PL232138B1 - Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu - Google Patents

Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu

Info

Publication number
PL232138B1
PL232138B1 PL403394A PL40339413A PL232138B1 PL 232138 B1 PL232138 B1 PL 232138B1 PL 403394 A PL403394 A PL 403394A PL 40339413 A PL40339413 A PL 40339413A PL 232138 B1 PL232138 B1 PL 232138B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
nickel
phenol
hours
titanium dioxide
anatase
Prior art date
Application number
PL403394A
Other languages
English (en)
Other versions
PL403394A1 (pl
Inventor
Antoni Waldemar Morawski
Diana Dolat
Beata Tryba
Beata Michalkiewicz
Jacek Przepiórski
Sylwia Mozia
Zofia Lendzion-Bieluń
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie
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 Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL403394A priority Critical patent/PL232138B1/pl
Publication of PL403394A1 publication Critical patent/PL403394A1/pl
Publication of PL232138B1 publication Critical patent/PL232138B1/pl

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu, który może znaleźć zastosowanie do oczyszczania ścieków organicznych pod wpływem promieniowania UV.
Najbardziej problematyczne zanieczyszczenia wody, która po uzdatnieniu przeznaczona jest do spożywania przez ludzi stanowią obecne w niej w ilościach przekraczających dopuszczalne normy związki organiczne. Usunięcie związków organicznych z wód powierzchniowych stanowi spore wyzwanie dla konwencjonalnych oczyszczalni ścieków. Tradycyjne metody są nieskuteczne, a nawet często prowadzące do pogorszenia jakości wody poprzez częściowe utlenienie związków organicznych do innych, często jeszcze bardziej toksycznych, związków przejściowych powstających w wyniku utleniania chemicznego (np. przy użyciu chloru bądź ozonu. Substancje te wymagają więc bardziej efektywnych metod utleniania tzw. zaawansowanych procesów utleniania (AOPs - Advance Oxidation Processes) czyli np. fotokatalitycznego rozkładu zanieczyszczeń organicznych do dwutlenku węgla i wody. Jedynym sposobem na pozbycie się tych zanieczyszczeń jest całkowita ich mineralizacja (do wody i dwutlenku węgla). Procesy zaawansowanego utleniania oparte na fotokatalizie są szybkimi i bardzo skutecznymi metodami usuwania tych zanieczyszczeń. Nie istnieje jeszcze żadna kom ercyjna stacja fotokatalitycznego oczyszczania wody. Głównym ograniczeniem jest wciąż zbyt niska aktywność TiO2. Obecnie na całym świecie prowadzone są badania mające na celu poprawić aktywność fotokatalityczną dwutlenku tytanu tak aby mógł być on stosowany na skalę przemysłową. Przetestowanych zostało wiele różnych sposobów modyfikacji TiO2 w celu poprawienia jego aktywności zarówno pod wpływem promieniowania UV jak i widzialnego. Zdaje się jednak, że zdecydowanie bardziej obiecującymi dla zastosowań komercyjnych są materiały wykazujące wysoką aktywność pod wpływem promieniowania ultrafioletowego - jest ona zawsze wielokrotnie wyższa niż aktywność w zakresie promieniowania widzialnego.
W celu otrzymania materiałów aktywnych pod promieniowaniem UV prowadzi się różnorodne modyfikacje, z których najbardziej efektywne jest modyfikowanie TiO2 metalami, które wydłużają czas rekombinacji elektron-dziura elektronowa pozwalając na bardziej efektywne użycie fotokatalizatora.
