PL236006B1 - Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego - Google Patents
Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego Download PDFInfo
- Publication number
- PL236006B1 PL236006B1 PL405172A PL40517213A PL236006B1 PL 236006 B1 PL236006 B1 PL 236006B1 PL 405172 A PL405172 A PL 405172A PL 40517213 A PL40517213 A PL 40517213A PL 236006 B1 PL236006 B1 PL 236006B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- iron
- zinc
- zirconium
- copper
- aqueous solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 239000011701 zinc Substances 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
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 title description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 title description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 48
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 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 8
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004128 Copper(II) sulphate Substances 0.000 claims description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L zirconyl chloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)=O IPCAPQRVQMIMAN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 7
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 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 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 13
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 11
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 10
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 7
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 7
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 7
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 7
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 3
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 3
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 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
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000530268 Lycaena heteronea Species 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 2
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 2
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000004686 pentahydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 2
- -1 zirconl sulfate Chemical class 0.000 description 2
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 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
- 238000007144 microwave assisted synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 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
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 150000003746 yttrium Chemical class 0.000 description 1
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 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 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania nanokrystalicznego 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 w polu promieniowania mikrofalowgo i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 30 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 w polu promieniowania mikrofalowego oraz nanostrukturalne tlenki cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi otrzymane tym sposobem.
Tlenki metali występujące w skali nanometrycznej charakteryzują się cenniejszymi właściwościami w porównaniu do charakterystyki tych samych materiałów w skali makro. Dzięki większemu stosunkowi powierzchni nanocząstek do objętości, wykazują one większą aktywność chemiczną.
Tlenek cynku jest znany przede wszystkim ze swoich właściwości bielących. Stosowany jest jako pigment nieorganiczny, ale także jako katalizator, składnik maści antybakteryjnych, powłok okularów przeciwsłonecznych lub lakierów do drewna.
Istnieje wiele metod otrzymywania tlenku cynku w postaci nanokrystalicznej. W opisie patentowym EP2268579 opisany jest sposób pozyskiwania nanotlenku cynku polegający na zmieszaniu organicznego roztworu prekursora cynku z alkoholowym roztworem zasady i dodaniu acetonu w celu strącenia mleczno-białego tlenku cynku. Po opadnięciu osadu i dekantacji supernatantu, produkt został odwirowany i wysuszony nad pięciotlenkiem fosforu. Otrzymane cząstki miały rozmiar od 5 do 50 nm, w zależności od stężenia użytych reagentów. Autorzy podają, iż nanometryczny tlenek cynku może być w szczególności stosowany jako bloker promieniowana UV, gdyż jest on transparentny dla widzialnego zakresu fal światła słonecznego, jednak stanowi barierę dla szkodliwych promieni ultrafioletowych.
Obecnie tlenki żelaza w postaci nanoproszku są powszechnie stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Mają zastosowanie jako katalizatory, pigmenty nieorganiczne lub prekursory w syntezach ferrytowych. Nanotlenki żelaza cechują różne właściwości fizykochemiczne, jak rozmiar, kolor, gęstość, porowatość i kształt cząstek. Parametry te zależą od sposobu prowadzenia reakcji otrzymywania tlenków żelaza, a także determinują przeznaczenie produktu. Tlenki żelaza w postaci nanokrystalicznej są barwy od żółtej poprzez czerwoną do brązowej. Kolor produktu uzależniony jest od wielkości cząstek i jego rozkładu. Wraz ze wzrostem wielkości nanocząstek, obserwuje się głębszą i ciemniejszą barwę.
Znany jest na przykład z opisu patentowego EP1814825 sposób otrzymywania nanotlenku żelaza (III) poprzez zmieszanie wodnych roztworów siarczanu żelaza (III) i amoniaku. Mieszaninę ogrzano do 250°C i utrzymywano w niej przez zadany czas prowadzenia procesu. Następnie, po dodaniu wodnego roztworu czynnika dyspergującego, mieszaninę przeniesiono do naczynia ciśnieniowego. Po 5 minutach mieszania, proces przerwano i osad odwirowano. Otrzymano tlenek żelaza (III) o średnim rozmiarze nanocząstek 13 nm i kulistym kształcie agregatów.
