PL245164B1 - Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi - Google Patents

Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi Download PDF

Info

Publication number
PL245164B1
PL245164B1 PL432744A PL43274420A PL245164B1 PL 245164 B1 PL245164 B1 PL 245164B1 PL 432744 A PL432744 A PL 432744A PL 43274420 A PL43274420 A PL 43274420A PL 245164 B1 PL245164 B1 PL 245164B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
stream
solution
silver
flow rate
acid
Prior art date
Application number
PL432744A
Other languages
English (en)
Other versions
PL432744A1 (pl
Inventor
Marcin BANACH
Marcin Banach
Olga DŁUGOSZ
Olga Długosz
Original Assignee
Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
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 Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki filed Critical Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority to PL432744A priority Critical patent/PL245164B1/pl
Publication of PL432744A1 publication Critical patent/PL432744A1/pl
Publication of PL245164B1 publication Critical patent/PL245164B1/pl

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi, w procesie ciągłym z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego, który charakteryzuje się tym, że w pierwszy strumień wodnego roztworu soli będącej źródłem jonów srebra albo miedzi, wprowadza się drugi strumień wodnego roztworu związku o właściwościach redukująco - stabilizujących, a następnie w trakcie mieszania lub po zmieszaniu pierwszego strumienia z drugim strumieniem, wprowadza się trzeci strumień wodnego roztworu wodorotlenku sodu, przy czym stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu drugiego strumienia roztworu związku o właściwościach redukujących i stabilizujących wynosi od 1:0,1 do 1:8, a stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu trzeciego strumienia roztworu wodorotlenku sodu wynosi od 1:0,1 do 1:8, zaś pH tak utworzonej mieszaniny wynosi od 6 do 10, po czym tą mieszaninę, pozostającą w układzie przepływowym, poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego, a następnie otrzymaną zawiesinę zawierającą nanocząstki metalu ochładza się. W mieszaninie poddawanej promieniowaniu mikrofalowemu, stosunek molowy substancji redukująco - stabilizującej do jonów srebra wynosi od 0,2:1 do 0,8:1, a do jonów miedzi od 1,2:1:1,8:1.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi w procesie ciągłym z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego.
Nanocząstki metali charakteryzują się odmiennymi właściwościami w porównaniu do ich odpowiedników w skali makro. Wzrost stosunku powierzchni zewnętrznej cząstek do ich objętości inicjuje powstawanie nowych oddziaływań międzycząsteczkowych, zwiększając ich aktywność chemiczną oraz biologiczną. Nanocząstki srebra oraz miedzi odznaczają się silnymi właściwości biobójczymi, dzięki czemu znajdą zastosowanie jako dodatki do farb, tworzyw sztucznych, produktów kosmetycznych i innych nadając lub zwiększając ich właściwości antymikrobiologiczne. Nanocząstki srebra odznaczają się szerokim spektrum działania bakteriobójczego, grzybobójczego i wirusobójczego. Z kolei nanocząstki miedzi wykazują szczególnie dobre właściwości antygrzybiczne.
Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na produkty bazujące na nanocząstkach metalicznych oraz na materiały z dodatkami nanocząstek ich produkcja metodami okresowymi staje się nieefektywna. Wzrost skali produkcji powoduje wzrost kosztów procesu, co jest związane głównie z zapotrzebowaniem energii układu. Zwiększenie objętości w jednym cyklu procesu okresowego nie powoduje proporcjonalnego wzrostu powierzchni wymiany energii między czynnikiem grzewczym a mieszaniną. Dlatego aby możliwe było zwiększenie skali przy zachowaniu jakości produktu, korzystne jest zastosowanie procesu ciągłego. Rozwiązanie takie jest efektywniejsze energetycznie, gdyż stałe warunki prowadzenia procesu, brak rozruchu oraz chłodzenia układu po każdym cyklu, co zawsze ma miejsce w procesach okresowych, pozwalają na minimalizację kosztów energetycznych.
W zgłoszeniu patentowym WO2009133418A1 przedstawiono opis reaktora przepływowego umożliwiającego syntezę zawiesin nanocząstek metali. W rozwiązaniu zastosowano system pomiaru wielkości nanocząstek odbieranych u wylotu reaktora co ułatwiło kontrolę procesu. W zależności od temperatury oraz zastosowanego przepływu reagentów, możliwe było otrzymanie nanocząstek o średnicy ok. 1-10 nm z wydajnością do 10 ml/min. Nanocząstki metali otrzymywano w mikroreaktorze przepływowym. Reaktor składał się z układu mikrokapilar o różnej konstrukcji, w zależności od mieszaniny reakcyjnej przypływającej przez reaktor. Przedstawiona metoda otrzymywania zawiesin nanocząstek z zastosowaniem mikroprzepływowego reaktora, umożliwia uzyskanie nanocząstek o wąskim rozkładzie wielkości cząstek. Głównym ograniczeniem metody jest ryzyko blokowania się kapilar syntezowanymi nanocząstkami, co zmniejsza wydajność procesu i może obniżać jakość produktu.
