PL236005B1 - Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi - Google Patents
Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi Download PDFInfo
- Publication number
- PL236005B1 PL236005B1 PL405139A PL40513913A PL236005B1 PL 236005 B1 PL236005 B1 PL 236005B1 PL 405139 A PL405139 A PL 405139A PL 40513913 A PL40513913 A PL 40513913A PL 236005 B1 PL236005 B1 PL 236005B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- zinc
- iron
- zirconium
- copper
- mol
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 title claims abstract description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 63
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000004128 Copper(II) sulphate Substances 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 29
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- GBNDTYKAOXLLID-UHFFFAOYSA-N zirconium(4+) ion Chemical compound [Zr+4] GBNDTYKAOXLLID-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 13
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 13
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 10
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 7
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 4
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LJQSESUEJXAKBR-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+) tetrachloride octahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Zr+4] LJQSESUEJXAKBR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- SVOAENZIOKPANY-CVBJKYQLSA-L copper;(z)-octadec-9-enoate Chemical compound [Cu+2].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O SVOAENZIOKPANY-CVBJKYQLSA-L 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
- YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N zafuleptine Chemical compound OC(=O)CCCCCC(C(C)C)NCC1=CC=C(F)C=C1 YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi polega na tym, że wodny roztwór soli będącej źródłem jonów cynku (II), żelaza (III), cyrkonu (IV) albo miedzi (II) miesza się z wodnym roztworem wodorotlenku sodu, a następnie taką mieszaninę ogrzewa się od temperatury 100° do 250°C i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 60 minut, filtruje się, a otrzymany osad przemywa wodą i suszy. Przedmiotem wynalazku są także tlenki otrzymane sposobem według wynalazku.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi oraz nanostrukturalne tlenki cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi otrzymane tym sposobem.
Dzięki zwiększonemu stosunkowi powierzchni do objętości, tlenki metali w postaci nanokrystalicznej charakteryzują się bardziej użytecznymi właściwościami w porównaniu do właściwości tlenków metali występujących w skali makro. Wiąże się to z wyższą aktywnością chemiczną nanotlenków, dzięki czemu znajdują one zastosowanie w różnych gałęziach nauki i przemysłu.
Tlenek cynku jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach przemysłu, takich jak barwiarstwo, lakiernictwo, elektronika, farmacja i kosmetyka. Tlenek cynku przede wszystkim stanowi świetny materiał bielący. Dodatkowo posiada właściwości antybakteryjne i przyspieszające gojenie się ran oraz stanowi efektywną barierę dla promieniowania ultrafioletowego, dzięki czemu stosuje się go w produkcji powłok okularów przeciwsłonecznych.
Jedną z metod otrzymywania tlenku cynku w postaci nanokrystalicznej podaje opis patentowy US20110002970. Metoda zakłada przeprowadzenie kilku etapów procesu. W pierwszej kolejności należy rozpuścić prekursor cynku, np. octan cynku w odpowiednim rozpuszczalniku, którym może być dimetyloformamid. Następnie, po sporządzeniu alkoholowego roztworu mocnej zasady (wodorotlenku sodu), w warunkach ciągłego mieszania dodaje się go powoli do przygotowanego roztworu prekursora. W dalszej kolejności dodaje się aceton i wytrącony biały osad oddziela się poprzez dekantację i odwirowanie. Produkt suszy się w eksykatorze nad pięciotlenkiem fosforu. Niedoskonałością powyższej metody jest skomplikowana preparatyka oraz użycie organicznych rozpuszczalników, co wpływa szkodliwie na środowisko naturalne.
Duży potencjał aplikacyjny mają tlenki żelaza. Przede wszystkim stosowane są jako pigmenty nieorganiczne, ale pełnią również rolę katalizatorów i prekursorów w syntezach ferrytowych. Poprzez zmianę parametrów prowadzenia procesów otrzymywania tlenków żelaza, można wpływać na właściwości fizykochemiczne determinujące ich późniejszą aplikację, tj. na rozmiar, kolor, gęstość, porowatość i kształt cząstek. Nanotlenki żelaza przyjmują barwę od żółtej poprzez czerwoną do brązowej. Kolor uzależniony jest od rozmiaru nanocząstek i ich kształtu. Wraz ze wzrostem wielkości nanocząstek, obserwuje się głębszą i ciemniejszą barwę.
