DE102007052456A1 - Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln - Google Patents

Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln Download PDF

Info

Publication number
DE102007052456A1
DE102007052456A1 DE102007052456A DE102007052456A DE102007052456A1 DE 102007052456 A1 DE102007052456 A1 DE 102007052456A1 DE 102007052456 A DE102007052456 A DE 102007052456A DE 102007052456 A DE102007052456 A DE 102007052456A DE 102007052456 A1 DE102007052456 A1 DE 102007052456A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
titanium
silicon
oxide particles
chloride
chloride oxide
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007052456A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Binnewies
Sebastian Hein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Binnewies Michael Prof Dr rer nat
Hein Sebastian Dr
Original Assignee
Binnewies Michael Prof Dr rer nat
Hein Sebastian Dr
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 Binnewies Michael Prof Dr rer nat, Hein Sebastian Dr filed Critical Binnewies Michael Prof Dr rer nat
Priority to DE102007052456A priority Critical patent/DE102007052456A1/de
Publication of DE102007052456A1 publication Critical patent/DE102007052456A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/003—Titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08—Compounds containing halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C01P2004/32—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C01P2004/52—Particles with a specific particle size distribution highly monodisperse size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

Beschrieben werden reaktive, funktionalisierbare Titansiliciumchloridoxid-Partikel, deren optische und photokatalytische Eigenschaften durch das Titan : Silicium-Verhältnis eingestellt werden können, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Partikel. Die Reaktivität der Partikel steht im Zusammenhang mit dem Chlorgehalt, wobei die Chlor-Atome bevorzugt an der Oberfläche der Partikel gebunden sind und leicht durch andere, bevorzugt organische, Reste ersetzt werden können.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Partikel, die aus Silicium-, Titan-, Sauerstoff- und Chloratomen bestehen, deren besondere, durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren bedingte Eigenschaften, sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Titan(IV)-oxid, TiO2, und Silicium(IV)-oxid, SiO2, sind im thermodynamischen Gleichgewicht im festen Zustand nicht miteinander mischbar, sie bilden ein eutektisches System mit einer Mischungslücke, die sich über den gesamten Bereich der Zusammensetzung von 0% bis 100% erstreckt.
  • Titan(IV)-oxid ist ein großtechnisch hergestelltes Produkt, das eine vielfache Verwendung findet, beispielsweise als Pigment, UV-Absorber oder Photokatalysator. Es tritt in den kristallinen Modifikationen Rutil, Anatas und Brookit auf. Die Absorptionseigenschaften und die photokatalytischen Eigenschaften sind über grundlegende physikalische Gesetzmäßigkeiten miteinander verknüpft. Die photokatalytischen Eigenschaften können zum Beispiel bei der Abgasreinigung von Nutzen sein. Für die Anwendung von Titan(IV)-oxid als UV-Schutzmittel beispielsweise in Kosmetika können die photokatalyischen Eigenschaften jedoch sehr störend sein: Häufig werden Titan(IV)-oxid-Partikel als Bestandteil in anorganisch/organischen Kompositen eingesetzt, wobei bei Sonneneinstrahlung oder Einstrahlung eines künstlichen Lichts die photokatalytischen Eigenschaften dahingehend wirksam werden können, dass die organische Matrix einer partiellen Zersetzung oder Oxidation unterliegt und die gewünschten Eigenschaften des Kompositmaterials ganz oder teilweise verloren gehen. Dieser unerwünschte Effekt tritt insbesondere dann auf, wenn die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts so niedrig ist, dass es zu einer Anregung von Elektronen vom Valenz- in das Leitungsband kommt. Es besteht also ein Bedarf, die photokatalytischen Eigenschaften von Titan(IV)-oxid gezielt steuern zu können.