Znany jest z patentu europejskiego Nr EP 1 138 634 sposób otrzymywania tlenku tytanu metodą kalcynacji w temperaturze od 300°C do 600°C w atmosferze par amoniaku i/lub wody amoniakalnej. Z polskiego opisu patentowego 206573 znany jest sposób otrzymywania nanokrystalicznego anatazu fotoaktywnego w promieniowaniu widzialnym stosowanego do fotokatalitycznego odbarwiania ścieków barwnych oraz fotokatalizator do odbarwiania ścieków barwnych w zakresie promieniowania widzialnego. Sposób charakteryzuje się tym, że przemysłowy zanieczyszczony półprodukt - niekalcynowany uwodniony dwutlenek tytanu w postaci kwasu metatytanowego z technologii siarczanowej poddaje się kalcynacji w atmosferze gazowego amoniaku w temperaturach 106-299°C.
Nieoczekiwanie okazało się, że jednoczesna modyfikacja anatazu metalem - nikiel, oraz niemetalem - azot, prowadzi do otrzymania materiału o wyjątkowo wysokiej aktywności fotokatalitycznej pod wpływem promieniowania UV.
Sposób otrzymywania fotokatalitycznego anatazu, wykorzystujący proces kalcynacji, charakteryzuje się tym, że wysuszony amorficzny ditlenek tytanu impregnuje się roztworem soli niklu, suszy się przez noc w temperaturze 100°C, uciera w moździerzu do postaci proszku i następnie kalcynuje się w temperaturze do 700°C w atmosferze amoniaku. Jako sól niklu stosuje się azotan niklu (II), siarczan niklu (II), chlorek niklu (II) bądź inną rozpuszczalną sól niklu. Stosuje się sól w ilości odpowiadającej zawartości niklu od 1% mas. do 10% masowych w stosunku do ditlenku tytanu od 1% mas. do 10% masowych w stosunku do ditlenku tytanu. Kalcynację prowadzi się w atmosferze amoniaku przez 4 godziny w temperaturze poniżej przemiany anatazu w rutyl, to jest poniżej 700°C.
Materiały, których właściwości zostaną przytoczone w przykładach otrzymane zostały z komercyjnego amorficznego dwutlenku tytanu, otrzymanego metodą siarczanową. Wodna zawiesina dwutlenku tytanu składa się w 35% z TiO2 oraz około 8% resztkowego kwasu siarkowego w stosunku do TiO2, dopełnienie stanowi woda.
Sposób według wynalazku pozwala otrzymać materiał o niezwykle wysokiej aktywności w świetle widzialnym, znacznie wyższej niż te osiągane dla komercyjnie dostępnych materiałów.
Sposób przedstawiony jest w przykładach wykonania, przy czym w przykłady od pierwszego do drugiego to przykłady porównawcze, w których przedstawiono wykorzystanie znanego ze stanu techniki materiału do rozkładu fenolu, zaś przykłady od czwartego do ósmego stanowią przykłady wykonania materiału według wynalazku i jego zastosowania do oczyszczanie ścieków organicznych.
PL 232 138 B1
P r z y k ł a d 1
W tym przykładzie przedstawiono rozkład fenolu na TiO2. W zlewce umieszczono sproszkowany anatazowy dwutlenek tytanu modyfikowany azotem w 500°C (atmosfera amoniaku) w ilości 0,2 g/l oraz roztwór fenolu o stężeniu 10 mg/l, prowadzono proces adsorpcji przez 1 godzinę. Po 1 godzinie stopień zaadsorbowania fenolu wynosił ok. 3%. Włączono lampy UV-Vis i prowadzono proces naświetlania próbek przez 5 godzin monitorując stężenie fenolu w całym czasie trwania naświetlania. Po 5 h dodatkowo zbadano stopień usunięcia ogólnego węgla organicznego (OWO). Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 1,8 mg/dm3-h a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił 7%.
P r z y k ł a d 2
W tym przykładzie przedstawiono rozkład fenolu na TiO2. W zlewce umieszczono sproszkowany anatazowy dwutlenek tytanu modyfikowany niklem w ilości odpowiednio 1%, 5% i 10% w stosunku do zawartości TiO2 w 500°C (atmosfera argonu) w ilości 0,2 g/l oraz roztwór fenolu o stężeniu 10 mg/l, prowadzono proces adsorpcji przez 1 godzinę. Po 1 godzinie stopień zaadsorbowania barwnika wynosił ok. 2%. Włączono lampy UV-Vis i prowadzono proces naświetlania próbek przez 5 godzin monitorując stężenie fenolu w całym czasie trwania naświetlania. Po 5 h dodatkowo zbadano stopień usunięcia ogólnego węgla organicznego (OWO). Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 1,2 mg/dm3-h dla 1% Ni, 1,1 mg/dm3-h dla 5% Ni oraz 1,8 mg/dm3-h dla 10% Ni a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił odpowiednio 15,8%, 9,8% oraz 14,1%.
