PL220511B1 - Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol - Google Patents

Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol

Info

Publication number
PL220511B1
PL220511B1 PL400037A PL40003712A PL220511B1 PL 220511 B1 PL220511 B1 PL 220511B1 PL 400037 A PL400037 A PL 400037A PL 40003712 A PL40003712 A PL 40003712A PL 220511 B1 PL220511 B1 PL 220511B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
methanol
carbon dioxide
photocatalytic reduction
reduction
tio2
Prior art date
Application number
PL400037A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL400037A1 (en
Inventor
Beata Michalkiewicz
Grzegorz Kądziołka
Original Assignee
Univ West Pomeranian Szczecin Tech
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 Univ West Pomeranian Szczecin Tech filed Critical Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority to PL400037A priority Critical patent/PL220511B1/en
Publication of PL400037A1 publication Critical patent/PL400037A1/en
Publication of PL220511B1 publication Critical patent/PL220511B1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu.The present invention relates to a process for the photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol.

Fotokatalityczna redukcja ditlenku węgla w wodzie do związków organicznych jest istotna lecz bardzo trudna do zrealizowania. W literaturze opisano kilka aktywnych fotokatalizatorów pracujące przy ekspozycji na światło UV-Vis. Znana jest z literatury A. Fujishima, K. Honda, Nature 238 (1972) 37 metoda fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla w wodzie do związków organicznych (metan, metanol, formaldehyd) w obecności: 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. Z polskiego opisu patentowego P 394081 znany jest sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do związków organicznych takich jak: metan, etan, etylen, metanol i formaldehyd polegający na tym, że jako fotokatalizator stosuje się ditlenek tytanu promowany złotem. 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. Purnama, 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. Zgłoszenie patentowe P387702 wprowadza również możliwość zastąpienia NaOH za pomocą roztworu amoniaku. Stosowano też TiO2 osadzony na zeolitach: zeolit Y - Anpo, M., Yamashita, H., Ichihashi, Y., Fujii, Y., Honda, M., The Journal of Physical Chemistry B, 101 (1997) 2632-2636, MCM-41, MCM-48 - Anpo, M. Yamashita, H., Ikeue, K., Fujii, Y., Zhang, S.G., Ichihashi, Y., G., Park, D.R., Suzuki, Y., Koyano, K., Tatsumi, T. Catalysis Today, 44 (1998) 327-332. Pan opisał (Pan, P.-W., & Chen, Y.-W. (2007). Catalysis Communications, 8, 1546-1549) proces katalitycznej fotoredukcji CO2 przy ekspozycji na światło widzialne przy zastosowaniu NiO/InTaO4.The photocatalytic reduction of carbon dioxide in water to organic compounds is important but very difficult to achieve. Several active photocatalysts operating under UV-Vis light exposure have been described in the literature. A method of photocatalytic reduction of carbon dioxide in water to organic compounds (methane, methanol, formaldehyde) in the presence of: WO3, TiO2, ZnO, CdS, GaP and SiC is known from the literature of A. Fujishima, K. Honda, Nature 238 (1972) 37. The efficiency with which the desired organic compounds are obtained is very low, therefore research is being carried out to increase it. There are known methods of photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol, in which TiO2 obtained and modified in various ways is used as a photocatalyst. It is known from the literature of M. Anpo, H. Yamashita, Y. Ichihashi, S. Ehara, Journal of Electroanalytical Chemistry, 396 (1995) 21 that the polymorphic form of TiO2 (anatase, rutile) and its specific surface are of particular importance. In recent years, attention has been paid to catalysts containing titanium dioxide promoted with various metals. It is known from the literature of I.-H. Tseng, JCS 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, WC Chang, JCS Wu, Applied Catalysis B: Environ 37 (2002) 37 that the modification of TiO2 with transition group metals increases the efficiency of CO2 reduction. The Polish patent P 394081 describes a method of photocatalytic reduction of carbon dioxide to organic compounds such as: methane, ethane, ethylene, methanol and formaldehyde, whereby titanium dioxide promoted with gold is used as a photocatalyst. In the literature I-Hsiang Tseng, Jeffrey CS Wu, Hsin-Ying Chou, Journal of Catalysis 221 (2004) 432-440, I-Hsiang Tseng, Wan-Chen Chang, Jeffrey CS Wu, Applied Catalysis B: Environmental 37 (2002) 37-48, Slamet, HW Nasution, E. Purnama, S. Kosela, J. Gunlazuardi, Catalysis Communications 6 (2005) 313-319 shows the beneficial effect of adding NaOH to the reaction mixture, the photocatalyst suspension in water, if the photocatalyst is TiO2 subsidized with copper. Patent application P387702 also introduces the possibility of replacing NaOH with an ammonia solution. TiO 2 deposited on zeolites was also used: zeolite Y - Anpo, M., Yamashita, H., Ichihashi, Y., Fujii, Y., Honda, M., The Journal of Physical Chemistry B, 101 (1997) 2632-2636 , MCM-41, MCM-48 - Anpo, M. Yamashita, H., Ikeue, K., Fujii, Y., Zhang, SG, Ichihashi, Y., G., Park, DR, Suzuki, Y., Koyano , K., Tatsumi, T. Catalysis Today, 44 (1998) 327-332. You have described (Pan, P.-W., & Chen, Y.-W. (2007). Catalysis Communications, 8, 1546-1549) the process of catalytic CO 2 photo reduction when exposed to visible light using NiO / InTaO 4 .