W opisie patentowym EP1814825 podana jest dwuetapowa metoda otrzymania nanotlenku żelaza. Proces polega na sporządzeniu roztworu jonów żelaza ustaleniu jego pH na poziomie wartości 1,5. Roztwór pozostawia się w temperaturze ok. 55°C na czas 14 dni w celu zajścia procesu hydrolizy. Poprzez dalszą regulację temperatury i wartości pH, możliwe jest manipulowanie wielkością nanocząstek. Autorzy podają, iż otrzymano cząstki nanotlenku żelaza w rozmiarze od 2 do 500 nm.
Tlenek cyrkonu znalazł szerokie zastosowanie przede wszystkim w przemyśle barwiarskim. Materiał ten wykazuje świetne właściwości pokrywające cząstki pigmentów, dzięki czemu zabarwienie produktów jest trwałe. Ponadto, tlenek cyrkonu wykorzystywany jest w produkcji materiałów polerujących, gdyż cechują go wysoka twardość, odporność na ścieranie i niska przewodność cieplna. Materiał ten jest szeroko stosowany w przemyśle ceramicznym. Tlenek cyrkonu występujący w rozmiarach nanometrycznych wykazuje lepsze właściwości mechaniczne w porównaniu do formy makro, gdyż jest bardziej odporny na wysokie temperatury, które wpływają niszcząco na większość materiałów ceramicznych.
Znana jest, na przykład z opisu patentowego WO2003082742 metoda otrzymywania nanotlenku cyrkonu poprzez zmieszanie roztworu chlorku cyrkonylu sporządzonego w glikolu etylenowym z roztworem wodorotlenku sodu, w warunkach podwyższonej temperatury do ok. 150°C i ciągłego mieszania. Otrzymany osad wodorotlenku cyrkonu oddzielono poprzez dekantację i pozostawiono do ostudzenia w temperaturze pokojowej. Następnie, do osadu dodano wodę i poddano działaniu ultradźwięków przez ok. 15 minut. W ostatnim etapie supernatant znad osadu odwirowano otrzymując galaretowaty osad tlenku cyrkonu o rozmiarach cząstek od 80 do 300 nm. Niedoskonałością metody jest wieloetapowość procesu i konieczność stosowania organicznego rozpuszczalnika, jakim jest glikol etylenowy, który stanowi zagrożenie toksykologiczne dla organizmów żywych.
Tlenek miedzi, z uwagi na swoje brązowo-czarne zabarwienie, jest szeroko stosowany w przemyśle barwiarskim, głównie jako barwnik szkieł i porcelany. Może również pełnić rolę składnika past ściernych i polerujących. Tlenek miedzi charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, dzięki czemu może pełnić funkcję nośnika ciepła. Rozdrobniony do postaci nanometrycznej wykazuje wyższą przewodność cieplną niż powszechnie stosowane nośniki ciepła.
PL 236 005 B1
W opisie patentowym WO2012155931 opisany jest sposób otrzymywania nanotlenku miedzi poprzez traktowanie oleinianu miedzi umieszczonego na szkiełku zegarkowym promieniowaniem mikrofalowym przez 15 minut. Następnie, zawartość szkiełka zegarkowego dwukrotnie przemyto acetonem i heksanem. Otrzymany osad zdyspergowano w heksanie, a w toku badań potwierdzono obecność nanocząstek tlenku miedzi o rozmiarze od 10 do 129 nm.
W publikacji M. A. Moghri Moazzen et al. pt. „Synthesis and Characterization of Nano-Sized Hexagonal and Spherical Nanoparticles of Zinc Oxide”, JNS 2 (2012) 295-300 przedstawiony został sposób otrzymywania nanometrycznego tlenku cynku.
