 2단계 열처리를 이용한 ＳｉＯ2-ＴｉＯ2계 복합무기섬유의 제조방법
JPS62223323A (ja) 酸化チタン繊維の製造法
US10655245B2 (en) Metal oxide macroscopic fiber and preparation method thereof
CN109868526B (zh) 一种锆-钇聚合物前驱体制备锆酸钇纳米纤维的方法
CN106835503A (zh) 一种柔性Pd/SiOC纳米纤维毡及其制备方法
KR101377344B1 (ko) 단일 노즐에 의한 고분자 혼합용액 전기방사를 이용한 금속산화물이 부착된 극미세 혼합 탄소 나노섬유의 제조방법
CZ2022340A3 (cs) Způsob přípravy submikronových a/nebo mikronových vláken tvořených krystalickým oxidem titaničitým, a submikronová a/nebo mikronová vlákna tvořená krystalickým oxidem titaničitým, připravená tímto způsobem
CN109750388A (zh) 一种缺陷型萤石相锆酸钆纤维的制备方法
WO2022096040A1 (en) Method for the preparation of submicron and / or micron crystalline tungsten oxide tubes, and submicron and/or micron crystalline tungsten oxide tubes prepared by this method
Liu et al. Morphology variation of nanofibers from controlling matter diffusion in calcination processes