  • Ein grundsätzliches Problem bei anorganisch/organischen Kompositmaterialien besteht darin, dass die Wechselwirkungen zwischen der organischen Matrix und den eingebetteten anorganischen Partikeln häufig zu gering sind, um beispielsweise einen mechanisch stabilen Verbund zu ergeben. Eine dem Stand der Technik entsprechende Lösung dieses Problems besteht in der Modifizierung der Oberflächen der anorganischen Partikel, bevorzugt durch ein geeignetes Silanisierungsreagenz. Hierfür geeignete Silanisierungsreagenzien sind bevorzugt Alkoxysilane oder Chlorsilane, die kommerziell in beträchtlicher Auswahl erhältlich sind, jedoch einen recht hohen Preis haben, sodass ihre Anwendungsmöglichkeiten eingeschränkt sind. Dieses grundsätzliche Problem bei anorganisch/organischen Kompositmaterialien betrifft auch Materialien, die Titan(IV)-oxid-Partikel oder auch Kieselsäure-Partikel als anorganischen Bestandteil enthalten.
  • Die erfindungsgemäßen Partikel stellen für beide genannten Unzulänglichkeiten eine Verbesserung bereit, indem zum Einen das optische Absorptionsverhalten von Titan(IV)-oxid beeinflusst werden kann und zum Anderen die Oberfläche der Partikel mit einem einfachen und kostengünstigen Verfahren in der Weise modifiziert werden kann, sodass die genannten Probleme bei der Wechselwirkung zwischen den anorganischen Partikeln und der organischen Matrix vollständig oder teilweise gelöst werden können.
  • Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung der Partikel
  • Die Partikel werden bevorzugt in einem Heißwandreaktor hergestellt, indem ein Dampf, bestehend aus Silicium(IV)-chlorid, Titan(IV)-chlorid und Sauerstoff, dem zusätzlich weitere Gase, bevorzugt Argon, beigemischt sein können, durch ein erhitztes Rohr aus einem geeigneten keramischen Material oder Glas geleitet wird. Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt zwischen 800°C und 1100°C. Die von uns verwendete Apparatur zur Herstellung der erfindungsgemäßen Partikel ist in 1 schematisch dargestellt.
  • Hinsichtlich des Einflusses der Syntheseparameter auf die Produkteigenschaften gilt – insbesondere bei Verwendung einer Apparatur gemäß 1 (siehe dazu die Figurenbeschreibung weiter unten) – das Folgende:
  • a) Reaktionstemperatur
  • Die Reaktionstemperatur hat einen erheblichen Einfluss, sie muss mindestens 800°C betragen. Bei einer Erhöhung der Temperatur werden zunehmend Teilchen mit geringerem Durchmesser gebildet.
  • b) Volumenstromanteile der an der Synthese beteiligten gasförmigen Ausgangsstoffe
  • Der Chlorgehalt der erfindungsgemäßen Partikel ist eng verknüpft mit deren Siliciumgehalt, dieser wiederum mit dem Volumenstromanteil an Silicium(IV)-chlorid in der zur Reaktion gebrachten Gasmischung. Generell gilt, dass der Chloranteil umso höhere Werte erreichen kann je höher der Siliumanteil ist. Der Chloranteil in den Partikeln beträgt bei der Verwendung der in 1 dargestellten Apparatur bevorzugt zwischen 3 und 23 Gew.-% Cl. Desweiteren wird die Teilchengröße durch die Volumenstromanteile der an der Synthese beteiligten gasförmigen Ausgangsstoffe beeinflusst. Generell gilt, dass die Teilchen umso größer werden je höher der Siliciumanteil ist. Die Teilchengrößen betragen bei Verwendung der in 1 dargestellten Apparatur bevorzugt zwischen 20 nm und 2000 nm.
  • c) Verweilzeit
  • Die Verweilzeit des Reaktionsgases im Reaktor beträgt bevorzugt zwischen 2 und 100 s.
  • d) Material des Strömungsrohres
  • Auch das Material und die Oberflächenbeschaffenheit des Strömungsrohres üben einen Einfluss auf verschiedene Produkteigenschaften aus. Bei der Verwendung von Strömungsrohren aus keramischen Materialien werden im Gegensatz zu Strömungsrohren aus Quarzglas bei sonst gleichen Synthesebedingungen erfindungsgemäße Titansiliciumchloridoxid-Partikel erhalten, deren Chlorgehalte und Primärpartikeldurchmesser zum Teil erheblich reduziert sind. Keramische Materialien können die Synthese katalysieren, so dass die Reaktion bei tieferer Reaktionstemperatur ablaufen kann.
