PL212452B1 - Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody - Google Patents
Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wodyInfo
- Publication number
- PL212452B1 PL212452B1 PL389217A PL38921709A PL212452B1 PL 212452 B1 PL212452 B1 PL 212452B1 PL 389217 A PL389217 A PL 389217A PL 38921709 A PL38921709 A PL 38921709A PL 212452 B1 PL212452 B1 PL 212452B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- water
- photocatalyst
- methanol
- zro2
- Prior art date
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 44
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims description 22
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 14
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 29
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 13
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 9
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 3
- 229910004042 HAuCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 WO3 Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody w obecności fotokatalizatora, czynnika podwyższającego pH oraz promieniowania UV-Vis, w temperaturze 20-30°C, pod ciśnieniem atmosferycznym lub podwyższonym.
Globalna emisja dwutlenku węgla związana z działalnością człowieka na rok 2008 to 35 miliardów ton rocznie. Największe źródła emisji stanowią: spalanie paliw kopalnych w elektrowniach, transport samochodowy i lotniczy oraz procesy związane z produkcją towarów przemysłowych. Powszechnie uważa się, że gaz ten jest jednym z powodów globalnego ocieplania i powinno się dążyć do ograniczenia jego emisji. Niestety wraz z rozwojem cywilizacyjnym ilość emitowanego ditlenku węgla rośnie coraz bardziej. Sposobem na zmieszenie emisji ditlenku węgla mogłoby być opracowanie technologii wykorzystującej go jako surowiec. Niestety CO2 jest wykorzystywany jedynie w produkcji mocznika, a i w tym przypadku gaz ten nie pochodzi z emisji.
Znana jest z literatury A. Fujishima, K. Honda, Nature 238 (1972) 37 metoda fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla w wodzie do takich związków organicznych jak: metan, metanol, formaldehyd w obecności takich związków jak WO3, TiO2, ZnO, CdS, GaP i SiC. Wydajność z jaką otrzymuje się pożądane związki organiczne jest bardzo niska, dlatego prowadzone są badania zmierzające do jej podwyższenia. Znane są sposoby fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, w których jako fotokatalizator stosowany jest TiO2 otrzymywany i modyfikowany w różny sposób. Wiadomo z literatury M. Anpo, H. Yamashita, Y. Ichihashi, S. Ehara, Journal of Electroanalytical Chemistry, 396 (1995) 21, że szczególne znaczenie ma odmiana polimorficzna TiO2 (anataz, rutyl) oraz jego powierzchnia właściwa. W ostatnich latach zwraca się uwagę na katalizatory zawierające ditlenek tytanu promowany różnymi metalami. Znane jest z literatury I.-H. Tseng, J.C.S. Wu, H.-Y. Chou, Journal of Catalysis 221 (2004) 432, T. Mizuno, H. Tsutsumi, K. Ohta, A. Sagi, H. Noda, Chemistry Letters 46 (1994) 1553, K. Adachi, K. Ohta, T. Mizuno, Solar Energy 53 (1994) 187, I.-H. Tseng, W.C. Chang, J.C.S. Wu, Applied Catalysis B: Environ 37 (2002) 37, że modyfikowanie TiO2 metalami grup przejściowych wpływa na podwyższenie efektywności redukcji CO2. W literaturze I-Hsiang Tseng, Jeffrey C.S. Wu, Hsin-Ying Chou, Journal of Catalysis 221 (2004) 432-440, I-Hsiang Tseng, Wan-Chen Chang, Jeffrey C.S. Wu, Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 37-48, Slamet, H. W. Nasution, E. Pumama, S. Kosela, J. Gunlazuardi, Catalysis Communications 6 (2005) 313-319 wskazano na korzystny wpływ dodatku NaOH do mieszaniny reakcyjnej, zawiesiny fotokatalizatora w wodzie, jeśli fotokatalizatorem tym jest TiO2 dotowany miedzią.
Nieoczekiwanie okazało się, że fotokatalizatory, w których nośnikiem jest nanoproszek ZrO2, a promotorem Au są szczególnie aktywne w tym procesie.
Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody polegający na redukcji ditlenku węgla w wodzie w obecnoś ci fotokatalizatora, czynnika podwyż szają cego pH oraz promieniowania UV-Vis w zakresie 300-600 nm, w temperaturze 20-30°C, pod ciś nieniem od 0,1 do 15 MPa charakteryzuje się tym, że jako katalizator stosuje się tlenek cyrkonu promowany złotem - Au/ZrO2, korzystnie w postaci nanoproszku, zawierający od 0,001 do 10% wagowych złota. Jako czynnik podwyższający pH stosuje się wodorotlenek sodu. Złoto w katalizatorze jest rozproszone na tlenku cyrkonu czyli naniesione w postaci drobnych cząstek. Fotokatalizator Au/ZrO2 stosowany w sposobie według wynalazku można otrzymać różnymi znanymi metodami na przykład metodą strącania, alkalizacji, impregnacji, a także przez osadzanie par z fazy gazowej, strącanie ultradźwiękami, impulsami wysokiego napięcia itp.
Zastosowanie fotokatalizatora według wynalazku w procesie otrzymywania metanolu pozwala na uzyskanie metanolu z wysoką wydajnością.
Sposób według wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I
Zastosowany w sposobie katalizator otrzymywano przez strącanie. Do strącania użyto roztworu
ZrO(NO3)2 oraz HAuCl4 w wodzie. Masę związków dobierano w taki sposób, aby zawartość złota w katalizatorze wynosiła od 0,001 do 10% wag. Czynnikiem strącającym był wodorotlenek sodowy.
Powstały żel w roztworze macierzystym poddawano procesowi hydrotermalnemu mikrofalowemu pod ciśnieniem co najmniej 0,1 MPa w czasie nie krótszym niż 5 minut.
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV o długości fal 300-600 nm wlano 800 cm3 wody zawierającej NaOH o stężeniu 0,2 mol/dm3 i wsypano 0,8 g katalizatora - Au/ZrO2 zawierającego 1% Au. Następnie doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne.
PL 212 452 B1
Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 cm3/min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po czterech godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chromatograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 100^mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d II
Zastosowany w sposobie katalizator otrzymywano przez alkalizację. Mieszaninę zawierającą roztwór HAuCl4 w wodzie i krystaliczny, komercyjny, nierozpuszczalny w wodzie Zr(OH)4. alkalizowano wodorotlenkiem potasowym. Masę związków dobierano w taki sposób aby zawartość złota w katalizatorze wynosiła od 0,001 do 10% wag. Następnie mieszaninę poddano procesowi hydrotermalnemu mikrofalowemu pod ciśnieniem co najmniej 0,1 MPa w czasie nie krótszym niż 5 minut.
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV o długości fal 300-600 nm wlano 800 cm3 wody zawierającej NaOH o stężeniu 0,2 mol/dm3 i wsypano 0,8 g katalizatora - Au/ZrO2 zawierającego 0,01% Au. Następnie doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 cm3/min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po czterech godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chromatograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 20^mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d III
Zastosowany w sposobie katalizator otrzymywano przez impregnację. Proszek ZrO2 otrzymano w procesie hydrotermalnym, mikrofalowym pod ciśnieniem co najmniej 0,1 MPa w czasie nie krótszym niż 5 minut. Następnie impregnowano w wyparce obrotowej w roztworze HAuCL4 w wodzie. Masę związków dobierano w taki sposób aby zawartość złota w katalizatorze wynosiła od 0,001 do 10% wag. Po impregnacji kalcynowano preparaty w piecu w temperaturze co najmniej 100°C.
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV o długości fal 300-600 nm wlano 800 cm3 wody zawierającej NaOH o stężeniu 0,2 mol/dm3 i wsypano 0,8 g katalizatora - Au/ZrO2 zawierającego 10%o Au. Następnie doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 cm3/min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po czterech godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chromatograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 140^mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d IV
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 10% Au otrzymanego przez strącanie.
P r z y k ł a d V
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 0,001% Au otrzymanego przez strącanie.
P r z y k ł a d VI
Postępowano analogicznie jak w przykładzie II, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 5% Au otrzymanego przez alkalizację.
P r z y k ł a d VII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie II, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 10% Au otrzymanego przez alkalizację.
P r z y k ł a d VIII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie III, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 0,001% Au otrzymanego przez impregnację.
P r z y k ł a d IX
Postępowano analogicznie jak w przykładzie III, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany Au/ZrO2 zawierającego 6% Au otrzymanego przez impregnację.
P r z y k ł a d X
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 200 cm3/min.
P r z y k ł a d XI
Postępowano analogicznie jak w przykładzie II, z tym, że ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 50 cm3/min a w reaktorze panowało ciśnienie 15 MPa.
PL 212 452 B1
P r z y k ł a d XII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie III, z tym, że ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 300 cm3/min a w reaktorze panowało ciśnienie 5 MPa.
