PL213848B1 - Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu - Google Patents
Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanoluInfo
- Publication number
- PL213848B1 PL213848B1 PL387702A PL38770209A PL213848B1 PL 213848 B1 PL213848 B1 PL 213848B1 PL 387702 A PL387702 A PL 387702A PL 38770209 A PL38770209 A PL 38770209A PL 213848 B1 PL213848 B1 PL 213848B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- tio2
- catalyst
- promoted
- carbon dioxide
- methanol
- Prior art date
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 39
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 20
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title description 14
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title description 13
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 4
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 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
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 WO3 Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu w wodzie.
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 Μ. Anpo, H. Yamashita, Y. Ichihashi, S. Ehara, Journal of Electroanalytical Chemistry, 396 (1995) 21, że szczególne znaczenie ma forma TiO2 (anataz, rutyl) oraz jego powierzchnia właściwa. W ostatnich latach zwraca się uwagę na katalizatory zawierające ditlenek tytanu promotowany 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, Κ. 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 katalizatorem tym jest TiO2 dotowany miedzią. Stosowanie NaOH jest nie do końca korzystne, ponieważ jony Na+ wykazują tendencję do tworzenia połączeń z centrami elektronowymi na powierzchni TiO2 aktywowanymi promieniowaniem UV-Vis.
Nieoczekiwanie okazało się, że można uniknąć tej niedogodności przez zastosowanie roztworu amoniaku. Jony NH4+ nie tworzą depozytu na centrach elektronowych.
Sposób według wynalazku polegający na redukcji ditlenku węgla do metanolu w wodzie prowadzony w temperaturze 20 - 30°C, pod ciśnieniem 0,1 MPa, z udziałem katalizatora, czynnika podwyższającego pH oraz promieniowania UV-Vis w zakresie 300-600 nm, charakteryzuje się tym, że jako czynnik podwyższający pH w celu uzyskania odczynu zasadowego, stosuje się roztwór amoniaku. 33
Korzystnie stosuje się roztwór amoniaku o stężeniu od 0,001 mol/dm3 do 10 mol/dm3. Jako katalizator stosuje się TiO2 zawierający anataz i/lub rutyl. Jako katalizator można tez stosować TiO2 zawierający anataz i/lub rutyl promotowany związkami metali takich jak platyna, osm, pallad, rod, ruten, nikiel, kobalt, żelazo, miedź.
Roztwór amoniaku, w przeciwieństwie do wodorotlenków metali grupy I i II nie hamuje procesu fotokatalitycznego. Jony NH4+ nie tworzą depozytu na centrach elektronowych. Metoda według wynalazku nie wymaga stosowania podwyższonego ciśnienia i związanego z nim drogiego sprzętu, takiego jak autoklawy, wysokociśnieniowe rurociągi czy zawory. W procesie według wynalazku stosuje się katalizatory, które są łatwo dostępne i nie wymagają skomplikowanego procesu otrzymywania.
Sposób według wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.
P r z y k ł a d I
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV o długości fal
300-600 nm doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne czyli wodę zawierającą roztwór amo3 niaku oraz zawiesinę fotokatalizatora. Do reaktora wlano 800 cm3 wody zawierającej roztwór amonia3 ku w ilości 0,2 mol/dm3 i wsypano 0,8 g ditlenku tytanu zawierającego 5% rutylu. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 200 ml/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
-1 -1 mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d II
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą promieniowanie UV o długości fal 300-600 nm doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne czyli wodę zawierającą roztwór 3 amoniaku oraz zawiesinę fotokatalizatora. Do reaktora wlano 800 cm3 wody zawierającej roztwór
PL 213 848 B1 3 amoniaku w ilości 0,01 mol/dm3 i wsypano 0,8 g ditlenku tytanu zawierającego 2% rutylu. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 ml/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
-1 -1 z wydajnością 21 mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d III
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą promieniowanie UV o długości fal 300-600 nm doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne czyli wodę zawierającą roztwór 3 amoniaku oraz zawiesinę fotokatalizatora. Do reaktora wlano 800 cm3 wody zawierającej roztwór 3 amoniaku w ilości 0,5 mol/dm3 i wsypano 0,4 g ditlenku tytanu zawierającego 20% rutylu. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 150 ml/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
-1 -1 z wydajnością 31 mmol gkat -1h-1.
P r z y k ł a d IV
Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą promieniowanie UV doprowadzano ditlenek węgla króćcem wlotowym umieszczonym blisko dna reaktora, tak aby zapewnić jego powolny barbotaż przez medium reakcyjne czyli wodę zawierającą roztwór amoniaku oraz zawiesinę 33 fotokatalizatora. Do reaktora wlano 800 cm3 wody zawierającej roztwór amoniaku w ilości 0,2 mol/dm3 i wsypano 0,2 g ditlenku tytanu w postaci rutylu. Włączono lampę UV. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 200 ml/min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po czterech godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chroma-1 -1 tograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 27 mmol gkat -1h-1·
P r z y k ł a d V
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany miedzią.
P r z y k ł a d VI
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany żelazem.
P r z y k ł a d VII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany kobaltem.
P r z y k ł a d VIII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany rutenem.
P r z y k ł a d IX
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym. że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany rodem.