Tlenek cyrkonu ma szerokie zastosowanie w przemyśle barwiarskim, gdyż stanowi świetną powłokę ochronną cząstek pigmentu, np. ditlenku tytanu. Jest ponadto materiałem ogniotrwałym, przez co używa się go w izolacjach. Dodatkowo, jego korzystne właściwości ścierne (wysoka twardość, odporność na ścieranie, niska przewodność cieplna) pozwalają na stosowanie go w materiałach polerujących. Tlenek cyrkonu jest również szeroko stosowany w przemyśle ceramicznym. Wysoka wartość przewodnictwa jonowego czyni go jednym z najbardziej użytecznych materiałów stosowanych w ceramice elektrycznej. Tlenek cyrkonu w postaci nanokrystalicznej charakteryzuje się lepszymi właściwościami mechanicznymi w porównaniu do formy makro. Jest odporny na większe gradienty termiczne, które nie są tolerowane przez większość materiałów ceramicznych.
Znana jest, na przykład z opisu patentowego EP1440039 metoda otrzymywania nanotlenku cyrkonu poprzez odparowanie roztworu w temperaturze powyżej jego temperatury wrzenia, ale poniżej temperatury wzrostu kryształów. Rolę prekursorów mogą pełnić sole cyrkonu, np. siarczan cyrkonylu, chlorek cyrkonylu, azotan cyrkonylu i inne, rozpuszczalne w wodzie. Proces prowadzi się w obecności stabilizatora, którym mogą być magnez, sole itru lub tlenki metali ziem rzadkich. Konieczne jest przeprowadzenie kalcynacji w celu uzyskania struktury nanokrystalicznej. Autorzy podają, że otrzymano tlenek cyrkonu w rozmiarze od 30 do 600 nm. Ograniczeniem przedstawionej metody jest stosowanie wysokich temperatur, konieczność dodatku substancji stabilizującej i wieloetapowość procesu.
Szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu znalazł tlenek miedzi (II). Występuje on w postaci brązowo-czarnego proszku, dzięki czemu może pełnić rolę barwnika szkieł i porcelany. Posiada także korzystne właściwości ścierne, co umożliwia stosowanie go jako składnika materiałów polerujących np. szkło optyczne. Może także pełnić rolę katalizatora w syntezach organicznych. Dzięki znacznej przewodności cieplnej substancja ta jest często stosowana jako nośnik ciepła. Nanotlenek miedzi (II) występujący w formie nanofluidu charakteryzuje się wzmożoną przewodnością cieplną, ponadto jest tańszy od powszechnie stosowanych nośników ciepła i w rezultacie materiał ten wypiera je z użycia.
PL 236 006 B1
W opisie patentowym US20100124532 przedstawiony jest sposób otrzymywania nanotlenku miedzi obejmujący kilka etapów. W pierwszym miesza się roztwór soli miedzi z roztworem alkalicznym. Następnie po uzyskaniu zawiesiny wodorotlenku miedzi usuwa się rozpuszczalnik otrzymując prekursor nanotlenku miedzi. Po odparowaniu rozpuszczalnika następuje prażenie prekursora w temperaturze powyżej lub równej 500°C. Autorzy podają, iż otrzymano nanotlenek miedzi o rozmiarach cząstek od 20 do 200 nm.
Znana jest także z opisu patentowego US8426560 metoda syntezy stałej postaci peptydów w polu promieniowania mikrofalowego, dzięki czemu realizacja poszczególnych etapów procesu jest przyspieszona.
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 opisu patentowego CN102126752 znany jest sposób otrzymywania tlenku cyrkonu metodą hydrotermalną w reaktorze mikrofalowym, ale w postaci tetragonalnych prętów. Proces polega na dodaniu 0,1-0,4 M NaOH do 0,2-0,8 M roztworu jonów cyrkonu, przy czym stosunek objętościowy roztworu cyrkonu i wodorotlenku wynosi od 1 : 3 do 1 : 9. Reakcję hydrotermalną prowadzi się 40-55 min w 180-210°C i 1-4 MPa w reaktorze mikrofalowym. Produkt odwirowuje się, przemywa 10% HCl, myje wodą oraz etanolem, a następnie suszy.
Z publikacji Gastón P. Barreto, Graciela Morales, and Ma. Luisa López Quintanilla, „Microwave Assisted Synthesis of ZnO Nanoparticles: Effect of Precursor Reagents, Temperature, Irradiation Time, and Additives on Nano-ZnO Morphology Development”, Journal of Materials Volume 2013, Article ID 478681, 11 pages, Hindawi Publishing Corporation, http://dx.doi.org/10.1155/2013/478681 znany jest sposób otrzymywania nanocząstek tlenku cynku metodą wspomaganą mikrofalami, przy czym do 15 ml 1,6 M roztworu azotanu cynku dodaje się 32 ml wody, a następnie kroplami 4 ml 3,2 M NaOH. Otrzymaną mieszaninę poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego o mocy 300, 600 albo 1200 W, przez 5, 10 albo 20 minut. Reakcja prowadzona jest w temperaturze 80, 100, 120 albo 140°C.