  • e) Ausrichtung des Strömungsrohres
  • Die Ausrichtung des Reaktors bzw. des Strömungsrohres kann vertikal, horizontal oder auch in einem beliebigen Winkel geneigt sein. Eine vertikale Ausrichtung hat positive Auswirkungen auf den kontinuierlichen Produktionsprozess, da Ablagerungen vollständig oder teilweise unterbunden werden.
  • Der Fachmann kann bei Wahl einer anderen Reaktionsapparatur die entsprechende Abhängigkeit der Produkteigenschaften von den Syntheseparametern ermitteln.
  • Beispiele für erfindungsgemäße Titansiliciumchloridoxid-Partikel (im agglomerierten Zustand) sind in den 2 und 3 dargestellt (siehe dazu die Figurenbeschreibung weiter unten).
  • In Tabelle 1 sind einige Eigenschaften der erfindungsgemäßen Partikel beschrieben. Tabelle 1: Produkteigenschaften
    Eigenschaften erfindungsgemäße Titansiliciumchloridoxid-Partikel als Primärteilchen
    Primärteilchenmorphologie Sphärisch bis kristallähnlich je nach Siliciumanteil
    Kristallinität Röntgenamorph bis röntgenkristallin, je nach Siliciumanteil
    Primärteilchendurchmesser d in nm 20–2000
    Primärteilchengrößenverteilung eng (Teilchengröße weicht zu 95% max. +/–30% vom Partikeldurchmessermedian ab)
    Struktur der Agglomerate kettenförmig bis netzwerkartig
    Zusammensetzung Ti1-xSixO2-yCl2 (0 ≤ x ≤ 1, 0,01 ≤ y ≤ 0,17)
    Chlorgehalte w (Cl) in Gew.-% bevorzugt 3 bis 23
    spezifische Oberfläche in m2/g (DIN bevorzugt im Bereich um 650 66131: 1993–07)
  • Zusammensetzung und Größe der erfindungsgemäßen Primärpartikel Die Partikel bestehen aus Titan-, Silicium-, Sauerstoff-, und Chloratomen. Die Anteile dieser Atome können über die Zusammensetzung des zur Reaktion gebrachten Reaktionsgases gesteuert werden. Allgemein lässt sich sagen, dass das Verhältnis zwischen Titan und Silicium jeden beliebigen Wert annehmen kann. Der Chloranteil ist mit dem Siliciumanteil korreliert und kann umso höher sein, je höher der Siliciumanteil ist. Der Chloranteil hängt auch von der Größe der durch das erfindungsgemäße Verfahren gebildeten Primärpartikel ab. Es können bei der Verwendung der in 1 dargestellten Apparatur Werte von maximal 23 Gew.-% erreicht werden. Eine Übersicht über den Zusammenhang zwischen einigen Reaktionsparametern und der Partikelzusammensetzung ist an einigen ausgewählten Beispielen in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
    Dampfdruck von TiCl4 in mbar Volumenstrom Ar(TiCl4) in L/h Dampfdruck von SiCl4 in mbar Volumenstrom Ar(SiCl4) in L/h Volumenstrom O2 in L/h Zusammensetzung
    303 1,7 293 5 4 Ti0,01Si0,99O1,905Cl0,19
    303 4,3 293 2,3 4 Ti0,06Si0,94O1,855Cl0,29
    303 5,9 293 0,8 4 Ti0,18Si0,82O1,88Cl0,24
    303 10,5 293 1,7 8 Ti0,23Si0,77O1,965Cl0,07
    303 11 293 1,2 8 Ti0,37Si0,63O1,945Cl0,11
    303 6 293 0,2 4 Ti0,53Si0,47O1,955Cl0,09
    303 11 96 0,8 8 Ti0,7Si0,3O1,97Cl0,06
  • Kristallinität
  • Der röntgenographisch zu beobachtende Ordnungsgrad der erfindungsgemäßen Partikel steigt mit steigendem Titananteil. In 6 sind die Pulverdiffraktogramme ausgewählter erfindungsgemäßer Partikelproben dargestellt. Mit steigendem Titananteil werden in zunehmendem Maße Röntgenreflexe sichtbar, die der Titan(IV)-oxid-Modifikation Anatas zuzuordnen sind.