Nieoczekiwanie okazało się, że nanorurki TiO2 mogą być katalizatorami fotoredukcji ditlenku węgla do metanolu.Surprisingly, it turned out that TiO2 nanotubes can be catalysts for the photo reduction of carbon dioxide to methanol.

Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, według wynalazku, polegający na jego redukcji w wodzie w obecności fotokatalizatora, w temperaturze 20 - 30°C, pod ciśnieniem od 0,1 do 15 MPa, charakteryzuje się tym, że jako fotokatalizator stosuje się zawiesinę nanorurek ditlenku tytanu o stężeniu 0,01 - 10% masowych. Proces prowadzi się stosując promieniowanie z zakresu UV-Vis.The method of photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol, according to the invention, consisting in its reduction in water in the presence of a photocatalyst, at a temperature of 20-30 ° C, under a pressure of 0.1 to 15 MPa, is characterized in that a nanotube suspension is used as the photocatalyst titanium dioxide with a concentration of 0.01 - 10% by mass. The process is carried out using radiation in the UV-Vis range.

Sposób według wynalazku przedstawiony Jest bliżej w przykładach wykonania.The method according to the invention is presented in more detail in the working examples.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

Do reaktora półprzepływowego wyposażonego w lampę emitującą światło UV-Vis 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 destylowaną oraz kataliza3 tor w postaci nierozpuszczalnej w medium reakcyjnym zawiesiny. Do reaktora wlano 600 cm3 wody destylowanej i wsypano 0,5 g rurek TiO2 otrzymanych metodą hydrotermalną z P25 i NaOH. Włączo3 no lampę UV-Vis. Ditlenek węgla doprowadzano z szybkością 100 cm3/min. W reaktorze utrzymywano temperaturę 30°C i ciśnienie 0,1 MPa. Po dwóch godzinach pobierano próbki do analizy. Zawartość metanolu oznaczano wykorzystując chromatograf gazowy. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,07 μmol/(g·h).Półprzepływowego to the reactor equipped with a lamp emitting UV-Vis wavelength of 300-600 nm was fed carbon dioxide inlet port located near the bottom of the reactor so as to ensure its slow bubbling through the reaction medium, the catalysis and distilled water three track-insoluble form of medium slurry reaction. 600 cm 3 of distilled water are poured into the reactor and 0.5 g of TiO2 tubes obtained with the hydrothermal method with P25 and NaOH are poured in. The UV-Vis lamp is turned on. Carbon dioxide was fed at a rate of 100 cm 3 / min. The temperature of the reactor was 30 ° C and the pressure was 0.1 MPa. Two hours later, samples were taken for analysis. The methanol content was determined using a gas chromatograph. It was found that methanol was obtained with a yield of 0.07 µmol / (g · h).

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

Postępowano jak w przykładzie I z tym, że masa katalizatora wynosiła 0,1 g, a ciśnienie 15 MPa. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,01 μmol/(g·h).The procedure was as in Example 1, except that the weight of the catalyst was 0.1 g and the pressure was 15 MPa. It was found that methanol was obtained with a yield of 0.01 µmol / (g · h).

PL 220 511 B1PL 220 511 B1

P r z y k ł a d IIIP r x l a d III

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że jako katalizator zastosowano rurki TiO2 otrzymane metodą hydrotermalną z anatazu i NaOH. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,02 pmol/(g-h).The procedure was analogous to that in Example 1, except that the catalyst was TiO 2 tubes obtained by hydrothermal method from anatase and NaOH. It was found that methanol was obtained in a yield of 0.02 pmol / (gh).

P r z y k ł a d IVP r x l a d IV

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że jako katalizator zastosowano 2 g rurek TiO2 otrzymanych metodą hydrotermalną z rutylu i NaOH. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,001 pmol/(g-h).The procedure was analogous to that in Example 1, except that 2 g of TiO2 tubes obtained by hydrothermal method from rutile and NaOH were used as the catalyst. It was found that methanol was obtained in a yield of 0.001 pmol / (g-h).

P r z y k ł a d VP r z k ł a d V

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że jako katalizator zastosowano 6 g rurek TiO2 otrzymanych metodą hydrotermalną z rutylu i KOH. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,001 pmol/(g-h).The procedure was analogous to that in Example 1, except that the catalyst used was 6 g of TiO2 tubes obtained by hydrothermal method from rutile and KOH. It was found that methanol was obtained in a yield of 0.001 pmol / (g-h).