W opisie patentowym CN101486101A przedstawiono sposób otrzymywania nanocząstek srebra w procesie ciągłym z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego. Dwuetapowa metoda polegała na wymieszaniu roztworu soli srebra ze środkami dyspergującymi, a następnie poddawaniu mieszaniny działaniu promieniowania mikrofalowego. W wyniku procesu otrzymano, po przemywaniu i wysuszeniu, szaroczarny proszek nanocząstek srebra. Zaletami procesu jest duża powtarzalność metody oraz możliwość kontrolowania kształtu i rozmiaru otrzymanych nanocząstek.
W zgłoszeniach patentowych CN101791704A oraz CN103464778A przedstawiono okresowe sposoby otrzymywania nanocząstek srebra oraz miedzi z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego. Ujawniono, że w zależności od warunków procesu, możliwe jest uzyskanie nanocząstek o rozmiarze od 3 do 80 nm, charakteryzujących się wąskim rozkładem wielkości cząstek oraz dobrą dyspersyjnością.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi, w procesie ciągłym z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego, polega na tym, że w pierwszy strumień wodnego roztworu azotanu(V) srebra albo octanu srebra, będący źródłem jonów srebra, albo siarczanuj) miedzi(II) albo chlorku miedzi(II), będących źródłem jonów miedzi, o stężeniu od 0,5 · 10-3 do 50 · 10-3 mol/dm3, wprowadza się drugi strumień wodnego roztworu związku o właściwościach redukujących i stabilizujących, wybranego spośród kwasu galusowego albo kwasu elagowego albo kwasu taninowego albo kwasu szikimowego albo kwasu kawowego albo kwasu wanilinowego albo kwasu kumarynowego albo kwasu ferulowego, o stężeniu od 0,001 do 0,250 mol/dm3, a następnie w trakcie mieszania lub po zmieszaniu pierwszego strumienia z drugim strumieniem, wprowadza się trzeci strumień wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu od 0,1 do 0,5 mol/dm3, przy czym stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu drugiego strumienia roztworu związku o właściwościach redukująco-stabilizujących wynosi od 1 : 0,1 do 1 : 8, a stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu trzeciego strumienia roztworu wodorotlenku sodu wynosi od 1 : 0,1 do 1 : 8, zaś pH tak utworzonej mieszaniny wynosi od 6 do 10, po czym tę mieszaninę, pozostającą w układzie przepływowym, poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego o mocy od 100 do 600 W przez czas od 60 do 120 s, a następnie otrzymaną zawiesinę zawierającą nanocząstki metalu ochładza się.
Korzystnie, w mieszaninie poddawanej promieniowaniu mikrofalowemu, stosunek molowy substancji redukująco-stabilizującej do jonów srebra wynosi od 0,2 : 1 do 0,8 : 1, a do jonów miedzi od 1,2 : 1 do 1,8 : 1.
W przypadku otrzymywania zawiesiny nanocząstek metalu, sposobem według wynalazku, przewiduje się przeprowadzenie następujących przykładowych etapów procesu: (1) podawanie do reaktora mikrofalowego za pomocą pomp, z zadanym natężeniem przepływu, pierwszego strumienia wodnego roztworu prekursora jonów metalu oraz drugiego strumienia wodnego roztworu substancji redukująco-stabilizującej, a następnie w trakcie mieszania pierwszego strumienia z drugim strumieniem lub po ich wymieszaniu wprowadza się do reaktora trzeci strumień wodnego roztworu wodorotlenku sodu, (2) przepływ tak utworzonej mieszaniny przez reaktor mikrofalowy, wewnątrz którego w polu promieniowania mikrofalowego prowadzi się redukcję chemiczną jonów metalu, (3) odbieranie u wylotu reaktora i studzenie zawiesiny zawierającej nanocząstki metalu jako gotowego produktu.
W wyniku zastosowania energii mikrofalowej możliwe jest prowadzenie procesu ciągłego o krótkim czasie przebywania mieszaniny w reaktorze. Możliwość regulacji warunków prowadzenia procesu, np. mocy promieniowania mikrofalowego, czasu przebywania mieszaniny w polu promieniowania mikrofalowego, pozwala na otrzymywanie nanocząstek o określonych rozmiarach. Wybór podanych wyżej związków o właściwościach redukująco-stabilizujących umożliwia ograniczenie stosowania dodatkowych reagentów w procesie.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady.
Przykład 1