  • Optisches Verhalten und photokatalytische Aktivität der erfindungsgemäßen Partikel
  • An Partikeln ausgewählter Zusammensetzungen wurde das optische Absorptions- bzw. Remissionsverhalten untersucht. In 4 sind beispielhaft die optischen Spektren einiger mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Partikelchargen dargestellt. Der Fachmann erkennt, dass die Absorptionskanten mit steigendem Siliciumgehalt der Partikel zu immer kürzeren Wellenlängen verschoben wird. Physikalische Mischungen aus Titan(IV)-oxid und Silicium(IV)-oxid oder auch nach verschiedenen Verfahren hergestellten Kieselsäuren zeigen diese Verschiebung nicht, was als Beweis dafür gewertet werden muss, dass es sich bei den erfindungsgemäßen Partikeln um chlorhaltige Mischphasen zwischen Silcium(IV)-oxid und Titan(IV)-oxid handelt. Aus den optischen Spektren lassen sich die Bandlücken ermitteln, die direkt mit der photokatalytischen Aktivität im Zusammenhang stehen. In 5 sind die Bandlücken der erfindungsgemäßen Partikel als Funktion des Titananteils dargestellt (100·x(Si) + 100·x(Ti) = 100%). Für den Fachmann nicht unerwartet ist der nichtlineare Zusammenhang. Der flache Kurvenverlauf bei hohen Titananteilen ermöglicht eine sehr feine Einstellung der Bandabstandes durch eine Variation des Siliciumgehalts der erfindungsgemäßen Partikel.
  • Anatas ist dem Fachmann bekannt als ein photokatalytisch aktiver Stoff. In diesem Zusammenhang wurde untersucht, ob und inwieweit auch die erfindungsgemäßen Partikel unterschiedlicher Zusammensetzung eine photokatalytische Aktivität zeigen. Es wurde die Zersetzung von Dichloressigsäure in einer wässerigen Suspension der Partikel unter Bestrahlung mit UV-Licht der Wellenlänge 320 nm nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren untersucht. Tabelle 3 gibt eine Übersicht über die Ergebnisse dieser Untersuchungen. Tab. 3: Übersicht über die photokatalytische Aktivität
    Probe* Lage der UV-Kante in nm photokatalytische Aktivität
    SiO2 258 nein
    Si0,88Ti0,12O2 290 nein
    Si0,63Ti0,37O2 320 ja
    Si0 , 3Ti0 , 7O2 330 ja
    TiO2 360 ja
  • * Die Messungen erfolgten in wässeriger Suspension, welche bewirkt, dass die Titansiliciumchloridoxid-Partikel einer partiellen Hydrolyse unterliegen, wodurch der Chlorgehalt stark verringert wird. Typischer Restchlorgehalt ist 0,03%.
  • Der Fachmann erkennt, dass die erfindungsgemäßen Partikelchargen, die bei der eingestrahlten Wellenlänge absorbieren, auch photokatalytisch aktiv sind, die deren Absorptionskante unterhalb 320 nm liegt, hingegen nicht. Somit hat der Gehalt an Silicium insofern einen Einfluss auf die photokatalytische Aktivität, als er es ermöglicht, die Absorptionskante aus dem für die photokatalytische Aktivität erforderlichen Wellenlängenbereich heraus zu schieben.
  • Aufgrund der besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Partikel, kann die photokatalytische Eigenschaft der erfindungsgemäßen Partikel also gezielt beeinflusst werden. Dies wird durch eine Veränderung der Absorptions- bzw. Reflexions-Eigenschaften der Partikel möglich. Diese wiederum gelingt durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Partikel, das es gestattet, Partikel mit Zusammensetzungen zu erzeugen, die im thermodynamischen Gleichgewicht nicht beobachtet werden können. Es gelingt, Partikel Zusammensetzungen zu erzeugen, die durch die Formel Ti1-xSixO2-yCl2y beschrieben werden können, wobei x jeden Zahlenwert zwischen null und eins annehmen kann. Der Zahlenwert von y steht mit dem Zahlenwert von x in einem Zusammenhang derart, dass y umso größere Werte annehmen kann, je größer der Zahlenwert von x ist. Für x gilt: 0 ≤ x ≤ 1; für y gilt: 0,01 ≤ y ≤ 0,17.
