DE10258373A1

DE10258373A1 - Herstellung magnetischer Titandioxidpartikel

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Publication number: DE10258373A1
Application number: DE10258373A
Authority: DE
Inventors: Olaf Dr. Lammerschop; Thorsten Dr. Wind; Mustapha Benomar; Uwe Werner
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Also published as: WO2004052533A1; AU2003283423A1

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Partikeln mit einem magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Trägerkern, der von einer Titandioxidschicht umgeben ist, wobei man zunächst auf einen magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Trägerkern eine Titandioxidschicht aufbringt und anschließend die so erhaltenen titandioxidbeschichteten Partikel einer Nachbehandlung unterzieht, wobei die Nachbehandlung darin besteht, die titandioxidbeschichteten Partikel einem elektromagnetischen und/oder magnetischen Feld auszusetzen. Die auf diese Weise erhältlichen Partikel eignen sich insbesondere für den photokatalytischen Abbau bzw. die photokatalytische Mineralisierung von organischen Bestandteilen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Titandioxidpartikel sowie ihre Herstellung und Verwendung.
Insbesondere betrifft vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Partikeln mit einem magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Trägerkern, der im wesentlichen vollständig von einer Titandioxidschicht umgeben ist, sowie die auf diese Weise hergestellten Partikel ("magnetische Titandioxidpartikel") und ihre Verwendung, insbesondere zum photokatalytischen Abbau bzw. zur photokatalytischen Mineralisierung oder Zersetzung von organischen Bestandteilen.
Die Herstellung von magnetischen Partikeln mit einem magnetischen Trägerkern, der mit einer Titandioxidschicht beschichtet ist, ist aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die JP 09299810 A die Herstellung derartiger Partikel, indem magnetische Eisenoxidpartikel mit Teilchengrößen von 1 bis 200 μm durch hydrolytische Zersetzung von Titanalkoxiden mit einer amorphen Titandioxidschicht versehen wird, die durch anschließende Temperung bei hohen Temperaturen von 400°C teilweise zu Anatas umgesetzt wird. Die in der JP 09299810 angewandte Wärmebehandlung ist insofern nachteilig, als der magnetische Kern bei den hohen Temperaturen in nicht unbeträchtlichem Maße oxidiert wird und auf diese Weise seine Magnetisierung verloren geht. Zudem ist diese Art der Nachbehandlung relativ zeit- und kostenintensiv. Weiter nachteilig sind die relativ großen Teilchengrößen der gemäß der JP 09299810 A erhaltenen Partikel, die deutlich oberhalb von 1 μm liegen; solche Partikel neigen aufgrund ihrer Größe in wäßrigen Dispersionen zu einer verstärkten Sedimentation, so daß sie beispielsweise zur Verwendung für die Abwasserbehandlung nicht besonders geeignet sind.
Ein mit der JP 09299810 A vergleichbares Verfahren zur Herstellung magnetischer Titandioxidpartikel mit magnetischem Trägerkern und einer Titandioxidaußenschicht ist in der CN 1235067 A beschrieben, welche gleichermaßen eine Wärmebehandlung bzw. Calcinierung der titandioxidbeschichteten Teilchen bei hohen Temperaturen von 500 bis 700°C vorsieht, um das Titandioxid teilweise in eine photokatalytisch aktivere Kristallform zu überführen, wobei diese Art der Wärmebehandlung mit den zuvor geschilderten Nachteilen verbunden ist.
Aufgrund des zuvor geschilderten Standes der Technik ergibt sich somit das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, welches die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise vermeidet.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Partikeln mit einem magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Trägerkern, der von einer Titandioxidschicht umgeben ist, wobei das Verfahren darin besteht, zunächst auf einen magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Trägerkern eine Titandioxidschicht aufzubringen und anschließend die so erhaltenen titandioxidbeschichteten Partikel einer Nachbehandlung zu unterziehen, wobei die Nachbehandlung darin besteht, die titandioxidbeschichteten Partikel einem elektromagnetischen und/oder magnetischen Feld auszusetzen, insbesondere durch Bestrahlung.
Die Bereitstellung des magnetischen bzw. zumindest magnetisierbaren Trägerkerns und die Aufbringung der im allgemeinen (röntgen-)amorphen Titandioxidschicht auf diesen Trägerkern ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Hierzu wird auch noch weiter unter eingegangen. Des weiteren kann diesbezüglich auch auf die obigen Ausführungen zum Stand der Technik verwiesen werden
Eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die auf diese Weise mit Titandioxid beschichteten Partikel einer Nachbehandlung durch elektromagnetische oder magnetische Bestrahlung zu unterziehen. Die vorliegende Erfindung kommt somit ohne die im Stand der Technik vorgesehene Wärmebehandlung bzw. Temperung der titandioxidbeschichteten Teilchen aus, die – wie zuvor geschildert – zu einer unerwünschten Oxidation des Trägerkerns und somit zu einem unerwünschten Verlust der Magnetisierung führt.
Die Nachbehandlung wird erfindungsgemäß derart durchgeführt, daß das amorphe Titandioxid der äußeren Titandioxidschicht zumindest teilweise in eine kristalline, photokatalytisch aktive Form, vorzugsweise in die Anatasform, überführt wird. Der Ausdruck "Uberführen in eine zumindest teilweise kristalline Form" meint insbesondere, daß das amorphe Titandioxid der Titandioxidaußenschicht mindestens zu 50%, vorzugsweise mindestens zu 60%, bevorzugt mindestens zu 70%, besonders bevorzugt mindestens zu 75%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 80% oder mehr, in eine kristalline Form, vorzugsweise Anatas, überführt. Gleichzeitig erfolgt bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Nachbehandlung auch eine weitere Trocknung der titandioxidbeschichteten Partikel (d. h. eine weitere Entwässerung der Partikel, insbesondere der Titandioxidschicht), sofern dies noch nicht bzw. noch nicht vollständig in einem gegebenenfalls vorangeschalteten, separaten Trocknungsschritt geschehen ist.