Sposób otrzymywania nanokrystalicznego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi według wynalazku charakteryzuje się tym, że wodny roztwór azotanu (V) cynku, azotanu (V) żelaza (III), chlorku cyrkonylu lub siarczanu (VI) miedzi (II) zawierający jony metalu w 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 w polu promieniowania mikrofalowego w zamkniętym naczyniu w reaktorze mikrofalowym przy mocy mikrofal od 250 do 350 W oraz pod ciśnieniem od 1 do 40 bar i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 30 minut, filtruje się, a otrzymany osad przemywa wodą i suszy.
Sposób przewiduje przeprowadzenie następujących etapów: (1) zmieszanie wodnego roztworu soli metalu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu w temperaturze pokojowej, (2) przeniesienie mieszaniny do reaktora mikrofalowego i po osiągnięciu ustalonych parametrów procesu utrzymywanie reagentów w danej temperaturze przez określony czas.
W wyniku procesu precypitacji, następuje strącenie stałej postaci wodorotlenku metalu. Proces dehydratacji do tlenku metalu prowadzi się w reaktorze mikrofalowym, w temperaturach powyżej 100°C,
PL 236 006 B1 w warunkach podwyższonego ciśnienia. Dzięki zastosowaniu polarnego rozpuszczalnika (wody) w polu promieniowania mikrofalowego możliwe jest efektywne przekazywanie ciepła w krótkim czasie w całej objętości mieszaniny reakcyjnej, co znacznie przyspiesza zakończenie procesu.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady:
Przykład 1
Do 25 cm3 wodnego roztworu sześciowodnego azotanu (V) cynku o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cynku. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 350 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 200°C i utrzymywano w niej przez ok. 1 minutę. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 39 bar. 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 kulistym kształcie cząstek i rozmiarach od 50 do 100 nm.
P rzy kła d 2
Do 25 cm3 wodnego roztworu sześciowodnego azotanu (V) cynku o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cynku. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 300 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i utrzymywano w niej przez ok. 1 minutę. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 25 bar. 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 kulistym kształcie cząstek i rozmiarach od 50 do 200 nm.
Przykład 3
Do 25 cm3 wodnego roztworu dziewięciowodnego azotanu (V) żelaza (III) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 3 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się czerwonego wodorotlenku żelaza. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 250 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 160°C i utrzymywano w niej przez ok. 1,5 minuty. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 15 bar. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku żelaza (III), którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 60°C, otrzymano proszek nanotlenku żelaza (III) charakteryzujący się cząstkami w kształcie wieloboków o rozmiarze 100 nm.
Przykład 4
Do 25 cm3 wodnego roztworu dziewięciowodnego azotanu (V) żelaza (III) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 3 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się czerwonego wodorotlenku żelaza. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 350 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 200°C i utrzymywano w niej przez ok. 2 minuty. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 40 bar. W wyniku ogrzewania, otrzymano suspensję nanotlenku żelaza (III), którą następnie przefiltrowano na sączku nitrocelulozowym i przemyto wodą dejonizowaną. Po wysuszeniu w temperaturze 60°C, otrzymano proszek nanotlenku żelaza (III) charakteryzujący się kulistymi cząstkami o rozmiarze ok. 80 nm.
Przykład 5
Do 25 cm3 wodnego roztworu ośmiowodnego chlorku cyrkonylu o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się wodorotlenku cyrkonu. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 300 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 180°C i utrzymywano w niej przez ok. 5 minut. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 25 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 około 10 nm.
Przykład 6
Do 25 cm3 wodnego roztworu pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się niebieskiego wodorotlenku miedzi. Mieszaninę przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na
PL 236 006 B1
250 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 250°C i utrzymywano w niej przez ok. 4 minuty. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 40 bar. 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 charakteryzujący się cząstkami w kształcie pałeczkowatym o szerokości ok. 80 nm.