  • Modifizierbarkeit der erfindungsgemäßen Partikel
  • Das Chlor in den erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikeln befindet sich insbesondere an der Oberfläche der Teilchen (einschließlich der Poren) und bevorzugt an den Siliciumatomen. Da die chemische Bindung zwischen Silicium und Chlor besonders reaktiv ist, können die Chloratome auf besonders einfache Weise (vollständig oder teilweise) durch andere funktionelle Gruppen, bevorzugt durch organische Reste, substituiert werden.
  • Bevorzugt ist dabei ein Verfahren, in dem zum Substituieren des Chlors ein Stoff eingesetzt wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: H2O, R-OH, R2NH, R2PH, R-Mg-X, Li-R und LiAlH4, mit R = gesättigter oder ungesättigter organischer Rest und X = Halogen. Im Hinblick auf die Substitution der Chloratome durch andere Gruppen gilt das in der Schutzrechtsanmeldung EP 1526115-A1 Beschriebene.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
  • Es stellen dar:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Versuchsreaktors zur Herstellung erfindungsgemäßer Titansiliciumchloridoxid-Partikel;
  • 2 ein detailliertes SEM-Bild von erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikeln;
  • 3 ein detailliertes SEM-Bild von erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikeln;
  • 4 UV/Vis-Spektren von ausgewählten erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikeln;
  • 5 Graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Bandlücke und der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikel;
  • 6 XRD-Aufnahmen von ausgewählten erfindungsgemäßen Titansiliciumchloridoxid-Partikeln.
  • Die in 1 schematisch dargestellte Apparatur zur Herstellung erfindungsgemäßer Titansiliciumchloridoxid-Partikel umfasst eine Einlassöffnung 1 für die Sauerstoffzufuhr, Einlassöffnungen 3 für die Argonzufuhr, Absperrhähne 5, einen Absperrhahn zur Regulation der Sauerstoffzufuhr 5a, zwei Absperrhähne zur Regelung der Argonzufuhr 5b und 5c, zwei Kryostatkreisläufe 7 zur Thermostatisierung der flüssigen Precursor SiCl4 in einem Speicher 17 und TiCl4 in einem Speicher 18, eine Sauerstoffzuleitung 21, zwei Argon-Zuleitungen 23, zwei Argonumgehungsleitungen 20, zwei beheizbare Leitungen für die jeweiligen Gemische aus SiCl4/Ar und TiCl4/Ar 19, ein beheizbares Strömungsrohr 9, einen Röhrenofen 11 zur Beheizung des Strömungsrohres 9, einen Vorlagekolben 13 zur Aufnahme des Reaktionsproduktes, eine Abluftleitung 25, einen Absperrhahn 5d zur Regulation der Abluft, und einen Glasschieber 15 zum Abstreifen anhaftender erfindungsgemäßer Partikel aus dem Strömungsrohr 9.
  • Die Zufuhr des Sauerstoffes wird über den Absperrhahn 5a geregelt. Die Zuführungen des Argons werden über die Absperrhähne 5b und 5c geregelt. Das über Hahn 5b in die Versuchsapparatur einströmende Argon strömt durch die Argonzuleitung 23 in den mit SiCl4 bestückten Speicher 17, dort erfolgt eine (wenigstens teilweise) Sättigung des Argongases mit SiCl4. Das über Hahn 5c in die Versuchsapparatur einströmende Argon strömt durch die Argonzuleitung 23 in den mit TiCl4 bestückten Speicher 18, dort erfolgt eine (wenigstens teilweise) Sättigung des Argongases mit TiCl4 Nach Verlassen des Speichers 17 strömt das wenigstens teilweise mit SiCl4 gesättigte Argon in die Leitung für das SiCl4/Ar-Gemisch 19. Nach Verlassen des Speichers 18 strömt das wenigstens teilweise mit TiCl4 gesättigte Argon in die Leitung für das TiCl4/Ar-Gemisch 19.