Die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Nachbehandlung derart durchgeführt, daß das amorphe Titandioxid der äußeren Titandioxidschicht zumindest teilweise in eine kristalline, photokatalytisch aktive Form überführt wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere dadurch erreicht, daß die Nachbehandlung für eine entsprechende Zeitdauer und mit einem entsprechenden Energieeintrag durchgeführt wird. Diese voneinander abhängigen Parameter im Einzelfall auszuwählen bzw. zu optimieren, liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens.
Insbesondere wird die Nachbehandlung auch derart durchgeführt, daß die Partikel, insbesondere der Trägerkern, zumindest im wesentlichen nicht oxidiert wird. Dies geschieht insbesondere dadurch, daß die Nachbehandlung für eine entsprechende Zeitdauer und mit einem entsprechenden Energieeintrag durchgeführt wird. Der Ausdruck "zumindest im wesentlichen nicht oxidiert" meint insbesondere, daß der Trägerkern im Rahmen der Nachbehandlung zu höchstens 40%, insbesondere zu höchstens 35%, bevorzugt zu höchstens 20 %, besonders bevorzugt zu höchstens 15%, ganz besonders bevorzugt zu höchstens 10% oder weniger, oxidiert wird.
Hierdurch bleibt die Ausgangsmagnetisierung oder die Ausgangsmagnetisierbarkeit des Trägerkerns im wesentlichen erhalten. Dies bedeutet erfindungs gemäß insbesondere, daß die Ausgangsmagnetisierung bzw. die Ausgangsmagnetisierbarkeit des Trägerkerns zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 65%, bevorzugt zumindest zu 80%, besonders bevorzugt zumindest zu 85 %, ganz besonders bevorzugt zumindest zu 90% oder mehr, erhalten bleibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Nachbehandlung elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich verwendet. Hierunter versteht man erfindungsgemäß insbesondere Frequenzen von 300 MHz bis 300 GHz, vorzugsweise 1 bis 100 GHz, bevorzugt 1 bis 10 GHz.
Beispielsweise kann die Nachbehandlung mit einer Bestrahlungsquelle durchgeführt werden, die eine Leistung von 50 bis 3.000 Watt, insbesondere 75 bis 2.500 Watt, vorzugsweise 100 bis 2.000 Watt, aufweist. Dies ist jedoch nicht kritisch, und es kann je nach Einzelfall unter Umständen auch von den zuvor genannten Werten abgewichen werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Nachbehandlung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung, insbesondere einem haushaltsüblichen Mikrowellengerät (z.B. einem Mikrowellengerät, wie es üblicherweise in Küchen eingesetzt wird), durchgeführt werden.
Gleichermaßen kann gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Nachbehandlung durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes, insbesondere mit Frequenzen von mehr als 300 kHz, vorzugsweise im Bereich von 300 kHz bis 5 MHz, erfolgen.
Die Behandlungsdauer richtet sich nach der Art der eingesetzten Energiequelle, insbesondere nach dem erforderlichen Energieeintrag. Sie kann in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen wird die Nachbehandlung fir eine Zeitdauer von 0,5 Minuten bis 2 Stunden, insbesondere 0,5 Minuten bis 1 Stunde, vorzugsweise 1 Minute bis 30 Minuten, besonders bevorzugt 1 Minute bis 20 Minuten, durchgeführt. Jedoch kann es im Einzelfall erforderlich sein, von den zuvor genannten Werten abzuweichen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung entscheidend ist vielmehr, daß die Nachbehandlung einerseits im ausreichenden Maße zu einer Kristallisation der Titandioxidschicht führt, d.h. die nach ihrer Aufbringung zunächst katalytisch nicht bzw. nur geringfügig aktive, röntgenamorphe Titandioxidschicht zumindest teilweise in eine photokatalytische aktivere kristalline Phase überführt wird, und andererseits die Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit des Trägerkerns weitgehend unbeeinträchtigt bleibt, insbesondere keine Oxidation des Trägerkerns eintritt.
Wie zuvor beschrieben, kann der eigentlichen Nachbehandlung noch ein separater Trocknungsschritt vorausgehen bzw. vorangestellt sein. Hierbei können die Partikel, nachdem die Trägerkerne mit der röntgenamorphen Titandioxidschicht versehen worden sind, unter schonenden, d.h. im wesentlichen nichtoxidierenden Bedingungen, insbesondere bei relativ niedrigen Temperaturen (im allgemeinen unterhalb von 100°C) getrocknet bzw. entwässert werden, so daß die Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit der Trägerkerne im wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt.
Als zumindest teilweise oder aber vorzugsweise vollständig magnetisches bzw. magnetisierbares Material für den Trägerkern kommen alle aus dem Stand der Technik hierfür bekannten Materialien in Betracht, sofern sich ihr Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Beispielsweise kann der Trägerkern aus mindestens einem Oxid von einem oder mehreren Metallen, insbesondere von Übergangsmetallen, vorzugsweise aus der Gruppe von Eisen, Cobalt, Nickel und/oder Mangan, bestehen. So kann des Material, aus dem der Trägerkern besteht, beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe von Magnetit (Fe₃O₄), Maghemit (γ-Fe₂O₃) und Ferriten, wie Mangan-, Cobalt- und/oder Nickelferriten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Trägerkern und folglich die titandioxidbeschichteten Teilchen insgesamt bei Normalbedingungen (25°C, 1,01325 bar) magnetisch ausgebildet, insbesondere paramagnetisch, superparamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch und/oder antiferromagnetisch, vorzugsweise ferromagnetisch oder ferrimagnetisch, bevorzugt ferromagnetisch.