P r z y k ł a d X
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany palladem.
P r z y k ł a d XI
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany osmem.
P r z y k ł a d XII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 promotowany platyną.
P r z y k ł a d XIII
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że zastosowano roztwór amoniaku 3 o stężeniu 10 mol/dm3.
P r z y k ł a d XIV
Postępowano analogicznie jak w przykładzie I, z tym, że zastosowano roztwór amoniaku 3 o stężeniu 0,001 mol/dm3.
PL 213 848 B1
P r z y k ł a d XV
Postępowano analogicznie jak w przykładzie IV, z tym, że jako fotokatalizator został zastosowany TiO2 w postaci anatazu.
Claims (13)
1. Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu w wodzie, według wynalazku, prowadzony jest w temperaturze 20 - 30°C, pod ciśnieniem 0,1 MPa, z udziałem katalizatora, czynnika podwyższającego pH oraz promieniowania UV-Vis w zakresie 300-600 nm, znamienny tym, że jako czynnik podwyższający pH stosuje się roztwór amoniaku.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się roztwór amoniaku o stężeniu od 0,001 mol/dm3 do 10 mol/dm3.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 zawierający anataz i/lub rutyl.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany związkami metalu.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany platyną.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany osmem.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany palladem.
8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany rodem.
9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany rutenem.
10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany niklem.
11. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany kobaltem.
12. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany żelazem.
13. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się TiO2 promotowany miedzią.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL387702A PL213848B1 (pl) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL387702A PL213848B1 (pl) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL387702A1 PL387702A1 (pl) | 2010-10-11 |
| PL213848B1 true PL213848B1 (pl) | 2013-05-31 |
Family
ID=43013809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL387702A PL213848B1 (pl) | 2009-04-03 | 2009-04-03 | Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL213848B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013175311A2 (en) * | 2012-05-23 | 2013-11-28 | Bengt Norden | Conversion of carbon dioxide to methanol using visible light |
-
2009
- 2009-04-03 PL PL387702A patent/PL213848B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL387702A1 (pl) | 2010-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sharma et al. | Water depollution using metal-organic frameworks-catalyzed advanced oxidation processes: A review | |
| Wu et al. | g-C3N4@ α-Fe2O3/C photocatalysts: synergistically intensified charge generation and charge transfer for NADH regeneration | |
| Kampouri et al. | Dual-functional photocatalysis for simultaneous hydrogen production and oxidation of organic substances | |
| Liu et al. | Heterogeneous catalysis for the environment | |
| Friedmann et al. | Heterogeneous photocatalytic organic synthesis: state-of-the-art and future perspectives | |
| Al-Rowaili et al. | A review on recent advances for electrochemical reduction of carbon dioxide to methanol using metal–organic framework (MOF) and non-MOF catalysts: challenges and future prospects | |
| Liu et al. | Photocatalytic conversion of methane: current state of the art, challenges, and future perspectives | |
| Tripathy et al. | MgIn2S4/UiO-66-NH2 MOF-based heterostructure: visible-light-responsive Z-scheme-mediated synergistically enhanced photocatalytic performance toward hydrogen and oxygen evolution | |
| Hoffmann et al. | Artificial photosynthesis: semiconductor photocatalytic fixation of CO2 to afford higher organic compounds | |
| Yadav et al. | Functionalized graphene quantum dots as efficient visible‐light photocatalysts for selective solar fuel production from CO2 | |
| Zhang et al. | Photocatalytic upgrading of 5-hydroxymethylfurfural–aerobic or anaerobic? | |
| Liu et al. | Core–shell structured nanocomposites for photocatalytic selective organic transformations | |
| CN104415754A (zh) | 一种固定化多相芬顿催化剂的合成方法 | |
| Kumar et al. | Catalytic heterostructured materials for CO 2 mitigation and conversion into fuels: a renewable energy approach towards a sustainable environment | |
| Zhang et al. | Merging Surface Organometallic Chemistry with Graphitic Carbon Nitride Photocatalysis for CO 2 Photofixation. | |
| CN102887559B (zh) | 基于电化学还原辅助的生物吸附一体化反应器及含六价铬废水的处理方法 | |
| Lou et al. | Designing Eco-functional redox conversions integrated in environmental photo (electro) catalysis | |
| CN113908840A (zh) | 一种Fe基多功能催化剂及其制备方法和应用 | |
| Quintana et al. | Selective production of aldehydes: from traditional alternatives to alcohol photo-oxidation using gC 3 N 4-based materials | |
| PL213848B1 (pl) | Sposób fotokatalitycznejredukcji ditlenku węgla do metanolu | |
| Gurylev | Photocatalysis: fundamentals | |
| Maklavany et al. | Application of Copper Oxide‐Based Catalysts in Advanced Oxidation Processes | |
| Udani et al. | Comparative study on the photocatalytic hydrogen production from methanol over Cu-, Pd-, Co-and Au-loaded TiO2 | |
| CN103769227B (zh) | 一种改性硅胶载体及其制备方法和应用 | |
| Hakki et al. | Photocatalysis as an auspicious synthetic route towards nitrogen containing organic compounds |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LICE | Declarations of willingness to grant licence |
Free format text: RATE OF LICENCE: 10% Effective date: 20121206 |
|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20120403 |