Przykład 7
Do 25 cm3 wodnego roztworu pięciowodnego siarczanu (VI) miedzi (II) o stężeniu 0,1 mol/dm3 dodano mieszając 2,5 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 2 mol/dm3, w wyniku czego zaobserwowano wytrącenie się niebieskiego wodorotlenku miedzi. Mieszaninę przeniesiono do naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Moc mikrofal ustawiono na 300 W. Mieszaninę ogrzano do temperatury 250°C i utrzymywano w niej przez ok. 6 minut. Ciśnienie mieszaniny reakcyjnej wynosiło 40 bar. 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 charakteryzujący się kulistymi cząstkami o średnicy ok. 50 nm.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób otrzymywania nanokrystalicznego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi, znamienny tym, że wodny roztwór azotanu (V) cynku, azotanu (V) żelaza (III), chlorku cyrkonylu lub siarczanu (VI) miedzi (II) zawierający jony metalu w 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 w polu promieniowania mikrofalowego w zamkniętym naczyniu w reaktorze mikrofalowym przy mocy mikrofal od 250 do 350 W oraz pod ciśnieniem od 1 do 40 bar i utrzymuje się w tej temperaturze od 1 minuty do 30 minut, filtruje się, a otrzymany osad przemywa wodą i suszy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405172A PL236006B1 (pl) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405172A PL236006B1 (pl) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL405172A1 PL405172A1 (pl) | 2015-03-02 |
| PL236006B1 true PL236006B1 (pl) | 2020-11-30 |
Family
ID=52574540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL405172A PL236006B1 (pl) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236006B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308831B6 (cs) * | 2020-09-06 | 2021-06-23 | České vysoké učení technické v Praze | Způsob přípravy nanočástic oxidu zirkoničitého |
-
2013
- 2013-08-29 PL PL405172A patent/PL236006B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL405172A1 (pl) | 2015-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101746825B (zh) | 一种制备橄榄球状介孔BiVO4的有机溶剂-水热法 | |
| Nam et al. | Preparation of ultrafine crystalline TiO2 powders from aqueous TiCl4 solution by precipitation | |
| CN103846085B (zh) | 水热法制备掺杂Bi的ZnWO4光催化剂 | |
| Lv et al. | Recyclable (Fe 3 O 4-NaYF 4: Yb, Tm)@ TiO 2 nanocomposites with near-infrared enhanced photocatalytic activity | |
| WO2017068444A1 (en) | Method of synthesizing ceramic oxide nanoparticles having tailored properties | |
| CN110436508B (zh) | 一种片状纳米氧化铜的制备方法及其应用 | |
| Ha et al. | Synthesis of lithium aluminate for application in radiation dosimetry | |
| CN105016382B (zh) | 一种纯金红石型二氧化钛纳米棒的制备方法 | |
| Babaei Darani et al. | Synthesis and characterization of two green nano pigments based on chromium oxide | |
| CN102502821A (zh) | 一种制备球状或空心球状BiVO4的混合有机溶剂热法 | |
| RU2404125C2 (ru) | Способ получения нанопорошка диоксида циркония | |
| CN105727922B (zh) | 一种Li掺杂SrTiO3十八面体纳米颗粒的制备方法及产物 | |
| BRPI0621262A2 (pt) | métodos para a produção de nanopartìculas de óxido de metal com propriedades controladas, e nanopartìculas e preparações produzidas por meio das mesmas | |
| US10106433B2 (en) | Metal oxide nanoparticle material | |
| PL236006B1 (pl) | Sposób otrzymywania nanostrukturalnego tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w polu promieniowania mikrofalowego | |
| CN104591287B (zh) | 一种抗菌性能优于钨酸银的纳米钨酸锌粉体的制备方法 | |
| CN113443650B (zh) | 一种利用结晶水自释放制备纳米钛酸盐的方法 | |
| CN102963925B (zh) | 一种以锌钛类水滑石为前躯体制备纳米正钛酸锌尖晶石的方法 | |
| KR101763357B1 (ko) | 루타일 이산화티탄 분말의 제조방법 | |
| CN102838356B (zh) | BiFeO3-(Na0.5Bi0.5)TiO3纳米粉体的制备方法 | |
| CN102583519A (zh) | 一种钛酸锌基微纳米晶粉体的制备方法 | |
| Aimable et al. | Comparison of two innovative precipitation systems for ZnO and Al-doped ZnO nanoparticle synthesis | |
| CN109336162A (zh) | 纳米CuAl2O4尖晶石制备方法 | |
| CN103951426B (zh) | 介电陶瓷K6Nb10.8O30粉体及其烧结体的制备方法 | |
| Razali et al. | Synthesis of CuO and ZnO nanoparticles and CuO doped ZnO nanophotocatalysts |