P r z y k ł a d 3
Wysuszony amorficzny ditlenek tytanu w ilości 24 g poddano impregnacji azotanem niklu. Ilość użytego azotanu (V) niklu (II)) dobrana była tak, aby stosunek niklu do TiO2 w mieszaninie impregnacyjnej wynosił 1% masowych. Następnie poddano kalcynacji w temperaturze 500°C, w atmosferze amoniaku. Otrzymano fotokatalizator, który zastosowano do fotokatalitycznego rozkładu fenolu. W zlewce umieszczono sproszkowany fotokatalizator w ilości 0,2 g/l oraz roztwór fenolu o stężeniu 10 mg/l, prowadzono proces adsorpcji przez 1 godzinę. Po 1 godzinie stopień zaadsorbowania fenolu wynosił ok. 3%. Włączono lampy UV-Vis i prowadzono proces naświetlania próbek przez 5 godzin monitorując stężenie fenolu w całym czasie trwanie naświetlania. Po 5 h dodatkowo zbadano stopień usunięcia ogólnego węgla organicznego (OWO). Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 4,7 mg/dm3-h a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił 56,8%.
P r z y k ł a d 4
Sposób jak w przykładzie trzecim, z tym, że do impregnacji zastosowano azotan niklu w ilości odpowiadającej zawartości 5% w stosunku do zawartości TiO2. Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 10,2 mg/dm3-h a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił 91,5%.
P r z y k ł a d 5
Sposób jak w przykładzie trzecim, z tym, że do impregnacji zastosowano azotan niklu w ilości odpowiadającej zawartości 10% w stosunku do zawartości TiO2. Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 3,8 mg/dm3-h a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił 51%.
P r z y k ł a d 6
Wysuszony amorficzny ditlenek tytanu w ilości 24 g poddano impregnacji siarczanem niklu. Ilość użytej soli (siarczan (VI) niklu (II)) dobrana była tak, aby stosunek niklu do TiO2 w mieszaninie impregnacyjnej wynosił 1% masowych. Następnie materiał poddano kalcynacji w atmosferze amoniaku przez godziny w temperaturze 700°C. Otrzymano fotokatalizator, który zastosowano do fotokatalitycznego rozkładu fenolu. W zlewce umieszczono sproszkowany fotokatalizator w ilości 0,2 g/l oraz roztwór fenolu o stężeniu 10 mg/l. Prowadzono proces adsorpcji przez 1 godzinę. Po 1 godzinie stopień zaadsorbowania fenolu wynosił ok. 3%. Włączono lampy UV-Vis i prowadzono proces naświetlania próbek przez godzin monitorując stężenie fenolu w całym czasie trwania naświetlania. Po 5 h dodatkowo zbadano stopień usunięcia ogólnego węgla organicznego (OWO). Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 5 mg/dm3-h, a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił około 58%.
P r z y k ł a d 7
Sposób jak w przykładzie szóstym, z tym, że do impregnacji zastosowano siarczan niklu w ilości odpowiadającej zawartości 5% niklu w stosunku do TiO2. Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 11 mg/dm3-h, a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił około 92%.
PL 232 138 B1
P r z y k ł a d 8
Sposób jak w przykładzie szóstym, z tym, że do impregnacji zastosowano siarczan niklu w ilości odpowiadającej zawartości 10% w stosunku do zawartości TiO2. Początkowa stała szybkości rozkładu fenolu wynosiła 4 mg/dm3-h, a stopień usunięcia OWO po 5 h wynosił około 53%.