  • Die Zufuhr des Sauerstoffs wird über den Absperrhahn 5a geregelt. Der in die Versuchstemperatur einströmende Sauerstoff strömt durch die Sauerstoffzuleitung 21 bis zu der Stelle, wo sich diese Leitung mit den Leitungen für das SiCl4/Ar-Gemisch und das TiCl4/Ar-Gemisch 19 vereinigt. Dort mischt sich das Argongas mit dem SiCl4/Ar-Gemisch und dem TiCl4/Ar-Gemisch und strömt mit diesen in das Strömungsrohr 9 ein. Das Strömungsrohr 9 wird durch den Röhrenofen 11 auf der gewünschten Reaktionstemperatur (etwa 1000°C) gehalten. Innerhalb des Strömungsrohres findet die Reaktion zwischen O2, SiCl4 und TiCl4 statt. Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches innerhalb des Strömungsrohres kann u. a. über die Volumenströme der Gase Sauerstoff und Argon geregelt werden. Der das Reaktionsprodukt tragende Gasstrom verlässt das Strömungsrohr 9 und tritt in den Vorlagekolben 13 ein. Dort lagert sich das Reaktionsprodukt, d. h. Titansiliciumchloridoxid-Partikel, ab. Der resultierende Gasstrom (chlorhaltig) verlässt die Apparatur über die Abluftleitung 25, geregelt durch den Absperrhahn 5d. Das Reaktionsprodukt kann aus der Vorlage entnommen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1526115- A1 [0024]

Claims (9)

  1. Titansiliciumchloridoxid-Partikel, dadurch gekennzeichnet, dass sie a) ein beliebig einstellbares Titan/Silicium-Verhältnis aufweisen und b) zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass sie eine reaktive Oberfläche aufweisen, wobei die Reaktivität durch Silicium/Chlor-Bindungen hervorgerufen wird. Letztere gestatten eine Substitution durch andere, bevorzugt organische funktionelle Gruppen, wodurch die Oberflächeneigenschaften der erfindungsgemäßen Partikel auf einfache Weise verändert werden können.
  2. Vielzahl funktionalisierbarer Titansiliciumchloridoxid-Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser von mehr als 95% der einzelnen in der Vielzahl enthaltenen Titansiliciumchloridoxid-Partikel um maximal +/–30% vom Partikeldurchmessermedian abweicht.
  3. Vielzahl funktionalisierbarer Titansiliciumchloridoxid-Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen in der Vielzahl enthaltenen Titansiliciumchloridoxid-Partikel Titan(IV)-oxid in der Modifikation Anatas enthalten, wobei die Kristallinität mit steigendem Titangehalt zunimmt.
  4. Verfahren zur Herstellung von Titansiliciumchloridoxid-Partikeln nach Anspruch 1, oder einer Vielzahl von Titansiliciumchloridoxid-Partikeln nach Anspruch 2 oder 3, umfassend den Schritt: Umsetzen eines Gemischs von Titanchlorid und Siliciumtetrachlorid oder einer Verbindung der allgemeinen Formel SiyOy-1Cl(2y+2) (mit y ≤ 4) mit Sauerstoff unter Bedingungen, die eine Reaktion der beiden Substanzen miteinander ermöglichen und die bedingen, dass das dabei entstehende Reaktionsprodukt zu mehr als 99 Atom-% aus Titan, Silicium, Chlor und Sauerstoff besteht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzen innerhalb eines Heißwandströmungsreaktors erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsrohr des Heißwandströmungsreaktors aus Quarzglas oder keramischen Materialien besteht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsetzen unter Verwendung eines Schutzgases erfolgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas Argon ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung (Ti, Si, O, Cl) und/oder die spezifische Oberfläche und/oder die Partikelgröße und/oder die Kristallinität des Titansiliciumchloridoxid-Partikels über einen oder mehrere der Parameter (a) Reaktionstemperatur (b) Stoffmengenverhältnisse n(SiCl4):n(O2), n(TiCl4):n(O2) beim Umsetzen (c) Material des Strömungsrohres und (d) Ausrichtung des Strömungsrohres gesteuert werden.