Die Bereitstellung des magnetischen bzw. magnetisierbaren Trägerkerns erfolgt insbesondere durch Fällung geeigneter Vorläuferverbindungen, insbesondere durch Fällung von Metalloxiden, insbesondere von Übergangsmetallen, vorzugsweise aus der Gruppe von Eisen, Cobalt, Nickel und/oder Mangan, ausgehend von den entsprechenden Ausgangsverbindungen. Hierzu wird später noch näher eingegangen.
Nichtbeschränkende Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Trägerkernmaterialien sind insbesondere magnetische bzw. magnetisierbare Metalloxide, vorzugsweise Eisenoxide, z.B. in Form sogenannter Ferrofluide.
Bei den sogenannten Ferrofluiden handelt es sich im allgemeinen um ferromagnetische oder ferrimagnetische Kriställchen auf Eisenoxidbasis der zuvor genannten Art (z.B. Magnetit, Maghemit etc.), die mit einer Hülle polymerer Moleküle, insbesondere amphiphiler polymerer Moleküle (so z.B. Ölsäure, polymere Carbonsäuren wie Polyacrylate und Polymethacrylate, Polysiloxane, Phosphorsäure-Derivate, Polymer-Amine etc.) beschichtet sein können, um die Koagulation der Teilchen in der Suspension zu verhindern. Solche Ferrofluide werden beispielsweise von der FERROFLUIDICS GmbH, Nürtingen, Deutschland, vertrieben. Für weitere Einzelheiten zu Ferrofluiden wird auf K. Stierstadt, "Magnetische Flüssigkeiten – flüssige Magnete" in Phys. Bl. 46 (1990), Nr. 10, Seiten 377 bis 382 verwiesen, dessen gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, und auf die dort referierte Literatur, insbesondere R. E. Rosenzweig, Ferrohydrodynamics, Cambridge University Press, Cambridge 1985 sowie R. E. Rosenzweig, Adv. Electronics and Electron Phys. 48 (1979) 103, sowie auf die DE 100 35 964 A1 .
Die erfindungsgemäß als Trägerkern verwendbaren Ferrofluide können nach üblichen, dem Fachmann geläufigen Methoden synthetisiert werden (siehe K. Stierstadt, loc. cit., sowie die dort referierte Literatur). Beispielsweise können die Ferrofluide hergestellt werden, indem man Magnetitpulver, in Anwesenheit einer Trägerflüssigkeit und gegebenenfalls auch einer Polymerlösung, mehrere Tage lang in Kugelmühlen mahlt und zwischendurch mehrmals zentrifugiert, bis die gewünschte Teilchengröße erreicht ist. Alternativ hierzu kann Magnetit aus einer Salzlösung ausgefällt werden, so z.B. gemäß der Reaktionsgleichung: 8NaOH + 2FeCl₃ + FeCl₂ → Fe₃O₄ + 8NaCl + 4H₂O.
Die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns kann in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen beträgt die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns mindestens 60%, insbesondere mindestens 65%, vorzugsweise mindestens 70%, bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 80%, ganz besonders bevorzugt mindestens 85%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit, d. h. des Literaturwerts der Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m).
Vorzugsweise liegt die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns im Bereich von 290 bis 435 kA/m, insbesondere 310 bis 415 kA/m, vorzugsweise 335 bis 390 kA/m.
Folglich kann auch die Sättigungsmagnetisierung der titandioxidbeschichteten Partikel nach durchgeführter Nachbehandlung in weiten Grenzen variieren. Im allgemeinen beträgt die Sättigungsmagnetisierung der titandioxidbeschichteten Partikel nach durchgeführter Nachbehandlung mindestens 30%, insbesondere mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 45%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit, d.h. des Literaturwerts der Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m).
Vorzugsweise liegt die Sättigungsmagnetisierung der titandioxidbeschichteten Partikel nach durchgeführter Nachbehandlung im Bereich von 145 bis 400 kA/m, insbesondere 190 bis 340 kA/m, vorzugsweise 220 bis 300 kA/m.
Die Titandioxidschicht wird, bezogen auf die Partikel (d.h. das Gesamtgewicht der Partikel), in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, auf den Trägerkern aufgebracht. Auf diese Weise werden im allgemeinen Schichtdicken der Titandioxidschicht von 5 bis 250 nm, insbesondere 10 bis 200 nm, bevorzugt 20 bis 200 nm, auf den Trägerkern aufgebracht.
Die Aufbringung der Titandioxidschicht auf den Trägerkern erfolgt im allgemeinen durch Fällung. Insbesondere kann die Fällung dadurch erfolgen, daß das Titandioxid ausgehend von entsprechenden Vorläuferverbindungen, die insbesondere solvolytisch, vorzugsweise hydrolytisch, zu Titandioxid umgesetzt werden können, in situ generiert und auf den Trägerkern ausgefällt wird. Als Vorläuferverbindungen können beispielsweise hydrolysefähige bzw. hydrolysierbare Titan(IV)-Verbindungen, insbesondere Titanate, wie z.B. Tetraalkylorthotitanate (Tetraalkoxytitanate) (so z.B. Tetra-n-butylorthotitanat (n-BuO)₄Ti), oder aber auch Titantetrahalogenide eingesetzt werden.
Die Größe des eingesetzten Trägerkerns weist im allgemeinen einen mittleren Durchmesser von 20 bis 1.000 nm, insbesondere 50 bis 750 nm, vorzugsweise 75 bis 500 nm, bevorzugt 100 bis 300 nm, auf.
Auf diese Weise lassen sich titandioxidbeschichtete Partikel mit mittleren Teilchengrößen von weniger als 10 μm, insbesondere weniger als 1 μm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 900 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 750 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 600 nm, erzeugen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die titandioxidbeschichteten Partikel für die Abwasserreinigung eingesetzt werden, da größere Teilchen zu Sedimentation neigen und folglich keine stabilen Dispersionen bilden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich titandioxidbeschichtete Partikel erhalten, die sich unter anderem durch eine gute photokatalytische Aktivität und eine große Magnetisierung bzw. gute Magnetisierbarkeit auszeichnen. Des weiteren zeichnen sich die Partikel durch eine große spezifische Oberfläche (BET) aus.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff "spezifische Oberfläche" die spezifische BET-Oberfläche, welche durch Adsorption von Stickstoff gemäß der Norm ASTM D 3663-78 bestimmt wird, aufgestellt ausgehend von der Methode nach BRUNAUER-EMMET-TELLER, welche in der Zeitschrift "The Journal of American Society, 60, 309 (1938)" beschrieben ist. Im allgemeinen liegt die spezifische Oberfläche der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen titandioxidbeschichteten Partikel im Bereich von 5 bis 2.500 m²/g, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 1.500 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 1.000 m²/g.