Claims (4)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób otrzymywania fotokatalitycznego anatazu, wykorzystujący proces kalcynacji, znamienny tym, że wysuszony amorficzny ditlenek tytanu impregnuje się roztworem soli niklu, suszy się przez noc w temperaturze 100°C, uciera w moździerzu do postaci proszku i następnie kalcynuje się w temperaturze do 700°C w atmosferze amoniaku.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako sól niklu stosuje się azotan niklu (II), siarczan niklu (II), chlorek niklu (II).
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się sól w ilości odpowiadającej zawartości niklu od 1% mas. do 10 % masowych w stosunku do ditlenku tytanu.
  4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kalcynację prowadzi się w atmosferze amoniaku przez 4 godziny w temperaturze poniżej przemiany anatazu w rutyl, to jest poniżej 700°C.
PL403394A 2013-04-02 2013-04-02 Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu PL232138B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403394A PL232138B1 (pl) 2013-04-02 2013-04-02 Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL403394A PL232138B1 (pl) 2013-04-02 2013-04-02 Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL403394A1 PL403394A1 (pl) 2014-10-13
PL232138B1 true PL232138B1 (pl) 2019-05-31

Family

ID=51662777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL403394A PL232138B1 (pl) 2013-04-02 2013-04-02 Sposób otrzymywania modyfikowanego anatazu

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL232138B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL403394A1 (pl) 2014-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alamgholiloo et al. Facile fabrication of Z-scheme TiO2/ZnO@ MCM-41 heterojunctions nanostructures for photodegradation and bioactivity performance
Cheng et al. Hexavalent chromium removal using metal oxide photocatalysts
Saud et al. Preparation and photocatalytic activity of fly ash incorporated TiO2 nanofibers for effective removal of organic pollutants
Sánchez-Martínez et al. Synthesis of WO3 nanoparticles by citric acid-assisted precipitation and evaluation of their photocatalytic properties
Singh et al. Enhanced surface area, high Zn interstitial defects and band gap reduction in N-doped ZnO nanosheets coupled with BiVO4 leads to improved photocatalytic performance
Pant et al. CdS-TiO2 NPs decorated carbonized eggshell membrane for effective removal of organic pollutants: A novel strategy to use a waste material for environmental remediation
Santiago et al. Photocatalytic treatment of water containing imazalil using an immobilized TiO2 photoreactor
Zhou et al. Fabrication of walnut-like BiVO4@ Bi2S3 heterojunction for efficient visible photocatalytic reduction of Cr (VI)
Lee et al. Effect of hydrothermal temperature on photocatalytic properties of TiO2 nanotubes
Mehmood et al. Immobilizing a visible light-responsive photocatalyst on a recyclable polymeric composite for floating and suspended applications in water treatment
Wu et al. Deactivation mechanism of PtOx/TiO2 photocatalyst towards the oxidation of NO in gas phase
Zhang et al. Graphene oxide and F co-doped TiO2 with (0 0 1) facets for the photocatalytic reduction of bromate: Synthesis, characterization and reactivity
Latif et al. Green synthesis of Mn-doped TiO2 nanoparticles and investigating the influence of dopant concentration on the photocatalytic activity
Lahmar et al. Chromate reduction on the novel hetero-system La 2 NiO 4/TiO 2 under solar light
Behpour et al. Considering photocatalytic activity of N/F/S-doped TiO2 thin films in degradation of textile waste under visible and sunlight irradiation
Lemus et al. Photocatalytic degradation of 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid using nanocrystalline cryptomelane composite catalysts
Zhou et al. Design and application of Ag3PO4@ Ag4V2O7 Z-scheme photocatalysts with a micro-nano tube-cluster structure for the co-degradation of nitrate and ammonia in wastewater
Chen et al. Visible light-driven copper vanadate/biochar nanocomposite for heterogeneous photocatalysis degradation of tetracycline: Performance, mechanism, and application of machine learning
Souza et al. Energy recovery from tannery sludge wastewaters through photocatalytic hydrogen production
Prakash et al. Rational design of novel 3D flower-like praseodymium molybdate anchored graphitic carbon nitride: an efficient and sustainable photocatalyst for mitigation of carcinogenic pollutants
Zhao et al. Preparation, characterization and photocatalytic activity of N-doped NaTaO3 nanocubes
JP2012530599A (ja) 光触媒水浄化のための方法
Oshima et al. Construction of novel metal-free photocatalyst: Perylene adsorbed on g-C3N4 for Cr (VI) photoreduction under visible light irradiation
Yang et al. Nanosized cadmium sulfide in polyelectrolyte protected mesoporous sphere: a stable and regeneratable photocatalyst for visible-light-induced removal of organic pollutants
Ochiai et al. Development of an air-purification unit using a photocatalysis-plasma hybrid reactor