Sposób prezentowany w publikacji polega na zmieszaniu roztworu soli cynku (dwuwodnego octanu cynku) z roztworem wodorotlenku sodu, filtracji i przemywaniu precypitatu wodą dejonizowaną i alkoholem etylowym, jego suszeniu w 100°C przez 5 godzin i ostatecznie kalcynacji powstałego po suszeniu proszku prekursora tlenku w 250°C przez 3 godziny.
Z publikacji R. Al-Gaashani et al. pt. „XPS and optical studies of different morphologies of ZnO nanostructures prepared by microwave methods”, Ceramics International 39 (2013) 2283-2292, znane są trzy warianty metody otrzymywania nanocząstek tlenku cynku, pozwalające otrzymać nanoczastki, nanokwiaty oraz nanopręty ZnO:
- zmieszanie roztworu chlorku cynku z roztworem wodorotlenku sodu (1 h), umieszczenie zawiesiny w kolbie płaskodennej i ogrzewanie jej przez 2 minuty w kuchence mikrofalowej Sanyo EM-G430 przy 1000 W, filtrowanie i wirowanie zawiesiny (4000 rpm, 10 min), przemywanie osadu wodą dejonizowaną i alkoholem etylowym, suszenie osadu w 60°C przez 24 godziny i następnie jego kalcynacja w 300°C przez 2 godziny;
- zmieszanie roztworu azotanu cynku z roztworem wodorotlenku sodu oraz pirydyną (2 h), umieszczenie zawiesiny w kolbie płaskodennej i ogrzewanie jej przez 2 minuty w kuchence mikrofalowej Sanyo EM-G430 przy 1000 W, wirowanie zawiesiny (4000 rpm, 10 min), przemywanie osadu wodą dejonizowaną i alkoholem etylowym, suszenie osadu w 60°C przez 24 godziny;
- zmieszanie roztworu octanu cynku z roztworem wodorotlenku sodu (1 h), umieszczenie zawiesiny w kolbie płaskodennej i ogrzewanie jej przez 5 minut („duration on/off”) w kuchence mikrofalowej Sanyo EM-G430 przy 1000 W, wirowanie zawiesiny (4000 rpm, 5 min), przemywanie osadu wodą dejonizowaną i alkoholem etylowym, suszenie osadu w 60°C przez 24 godziny i następnie jego kalcynacja w 500°C przez 2 godziny.
Z publikacji Thanakorn Wirunmongkol, Narongchai O-Charoen, and Sorapong Pavasupree, „Simple Hydrothermal Preparation of Zinc Oxide Powders Using Thai Autoclave Unit”, Energy Procedia 34 (2013) 801-807, znany jest sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku metodą hydrotermalną przy użyciu autoklawu, który polega na tym, że wodny roztwór 0,5 mol/dm3 Zn(NOs)2 · 6H2O miesza się z odpowiednią ilością 1 albo 5 mol/dm3 roztworu NaOH, w celu otrzymania stosunku molowego Zn(NO3)2 · 6H2O : NaOH równego 1 : 2 albo 1 : 10. pH mieszaniny reakcyjnej jest wysoce zasadowe pH ok. 14. Mieszaninę umieszcza się w autoklawie ze stali nierdzewnej wyłożonej teflonem, który został zbudowany na Rajamangala University of Technology Thanyaburi (RMUTT) w Tajlandii. Reakcję hydrotermalną prowadzono w 60°C przez 6 godzin. Otrzymany produkt filtrowano, przemywano wodą dejonizowaną i suszono. Produktem były mikrometryczne kryształy ZnO w postaci pryzmatów lub kwiatów (zbiory pryzmatów).