Ein typischer Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht beispielsweise wie folgt aus:
In einem ersten Schritt wird ein magnetischer oder zumindest magnetisierbarer Trägerkern bereitgestellt. Dies geschieht im allgemeinen durch Fällung geeigneter Vorläuferverbindungen, z.B. im Fall magnetischer Eisenoxide durch Fällung von Magnetit in basischen (z.B. ammoniakalischen) Medien ausgehend z.B. von Eisen(II)- und Eisen(III)chlorid. Hieran kann sich dann eine Wäsche und/oder Abtrennung der auf diese Weise erhaltenen Trägerkerne anschließen.
Hieran kann sich dann ein zweiter Schritt anschließen, bei dem eine röntgenamorphe Titandioxidschicht auf die im vorangehenden Schritt bereitgestellten Trägerkerne aufgebracht wird. Zu diesem Zweck kann eine wäßrige, alkoholische etc. Dispersion der Trägerkerne mit hydrolytisch zu Titandioxid umsetzbaren Titanaten oder deren Vorläufern für eine ausreichend lange Zeit in Kontakt gebracht werden, um die Trägerkerne im wesentlichen vollständig mit einer amorphen Titandioxidschicht zu überziehen.
Die auf diese Weise erhaltenen Partikel aus magnetischem bzw. zumindest magnetisierbarem Trägerkern und hierauf aufgebrachter amorpher Titandioxidschicht werden nach Abtrennung aus der Dispersion anschließend gegebenenfalls getrocknet (im allgemeinen bei relativ niedrigen Temperaturen, insbesondere unterhalb von 100°C, damit der Trägerkern nicht oxidiert wird) und dann in einem dritten Verfahrensschritt einer Nachbehandlung in der erfindungsgemäß vorgesehenen Weise unterzogen, z.B. durch Mikrowellenbestrahlung. Durch die Nachbehandlung wird gegebenenfalls eine weitere Trocknung der Teilchen (d.h. eine weitere Entwässerung der Titandioxidschicht) erreicht, falls dese noch nicht vollständig bzw. abschließend im vorangehenden Trocknungsschritt erfolgt ist, und vor allem zumindest teilweise die Kristallisation der zunächst röntgenamorphen Titandioxidschicht, insbesondere zu Anatas, bewirkt, ohne daß die Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit der Teilchen im wesentlichen beeinflußt wird. Es resultieren magnetische bzw. zumindest magnetisierbare Partikel mit einer guten photokatalytischen Aktivität.
Aufgrund der Tatsache, daß die Partikel magnetisch bzw. magnetisierbar ausgebildet sind, lassen sie sich nach ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung (z.B. in Abwasserreinigungs- bzw. -aufbereitungsanlagen) ohne weiteres abtrennen und rezyklieren. Dies kann beispielsweise durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes oder durch magnetische Filter erfolgen, wobei sich als Filtermaterialien beispielsweise magnetisierte Stahlwolle oder Magnetitpartikel in dichter Packung (z.B. in ein Rohr verpreßt) eignen. Solche Methoden zur Abtrennung magnetischer bzw. magnetisierbarer Teilchen sind dem Fachmann geläufig.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Teilchen sowie Dispersionen bzw. Suspensionen, welche diese Teilchen enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Partikel und ihrer Dispersionen insbesondere zum photokatalytischen Abbau bzw. zur photokatalytischen Mineralisierung von organischen Bestandteilen (z.B. von mit dem sogenannten DOC-Wert erfaßten organischen Bestandteilen).
Zu diesem Zweck können die erfindungsgemäßen Partikel vorzugsweise in wäßriger Dispersion mit den abzubauenden bzw. zu zersetzenden organischen Bestandteilen in Kontakt gebracht und einer geeigneten Bestrahlung (z.B. UV-Licht oder Tageslicht; Absorptionsbande von TiO₂ = 3,4 eV) ausgesetzt werden.
Somit eignen sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Partikel und ihre Dispersionen insbesondere zur Abwasserreinigung (z.B. von industriellen Abwässern), vor allem von organisch belasteten Abwässern (z.B. in Abwasserreinigungs- und/oder -aufbereitungsanlagen). Beispielsweise können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Partikel und ihre Dispersionen in Reinigungsreaktoren von Abwasserreinigungs- und/oder -aufbereitungsanlagen eingesetzt werden (z.B. als Fließbett oder Festbett) (siehe z.B. JP 11197675 A ).
Auf diese Weise kann eine energie- und kostenaufwendige und zudem mit Gesundheits- und Umweltrisiken verbundene chemische Behandlung organisch belasteter Abwässer mittels Ozon vermieden werden. Insbesondere ist dabei zu berücksichtigen, daß der Einsatz der erfindungsgemäß herstellbaren Partikel vom ökologischen Aspekt gesehen in jeder Hinsicht empfehlenswert ist: Die erfindungsgemäß herstellbaren Partikel ermöglichen einen effizienten Abbau organischer Bestandteile, sind ohne weiteres abtrennbar und somit rezyklierbar und belasten zudem das Abwasser nicht weiter. Denn in Langzeitstudien mit wäßrigen Dispersionen der erfindungsgemäß herstellbaren Partikel konnte kein Titandioxid in der wäßrigen Phase nachgewiesen werden, d. h. die Partikel bzw. ihre Dispersionen sind langzeitstabil.
Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Abwasserreinigung und/oder -aufbereitung, wobei dieses Verfahren darin besteht, das organisch belastete Abwasser zum katalytisch induzierten Abbau bzw. zur katalytisch induzierten Mineralisierung von organischen Bestandteilen, insbesondere von mit dem sogenannten DOC-Wert erfaßten organischen Bestandteilen, mit einer wirksamen Menge der erfindungsgemäß herstellbaren Teilchen bzw. ihrer Dispersionen zu behandeln bzw. in Kontakt zu bringen.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Beispiel 1: Herstellung und Verwendung TiO₂-beschichteter Ferrofluide ("TiO₂-Ferrofluide")
Edukte:

1.) Fällung: 121,5 g FeCl₃∙6H₂O(M = 270,30 g/mol) 180 ml deionisiertes Wasser 44,7 g FeCl₂∙4H₂O(M = 198,81 g/mol) 60 ml deionisiertes Wasser 6 ml konz. Salzsäure 564 g 25%ige Ammoniaklösung (Dichte = 0,91 kg/l) 3000 ml deionisiertes Wasser
2.) Modifizierung Ethanol jeweils 10 ml Tetrabutylorthotitanat

Durchführung:
Fällung
Eisen(III)-chlorid wird in 180 ml deionisiertem Wasser gelöst. Eisen(II)-chlorid wird in einem separaten Becherglas in 60 ml deionisiertem Wasser und 6 ml konz. Salzsäure gelöst. Die vereinigten Eisensalzlösungen werden unter starkem Rühren in eine Lösung aus 564 g 25%igen Ammoniak und 3 1 Wasser gegeben.
Reinigung
Die Partikel werden viermal mit 1000 ml deionisiertem Wasser gewaschen und auf 3 gleiche Portionen aufgeteilt.
Modifizierung mit TiO₂:

a) Die Magnetitpaste wird mit 1500 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50 °C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO₂ auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 19,19 g TiO₂-Gehalt: 4,8% Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.
b) Die Magnetitpaste wird mit 100 ml Wasser und 1400 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50°C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO₂ auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 15,98 g TiO₂-Gehalt: 13,3% Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.
c) Die Magnetitpaste wird mit 500 ml Wasser und 1000 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50 °C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO₂ auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 19,06 g TiO₂-Gehalt: 10,7% Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.