Claims (4)
1. Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody polegający na redukcji ditlenku węgla w wodzie w obecności fotokatalizatora, czynnika podwyższającego pH oraz promieniowania UV-Vis w zakresie 300-600 nm, w temperaturze 20-30°C, pod ciśnieniem od 0,1 do 15 MPa, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się tlenek cyrkonu promowany złotem - Au/ZrO2.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się fotokatalizator w postaci nanoproszku.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się fotokatalizator zawierający 0,001-10% wag. złota.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako czynnik podwyższający pH stosuje się wodorotlenek sodu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389217A PL212452B1 (pl) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389217A PL212452B1 (pl) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL389217A1 PL389217A1 (pl) | 2011-04-11 |
| PL212452B1 true PL212452B1 (pl) | 2012-10-31 |
Family
ID=44060504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL389217A PL212452B1 (pl) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL212452B1 (pl) |
-
2009
- 2009-10-07 PL PL389217A patent/PL212452B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL389217A1 (pl) | 2011-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Belousov et al. | Application of metal–organic frameworks as an alternative to metal oxide-based photocatalysts for the production of industrially important organic chemicals | |
| Bhanderi et al. | Graphitic carbon nitride (gC 3 N 4) as an emerging photocatalyst for sustainable environmental applications: A comprehensive review | |
| Hoffmann et al. | Artificial photosynthesis: semiconductor photocatalytic fixation of CO2 to afford higher organic compounds | |
| Ismail et al. | Gold nanoparticles on mesoporous interparticle networks of titanium dioxide nanocrystals for enhanced photonic efficiencies | |
| Adormaa et al. | Oxygen vacancies of the TiO 2 nano-based composite photocatalysts in visible light responsive photocatalysis | |
| US20180065856A1 (en) | Nanostructured metal oxide compositions for applied photocatalysis | |
| JP5920750B2 (ja) | エタノール酸化用金触媒およびそれを用いたアセトアルデヒド、酢酸の製造方法 | |
| Su et al. | Preparation of Pd/TiO2 nanowires for the photoreduction of CO2 into renewable hydrocarbon fuels | |
| Zhang et al. | Photocatalytic upgrading of 5-hydroxymethylfurfural–aerobic or anaerobic? | |
| Zou et al. | Surface Characterization of Nanoparticles of NiO x/In0. 9Ni0. 1TaO4: Effects on Photocatalytic Activity | |
| Tang et al. | Visible-light-driven organic transformations integrated with H 2 production on semiconductors | |
| Xiang et al. | Selective photocatalytic reduction of CO2 to methanol in CuO-loaded NaTaO3 nanocubes in isopropanol | |
| Stelmachowski et al. | The photocatalytic conversion of (biodiesel derived) glycerol to hydrogen-A short review and preliminary experimental results part 1: A review | |
| Jandam et al. | Ultrasound-assisted synthesis of nonmetal-doped titanium dioxide photocatalysts for simultaneous H2 production and chemical oxygen demand removal from industrial wastewater | |
| Colmenares et al. | Ultrasound and photochemical procedures for nanocatalysts preparation: application in photocatalytic biomass valorization | |
| Deganello et al. | Soft-hard templating solution combustion synthesized CeO2-CuO-TiO2 nanostructures for visible light photocatalysis | |
| Raja et al. | Cobalt and tungsten single-metal atom catalyst coupled with TiO2–BiCu2VO6 metal oxide on the graphene for efficient solar fuel production and chromium reduction | |
| US12421112B1 (en) | Metal organic framework derived nanocomposite catalyst for synthesis gas production | |
| PL212452B1 (pl) | Sposób otrzymywania metanolu z ditlenku węgla i wody | |
| Colmenares | Nanophotocatalysis in selective transformations of lignocellulose-derived molecules: a green approach for the synthesis of fuels, fine chemicals, and pharmaceuticals | |
| JP4608693B2 (ja) | 可視光を全吸収する水素生成のための黒色光触媒 | |
| Kibar et al. | Case analysis and future aspects of photo/thermocatalytic hydrogen production from methanol | |
| Reilly et al. | Photocatalytic hydrogen production in a UV-irradiated fluidized bed reactor | |
| Muliastri et al. | Influence of composition grafit oxide, irradiation-time variation analyzes on reduced graphene oxide–copper oxide (rGO/CuO) composite toward photocatalytic conversion of CO2 to methanol | |
| PL213848B1 (pl) | Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Free format text: RATE OF LICENCE: 10% Effective date: 20120517 |
|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20121007 |