Z publikacji Katragadda Suresh Babu, et al. pt.: „Hydrothermal Synthesis of Hydrated Zinc Oxide Nanoparticles and its Characterization”, Chem Sci Trans., May 2013, 2(S1), pp S33-S36 znany jest sposób otrzymywania cząstek tlenku cynku polegający na zmieszaniu w formie stałej soli stanowiącej źródło jonów cynku oraz wodorotlenku sodu, a następnie rozpuszczeniu mieszaniny w wodzie. Zmieszanie surowców w formie stałej prowadzi do miejscowych reakcji topochemicznych i niekontrolowanego strącania wodorotlenku cynku już na powierzchni ziaren soli. Dodatkowo w prezentowanej metodzie zastosowano około 15-krotny nadmiar wodorotlenku sodu, co powoduje, że pH mieszaniny reakcyjnej osiąga wartość około 14.
Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi według wynalazku charakteryzuje się tym, że wodny roztwór soli azotanu (V) cynku, azotanu (V) żelaza (III), chlorku cyrkonylu lub siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu od 0,01 do 0,5 mol/dm3 miesza się z wodnym roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu od 1 do 3 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,5 : 1 do 2 : 1, a następnie taką mieszaninę ogrzewa się od temperatury 100° do 250°C i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 60 minut w zamkniętym naczyniu
PL 236 005 B1 w reaktorze ciśnieniowym pod ciśnieniem od 1 do 20 bar, po czym filtruje się, a otrzymany osad przemywa wodą i suszy.
Proces polega na zmieszaniu wodnego roztworu soli metalu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Następuje strącenie wodorotlenku metalu. Mieszaninę przenosi się do naczynia ze stali nierdzewnej, który można umieścić w reaktorze ciśnieniowym w celu zajścia dehydratacji i otrzymania tlenku metalu. Proces prowadzi się w temperaturach powyżej 100°C i w warunkach podwyższonego ciśnienia, które wytwarzane jest w wyniku ogrzania mieszaniny reakcyjnej.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady:
Przykład 1
Do 180 cm3 wodnego roztworu sześciowodnego azotanu (V) cynku o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cynku. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 160°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 4 bary. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku cynku, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 30°C, otrzymano proszek nanotlenku cynku o rozmiarach cząstek od 20 do 120 nm.
Przykład 2
Do 180 cm3 wodnego roztworu sześciowodnego azotanu (V) cynku o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cynku. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 200°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 14 barów. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku cynku, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 30°C, otrzymano proszek nanotlenku cynku o rozmiarach od 20 do 80 nm.
Przykład 3
Do 180 cm3 wodnego roztworu dziewięciowodnego azotanu (V) żelaza (III) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 3 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku żelaza. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 160°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 4 bary. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku żelaza, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym. Po wysuszeniu w temperaturze 60°C, otrzymano proszek nanotlenku żelaza o rozmiarach około 50 nm.
Przykład 4
Do 180 cm3 wodnego roztworu ośmiowodnego chlorku cyrkonylu o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cyrkonu. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 120°C i utrzym ywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 1 bar. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku cyrkonu, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 40°C, otrzymano proszek nanotlenku cyrkonu o rozmiarach ok. 20 nm.
P rzy kła d 5
Do 180 cm3 wodnego roztworu ośmiowodnego chlorku cyrkonylu o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cyrkonu. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 160°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 5 barów. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku cyrkonu, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 40°C, otrzymano proszek nanotlenku cyrkonu o rozmiarach ok. 30 nm.
Przykład 6
Do 180 cm3 wodnego roztworu pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego
PL 236 005 B1 zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku miedzi. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 120°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 1 bar. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku miedzi, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną w ilości dwukrotnie większej w stosunku do początkowej objętości mieszaniny reakcyjnej. Po wysuszeniu w temperaturze 40°C, otrzymano proszek nanotlenku miedzi charakteryzujący się wydłużonymi cząstkami o rozmiarze ok. 50 nm.