P r z y k ł a d VIP r x l a d VI

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że jako katalizator zastosowano 70 g rurek TiO2 otrzymanych metodą hydrotermalną z P25 i KOH. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,09 pmol/(g-h).The procedure was analogous to that in Example 1, except that the catalyst used was 70 g of TiO2 tubes obtained by hydrothermal method with P25 and KOH. It was found that methanol was obtained with a yield of 0.09 pmol / (g-h).

P r z y k ł a d VIIP r o x l a d VII

Postępowano analogicznie jak w przykładzie I z tym, że jako katalizator zastosowano 4 g rurek TiO2 otrzymanych metodą hydrotermalną z anatazu i KOH. Stwierdzono, że metanol był otrzymywany z wydajnością 0,08 pmol/(g-h).The procedure was analogous to that in Example 1, except that 4 g of TiO2 tubes obtained by hydrothermal method from anatase and KOH were used as the catalyst. It was found that methanol was obtained with a yield of 0.08 pmol / (g-h).

Claims (2)

1. Sposób fotokatalitycznej redukcji ditlenku węgla do metanolu, polegający na jego redukcji w wodzie w obecności fotokatalizatora, w temperaturze 20 - 30°C, pod ciśnieniem od 0,1 do 15 MPa, znamienny tym, że jako fotokatalizator stosuje się zawiesinę nanorurek ditlenku tytanu o stężeniu 0,01 - 10% masowych.1. The method of photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol, consisting in its reduction in water in the presence of a photocatalyst, at a temperature of 20-30 ° C, under a pressure of 0.1-15 MPa, characterized in that a suspension of titanium dioxide nanotubes is used as the photocatalyst with a concentration of 0.01 - 10% by mass. 2. Sposób według zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że proces prowadzi się stosując promieniowanie z zakresu UV-Vis.2. The method according to p. from 1 to 3, characterized in that the process is carried out using radiation in the UV-Vis range.
PL400037A 2012-07-19 2012-07-19 Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol PL220511B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400037A PL220511B1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400037A PL220511B1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL400037A1 PL400037A1 (en) 2014-01-20
PL220511B1 true PL220511B1 (en) 2015-11-30

Family

ID=49920862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL400037A PL220511B1 (en) 2012-07-19 2012-07-19 Method for photocatalytic reduction of carbon dioxide to methanol

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL220511B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL400037A1 (en) 2014-01-20

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
Khan et al. Photocatalytic dye degradation from textile wastewater: a review
Guo et al. High-performance, scalable, and low-cost copper hydroxyapatite for photothermal CO2 reduction
Colmenares et al. Heterogeneous photocatalytic nanomaterials: prospects and challenges in selective transformations of biomass-derived compounds
Yuzawa et al. Reaction mechanism of ammonia decomposition to nitrogen and hydrogen over metal loaded titanium oxide photocatalyst
Kampouri et al. Dual-functional photocatalysis for simultaneous hydrogen production and oxidation of organic substances
Zheng et al. Amino-modified Fe-terephthalate metal–organic framework as an efficient catalyst for the selective oxidation of H2S
Hamdy et al. Strategies to design efficient silica-supported photocatalysts for reduction of CO2
Bagheri et al. Titanium dioxide as a catalyst support in heterogeneous catalysis
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
Fresno et al. Photocatalytic materials: recent achievements and near future trends
Mao et al. Recent advances in the photocatalytic CO 2 reduction over semiconductors
Lin et al. Enhanced photocatalysis using side-glowing optical fibers coated with Fe-doped TiO2 nanocomposite thin films
Abedi et al. Ordered mesoporous metal–organic frameworks incorporated with amorphous TiO2 as photocatalyst for selective aerobic oxidation in sunlight irradiation
Cargnello et al. Photocatalytic H2 and added‐value by‐products–the role of metal oxide Systems in Their Synthesis from oxygenates
Pomilla et al. CO2 to liquid fuels: photocatalytic conversion in a continuous membrane reactor
Adormaa et al. Oxygen vacancies of the TiO 2 nano-based composite photocatalysts in visible light responsive photocatalysis
Lakhani et al. Support materials impact on green synthesis and sustainable processing via heterogeneous catalysis
US9764959B2 (en) Nanostructured metal oxide compositions for applied photocatalysis
JP6370371B2 (en) NATAO3: LA2O3 catalyst with cocatalyst composition for photocatalytic reduction of carbon dioxide
Wu et al. Photocatalytic reduction of CO2 using Ti–MCM-41 photocatalysts in monoethanolamine solution for methane production
Xiang et al. Selective photocatalytic reduction of CO2 to methanol in CuO-loaded NaTaO3 nanocubes in isopropanol
Neppolian et al. Efficient photocatalytic degradation of organics present in gas and liquid phases using Pt-TiO2/Zeolite (H-ZSM)
CN104415754A (en) Synthesizing method of immobilized multi-phase Fenton catalyst
Nosrati et al. Effective CO2 capture and selective photocatalytic conversion into CH3OH by hierarchical nanostructured GO–TiO2–Ag2O and GO–TiO2–Ag2O–Arg

Legal Events

Date Code Title Description
LICE Declarations of willingness to grant licence

Free format text: RATE OF LICENCE: 10%

Effective date: 20150416