DE102007052456A 2007-11-02 2007-11-02 Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln Withdrawn DE102007052456A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007052456A DE102007052456A1 (de) 2007-11-02 2007-11-02 Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007052456A DE102007052456A1 (de) 2007-11-02 2007-11-02 Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007052456A1 true DE102007052456A1 (de) 2009-05-07

Family

ID=40514326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007052456A Withdrawn DE102007052456A1 (de) 2007-11-02 2007-11-02 Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007052456A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526115A1 (de) 2003-10-23 2005-04-27 Universität Hannover Funktionalisierte Kieselsäure-Partikel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526115A1 (de) 2003-10-23 2005-04-27 Universität Hannover Funktionalisierte Kieselsäure-Partikel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10392330C5 (de) Verfahren zur Herstellung eines oberflächenaktivierten Titanoxidprodukts und zur Verwendung desselben in Wasseraufbereitungsverfahren
EP1776424B1 (de) Verfahren zur nachbehandlung von titandioxid-pigmenten
EP3405433B1 (de) Verfahren zur herstellung einer modifizierten fällungskieselsäure
DE102005046263A1 (de) Verfahren zur Herstellung oberflächenmodifizierter nanopartikulärer Metalloxide, Metallhydroxide, und/oder Metalloxidhydroxide
EP3080207B1 (de) Calciumphosphat-haltige titandioxid-kompositpigmente und verfahren zu ihrer herstellung
DE102006020993B4 (de) Photokatalysator und seine Verwendung
CH688376A5 (de) Verfahren zur Herstellung von poroesen und kugelfoermigen Siliciumdioxid- und Silicatgranulaten.
DE102004037271A1 (de) Witterungsstabiles Titandioxid-Pigment und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69936077T2 (de) Feines hydrophobes Titanoxidpulver und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3800564C1 (de)
DE2835880A1 (de) Verfahren zur herstellung von titandioxidpigmenten mit hoher wetterbestaendigkeit
EP2683776B1 (de) Titandioxid-pigmente und herstellungsverfahren dafür
EP2882689B1 (de) Eisen-silicium-oxidpartikel mit verbesserter aufheizgeschwindigkeit
DE2333068A1 (de) Verfahren zur herstellung neuer pulverfoermiger zeolithischer molekularsiebe und verwendung
WO2014187646A1 (de) Kupferoxid-siliciumdioxid-komposit
DE112011103630T5 (de) Synthese von Natriumtitanat
DE102004024500A1 (de) Flammenhydrolytisch hergestelltes Silicium-Titan-Mischoxidpulver
EP3025699A1 (de) Verwendung von Silicium enthaltenden Partikeln zum Schutz von technischen Materialien vor UV-Strahlung
CN110139829A (zh) 聚铝盐及其在制备高纯度胶体铝-二氧化硅复合颗粒中的用途和沸石
DE102007052456A1 (de) Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung Titansiliciumchloridoxid-Partikeln
EP2727966A1 (de) Pigment mit photokatalytischer Aktivität, Verfahren zu dessen Herstellung und Beschichtungsmittel
DE102007053140A1 (de) Eigenschaften und Verfahren zur Herstellung von Kern/Mantel-Partikeln bestehend aus einem Kern aus Titan(IV)-oxid und einem Mantel aus einer Silicium/Sauerstoff/Chlor-Verbindung
DE102011017090B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Photokatalysators auf Basis von Titandioxid
EP3580173B1 (de) Verfahren zur herstellung von hochdispersem siliciumdioxid
DE102014113411A1 (de) Anorganische, Silica-basierte Feststoff-Schaumpartikel mit geschlossenen Innenporen, ihre Herstellung und ihre Verwendung als Füll- oder Speicherstoff

Legal Events

Date Code Title Description
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8139 Disposal/non-payment of the annual fee