Przykład 7
Do 180 cm3 wodnego roztworu pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 18 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku miedzi. Mieszaninę przeniesiono do naczynia ze stali nierdzewnej i umieszczono w reaktorze ciśnieniowym. Ogrzano ją do temperatury 200°C i utrzymywano w niej przez 30 minut. Po osiągnięciu zadanej temperatury, ciśnienie mieszaniny wynosiło 12 barów. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku miedzi, którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 40°C, otrzymano proszek nanotlenku miedzi o rozmiarach około 30 nm.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi, znamienny tym, że wodny roztwór soli azotanu (V) cynku, azotanu (V) żelaza (III), chlorku cyrkonylu lub siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu od 0,01 do 0,5 mol/dm3 miesza się z wodnym roztworem wodorotlenku sodu o stężeniu od 1 do 3 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,5 : 1 do 2 : 1, a następnie taką mieszaninę ogrzewa się od temperatury 100° do 250°C i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 60 minut w zamkniętym naczyniu w reaktorze ciśnieniowym pod ciśnieniem od 1 do 20 bar, po czym filtruje się, a otrzymany osad przemywa wodą i suszy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405139A PL236005B1 (pl) | 2013-08-26 | 2013-08-26 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405139A PL236005B1 (pl) | 2013-08-26 | 2013-08-26 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL405139A1 PL405139A1 (pl) | 2015-03-02 |
| PL236005B1 true PL236005B1 (pl) | 2020-11-30 |
Family
ID=52574515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL405139A PL236005B1 (pl) | 2013-08-26 | 2013-08-26 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236005B1 (pl) |
-
2013
- 2013-08-26 PL PL405139A patent/PL236005B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL405139A1 (pl) | 2015-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Vinogradov et al. | Low-temperature sol–gel synthesis of crystalline materials | |
| Kandiban et al. | Synthesis and characterization of MgO nanoparticles for photocatalytic applications | |
| Nilavazhagan et al. | Effect of an alkali hydroxide concentration on the structural, optical, and surface morphological properties of ZnO nanoparticles. | |
| AU2012340368B2 (en) | Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production | |
| WO2014181346A3 (en) | A process for manufacturing of boehmite particulate material | |
| Babaei Darani et al. | Synthesis and characterization of two green nano pigments based on chromium oxide | |
| Mahata et al. | Synthesis of TiO 2 nanoparticles by hydrolysis and peptization of titanium isopropoxide solution | |
| CN115837274A (zh) | Pt掺杂的复合无机金属氧化物纳米颗粒、其制备方法及应用 | |
| Narayan et al. | Role of particle size in visible light photocatalysis of Congo Red using TiO2·[ZnFe2O4] x nanocomposites | |
| PL236005B1 (pl) | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi | |
| KR101763357B1 (ko) | 루타일 이산화티탄 분말의 제조방법 | |
| CN101948129B (zh) | 外电场诱导制备ZnO纳米粒子的方法及其装置 | |
| PL236006B1 (pl) | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego | |
| Muñiz-Serrato et al. | Nanostructuring anatase through the addition of acetic acid by the sol–gel low temperature aqueous processing | |
| CN107915254B (zh) | 一种纳米二氧化钛粉体的制备方法 | |
| Nath et al. | Study on the Rietveld analysis for synthesized zinc oxide nanoparticles | |
| Wattanawikkam et al. | Optical, dielectric and photocatalytic properties of perovskite ZnTiO 3 nanoparticle synthesized by sonochemical process | |
| Razali et al. | Synthesis of CuO and ZnO nanoparticles and CuO doped ZnO nanophotocatalysts | |
| Bashiri et al. | Influence of hydrolysis rate on properties of nanosized TiO2 synthesized via sol-gel hydrothermal | |
| Pavani et al. | ZnO nanostructures: simple routes of synthesis | |
| Ali et al. | Proposed industrial scale setup for production of ZnO nanoparticles using wet chemical synthesis method | |
| Pookmanee et al. | The Characterization of Bismuth Vanadate Powder Synthesized by a Modified Microwave Method | |
| Pulit-Prociak et al. | Effect of process parameters on the size and shape of nano-and micrometric zinc oxide | |
| RU2603788C1 (ru) | Способ получения наностержней диоксида гафния | |
| Onoda et al. | Synthesis of cerium phosphate white pigments from cerium oxalate |