Kristallisation im Muffelofen (Vergleichsversuch):
Amorphe Proben wurden im Muffelofen für 3 h bei 500°C behandelt. Nach der Temperphase hat sich das amorphe Titandioxid in Anatas umgewandelt, allerdings waren alle Proben nicht mehr magnetisch.
Photoabbau von 3-Aminobenzolsulfonsäure

Es wurden je Ansatz für den Photo-Abbau sowie Dunkelkontrolle ca. 350 ml Wasser, 10 mg/l 3-Aminobenzolsulfonsäure und 25 mg/l Titandioxid bzw. titandioxidbeschichtetes Magnetit eingefüllt, das Brutto-Gewicht erfaßt und in den Schüttel-Inkubationsschrank gestellt. Bei 185 Upm (Horizontalschüttler) sind die Partikel in Schwebe. Nach drei Tagen ist ein Abbau von 20% nach DOC-Analyse (DOC = Dissolved Organic Carbon) im Vergleich zu 0% bei der Dunkelkontrolle zu beobachten. Inkubationsbedingungen:

Temperatur:	23°C
Lichtverhältnisse:	5 Neonröhren à 25 Watt (Sylvania; CW/T8/30) 4 UV-Röhren à 15 Watt, Typ: Osram, UV-C; HNS15 WOFT
Lichtstärke:	2500 Lux (Lampenabstand ca. 30 cm)
Abbauparameter:	DOC (gemessen nach dem Abfiltrieren (0,4 μm) von Partikeln) (DOC-Analyse nach DIN 38409, Teil 3, Juni 1983)

Beispiel 2: Herstellung und Verwendung TiO₂-beschichteter Ferrofluide ("TiO₂-Ferrofluide")
Edukte:

1.) Fällung: 121,5 g FeCl₃∙6H₂O (M = 270,30 g/mol) 180 ml deionisiertes Wasser 44,7 g FeCl₂∙4H₂O (M = 198,81 g/mol) 60 ml deionisiertes Wasser 6 ml konz. Salzsäure 564 g 25%ige Ammoniaklösung (Dichte = 0,91 kg/l) 3000 ml deionisiertes Wasser
2.) Modifizierung: Ethanol jeweils 20 ml Tetrabutylorthotitanat

a) Die Magnetitpaste wird mit 1500 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50 °C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO2 auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 16,07 g TiO₂-Gehalt: 8,3 Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.
b) Die Magnetitpaste wird mit 100 ml Wasser und 1400 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50°C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO2 auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 20,2 g TiO₂-Gehalt: 16,5% Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.
c) Die Magnetitpaste wird mit 500 ml Wasser und 1000 ml Ethanol versetzt. Unter starkem Rühren gibt man das Tetrabutylorthotitanat hinzu. Die Dispersion wird für 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend über Nacht gerührt. Die Dispersion wird auf einem Magneten sedimentiert. Der sedimentierte Feststoff wird dreimal mit 200 ml Ethanol gewaschen und im Vakuum bei 50°C getrocknet. Zur Kristallisation des TiO2 auf den Partikeln werden diese im Mikrowellenfeld bei 800 W für 10 min bestrahlt. Ausbeute: 19,3 g TiO₂-Gehalt: 17,5% Im Röntgendiffraktogramm wurden Magnetit, Hämatit und Anatas analysiert.

Kristallisation im Muffelofen (Vergleichsversuch):
Amorphe Proben wurden im Muffelofen für 3 h bei 500°C behandelt. Nach der Temperphase hat sich das amorphe Titandioxid in Anatas umgewandelt, allerdings waren alle Proben nicht
Photoabbau von 3-Aminobenzolsulfonsäure

Es wurden je Ansatz für den Photo-Abbau sowie Dunkelkontrolle ca. 350 ml Wasser, 10 mg/l 3-Aminobenzolsulfonsäure und 25 mg/l Titandioxid bzw. titandioxidbeschichtetes Magnetit eingefüllt, das Brutto-Gewicht erfaßt und in den Schüttel-Inkubationsschrank gestellt. Bei 185 Upm (Horizontalschüttler) sind die Partikel in Schwebe. Nach drei Tagen ist ein Abbau von 20% nach DOC-Analyse im Vergleich zu 0% bei der Dunkelkontrolle zu beobachten. Inkubationsbedingungen:

Claims

Verfahren zur Herstellung von magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Partikeln mit einem magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Trägerkern, der von einer Titandioxidschicht umgeben ist, wobei man zunächst auf einen magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Trägerkern eine Titandioxidschicht aufbringt und anschließend die so erhaltenen titandioxidbeschichteten Partikel einer Nachbehandlung unterzieht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung darin besteht, die titandioxidbeschichteten Partikel einem elektromagnetischen und/oder magnetischen Feld auszusetzen, insbesondere durch Bestrahlung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung derart durchgeführt wird, daß das Titandioxid der äußeren Titandioxidschicht zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50%, vorzugsweise zu mindestens 60%, bevorzugt zu mindestens 70, besonders bevorzugt zu mindestens 75%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 80% oder mehr, in eine kristalline Form, vorzugsweise in die Anatasform, überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung für eine ausreichend lange Zeitdauer und/oder mit einem ausreichend hohen Energieeintrag durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung derart durchgeführt wird, daß die Ausgangsmagnetisierung oder die Ausgangsmagnetisierbarkeit des Trägerkerns im wesentlichen erhalten bleibt, insbesondere zumindest zu 60%, vorzugsweise zumindest zu 65%, bevorzugt zumindest zu 80%, besonders bevorzugt zumindest zu 85%, ganz besonders bevorzugt zumindest zu 90% oder mehr, und/oder daß die Partikel, insbesondere der Trägerkern, zumindest im wesentlichen nicht oxidiert werden, insbesondere zu höchstens 40%, vorzugsweise zu höchstens 35%, bevorzugt zu höchstens 20%, besonders bevorzugt zu höchstens 15%, ganz besonders bevorzugt zu höchstens 10% oder weniger.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Nachbehandlung elektromagnetische Strahlung im Mikrowellenbereich, insbesondere mit Frequenzen von 300 MHz bis 300 GHz, vorzugsweise 1 bis 100 GHz, bevorzugt 1 bis 10 GHz, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung durch Anlegen eines magnetischen Wechselfeldes, insbesondere mit Frequenzen von mehr als 300 kHz, vorzugsweise im Bereich von 300 kHz bis 5 MHz, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung mit einer Bestrahlungsquelle durchgeführt wird, die eine Leistung von 50 bis 3.000 Watt, insbesondere 75 bis 2.500 Watt, vorzugsweise 100 bis 2.000 Watt, aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung, insbesondere einem haushaltsüblichen Mikrowellengerät, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbehandlung für eine Zeitdauer von 0,5 Minuten bis 2 Stunden, insbesondere 0,5 Minuten bis 1 Stunde, vorzugsweise 1 Minute bis 30 Minuten, besonders bevorzugt 1 Minute bis 20 Minuten, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern aus mindestens einem Oxid von einem oder mehreren Metallen, insbesondere von Übergangsmetallen, vorzugsweise aus der Gruppe von Eisen, Cobalt, Nickel und/oder Mangan, besteht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der Trägerkern besteht, ausgewählt ist aus der Gruppe von Magnetit (Fe₃O₄), Maghemit (γ-Fe₂O₃) und Ferriten, wie Mangan-, Cobalt- und/oder Nickelferriten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns mindestens 60%, insbesondere mindestens 65%, vorzugsweise mindestens 70%, bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 80%, ganz besonders bevorzugt mindestens 85%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m) beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns im Bereich von 290 bis 435 kA/m, insbesondere 310 bis 415 kA/m, vorzugsweise 335 bis 390 kA/m, liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung der titandioxidbeschichteten Partikel nach durchgeführter Nachbehandlung mindestens 30%, insbesondere mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 45%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m) beträgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung der titandioxidbeschichteten Partikel nach durchgeführter Nachbehandlung im Bereich von 145 bis 400 kA/m, insbesondere 190 bis 340 kA/m, vorzugsweise 220 bis 300 kA/m, liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern und die titandioxidbeschichteten Teilchen insgesamt bei Normalbedingungen (25°C, 1,01325 bar) magnetisch sind, insbesondere paramagnetisch, superparamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch und/oder antiferromagnetisch, vorzugsweise ferromagnetisch.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titandioxidschicht, bezogen auf die Partikel, in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, auf den Trägerkern aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titandioxidschicht mit einer Schichtdicke von 5 bis 250 nm, insbesondere 10 bis 200 nm, bevorzugt 20 bis 200 nm, auf den Trägerkern aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbringung der Titandioxidschicht auf den Trägerkern durch Fällung erfolgt, insbesondere wobei die Fällung dadurch erfolgen kann, daß das Titandioxid ausgehend von entsprechenden Vorläuferverbindungen, die insbesondere solvolytisch, vorzugsweise hydrolytisch, zu Titandioxid umgesetzt werden können, in situ generiert und auf den Trägerkern ausgefällt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorläuferverbindungen hydrolysefähige Titan(IV)-Verbindungen, insbesondere Titanate, wie Tetraalkylorthotitanate (z.B. Tetra-n-butylorthotitanat), oder Titantetrahalogenide, eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern einen mittleren Durchmesser von 20 bis 1.000 nm, insbesondere 50 bis 750 nm, vorzugsweise 75 bis 500 nm, bevorzugt 100 bis 300 nm, aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern durch Fällung bereitgestellt wird, insbesondere durch Fällung von Metalloxiden, insbesondere von Übergangsmetallen, vorzugsweise aus der Gruppe von Eisen, Cobalt, Nickel und/oder Mangan, ausgehend von den entsprechenden Ausgangsverbindungen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel mittlere Teilchengrößen von weniger als 10 μm, insbesondere weniger als 1 μm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 900 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 750 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 600 nm, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel photokatalytisch aktiv sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel eine große spezifische Oberfläche (BET) aufweisen, insbesondere im Bereich von 5 bis 2.500 m²/g, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 1.500 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 1.000 m²/g.
Magnetische oder zumindest magnetisierbare Partikel, erhältlich nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 25.
Magnetische oder zumindest magnetisierbare Partikel mit einem magnetischen oder zumindest magnetisierbaren Trägerkern, der von einer Titandioxidschicht umgeben ist, wobei das Titandioxid der Titandioxidschicht zumindest teilweise, insbesondere zu mindestens 50%, vorzugsweise zu mindestens 60%, bevorzugt zu mindestens 70, besonders bevorzugt zu mindestens 75%, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 80% oder mehr, in einer kristallinen Form, vorzugsweise in der Anatasform, vorliegt und/oder wobei die Sättigungsmagnetisierung der Partikel mindestens 30%, insbesondere mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 45%, bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt minde stens 60%, ganz besonders bevorzugt mindestens 70%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m) beträgt und/oder wobei die Sättigungsmagnetisierung der Partikel im Bereich von 145 bis 400 kA/m, insbesondere 190 bis 340 kA/m, vorzugsweise 220 bis 300 kA/m, liegt.
Partikel nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns mindestens 60%, insbesondere mindestens 65%, vorzugsweise mindestens 70%, bevorzugt mindestens 75%, besonders bevorzugt mindestens 80%, ganz besonders bevorzugt mindestens 85%, der theoretischen Sättigungsmagnetisierung von Magnetit (Literaturwert für die Sättigungsmagnetisierung von Magnetit = 484 kA/m) beträgt und/oder daß die Sättigungsmagnetisierung des Trägerkerns im Bereich von 290 bis 435 kA/m, insbesondere 310 bis 415 kA/m, vorzugsweise 335 bis 390 kA/m, liegt.
Parikel nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern aus mindestens einem Oxid von einem oder mehreren Metallen, insbesondere von Übergangsmetallen, vorzugsweise aus der Gruppe von Eisen, Cobalt, Nickel und/oder Mangan, besteht, insbesondere wobei das Material, aus dem der Trägerkern besteht, ausgewählt sein kann aus der Gruppe von Magnetit (Fe₃O₄), Maghemit (γ-Fe₂O₃) und Ferriten, wie Mangan-, Cobalt- und/oder Nickelferriten.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern und die titandioxidbeschichteten Teilchen insgesamt bei Normalbedingungen (25°C, 1,01325 bar) magnetisch sind, insbesondere paramagnetisch, superparamagnetisch, ferromagnetisch, ferrimagnetisch und/oder antiferromagnetisch, vorzugsweise ferromagnetisch.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titandioxidschicht, bezogen auf die Partikel, in Mengen von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.-%, auf den Trägerkern aufgebracht ist und/oder daß die Ti tandioxidschicht mit einer Schichtdicke von 5 bis 250 nm, insbesondere 10 bis 200 nm, bevorzugt 20 bis 200 nm, auf den Trägerkern aufgebracht ist.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkern einen mittleren Durchmesser von 20 bis 1.000 nm, insbesondere 50 bis 750 nm, vorzugsweise 75 bis 500 nm, bevorzugt 100 bis 300 nm, aufweist.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel mittlere Teilchengrößen von weniger als 10 μm, insbesondere weniger als 1 um, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 900 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 750 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 300 bis 600 nm, aufweisen.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel photokatalytisch aktiv sind.
Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die titandioxidbeschichteten Partikel eine großen spezifische Oberfläche (BET) aufweisen, insbesondere im Bereich von 5 bis 2.500 m²/g, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 1.500 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 1.000 m²/g.
Dispersionen, insbesondere Suspensionen, enthaltend Partikel nach einem der Ansprüche 26 bis 35.
Verwendung der Partikel nach einem der Ansprüche 26 bis 35 und/oder der Dispersionen nach Anspruch 36 zum insbesondere photokatalytischen Abbau und/oder zur insbesondere photokatalytischen Mineralisierung von organischen Bestandteilen.
Verwendung nach Anspruch 37 zur Abwasserreinigung, insbesondere von organisch belasteten Abwässern, insbesondere in Abwasserreinigungs- und/oder -aufbereitungsanlagen.
Verwendung nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel in einem Abwasserreinigungsreaktor angeordnet werden, insbesondere als Fließbett oder Festbett.