Do reaktora mikrofalowego podawano strumień wodnego roztworu chlorku miedzi(II), o stężeniu 0,016 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,464 dm3/h i strumień wodnego roztworu kwasu taninowego o stężeniu 0,0512 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,232 dm3/h, a następnie po wymieszaniu strumienia roztworu soli miedzi ze strumieniem roztworu kwasu taninowego wprowadzano strumień wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,25 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,232 dm3/h. pH mieszaniny wynosiło 10. Tak utworzoną mieszaninę poddano działaniu pola mikrofalowego w warunkach przepływowych. Moc mikrofal ustawiono na 300 W. Czas przebywania mieszaniny w polu promieniowania mikrofalowego wynosił 80 s. Otrzymaną zawiesinę ostudzono. Gotowa zawiesina nanocząstek miedzi, charakteryzowała się stężeniem końcowym nanocząstek równym 0,00787 mol/dm3 (ok. 500 mg/dm3) i zawierała kuliste cząstki o średnicy ok. 70 nm.
Przykład 2
Do reaktora mikrofalowego podawano strumień wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) o stężeniu 0,016 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,371 dm3/h i strumień wodnego roztworu kwasu galusowego o stężeniu 0,0576 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,185 dm3/h, a następnie po wymieszaniu strumienia roztworu soli miedzi ze strumieniem roztworu kwasu galusowego wprowadzano wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,25 mol/dm3 z natężeniem przepływu roztworu 0,185 dm3/h. pH mieszaniny wynosiło 9. Tak utworzoną mieszaninę poddano działaniu pola mikrofalowego w warunkach przepływowych. Moc mikrofal ustawiono na 300 W. Czas przebywania mieszaniny w polu promieniowania mikrofalowego wynosił 100 s. Otrzymaną zawiesinę ostudzono. Gotowa zawiesina nanocząstek miedzi, charakteryzowała się stężeniem końcowym nanocząstek równym 0,00787 mol/dm3 (ok. 500 mg/dm3) i zawierała kuliste cząstki o średnicy ok. 20 nm.
Przykład 3
Do reaktora mikrofalowego podawano strumień wodnego roztworu azotanu(V) srebra o stężeniu 0,0093 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,410 dm3/h i strumień wodnego roztworu kwasu taninowego o stężeniu 0,0149 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,205 dm3/h, a następnie po wymieszaniu strumienia roztworu soli srebra ze strumieniem roztworu kwasu taninowego wprowadzano wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,20 mol/dm3 z natężeniem przepływu roztworu 0,205 dm3/h. pH mieszaniny wynosiło 8. Tak utworzoną mieszaninę poddano działaniu pola mikrofalowego w warunkach przepływowych. Moc mikrofal ustawiono na 180 W. Czas przebywania mieszaniny w polu promieniowania mikrofalowego wynosił 90 s. Otrzymaną zawiesinę ostudzono. Gotowa zawiesina nanocząstek srebra, charakteryzowała się stężeniem końcowym nanocząstek równym 0,00479 mol/dm3 (ok. 500 mg/dm3) i zawierała kuliste cząstki o średnicy ok. 15 nm.
Przykład 4
Do reaktora mikrofalowego podawano strumień wodnego roztworu octanu srebra o stężeniu 0,00186 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,616 dm3/h i strumień wodnego roztworu kwasu ciągowego o stężeniu 0,00186 mol/dm3, z natężeniem przepływu roztworu 0,308 dm3/h, a następnie po wymieszaniu strumienia roztworu soli srebra ze strumieniem roztworu kwasu elagowego wprowadzano wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,20 mol/dm3 z natężeniem przepływu roztworu 0,308 dm3/h. pH mieszaniny wynosiło 10. Tak utworzoną mieszaninę poddano działaniu pola mikrofalowego w warunkach przepływowych. Moc mikrofal ustawiono na 100 W. Czas przebywania mieszaniny w polu promieniowania mikrofalowego wynosił 60 s. Otrzymaną zawiesinę ostudzono. Gotowa zawiesina nanocząstek srebra, charakteryzowała się stężeniem końcowym nanocząstek równym 0,000936 mg/dm3 (ok. 100 mg/dm3) i zawierała kuliste cząstki o średnicy ok. 30 nm.

Claims (2)

1. Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi, w procesie ciągłym z wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego, znamienny tym, że w pierwszy strumień wodnego roztworu azotanu(V) srebra albo octanu srebra, będący źródłem jonów srebra, albo siarczanuj) miedzi (II) albo chlorku miedzi(II), będących źródłem jonów miedzi, o stężeniu od 0,5 · 10-3 do 50 · 10-3 mol/dm3, wprowadza się drugi strumień wodnego roztworu związku o właściwościach redukujących i stabilizujących, wybranego spośród kwasu galusowego albo kwasu elagowego albo kwasu taninowego albo kwasu szikimowego albo kwasu kawowego albo kwasu wanilinowego albo kwasu kumarynowego albo kwasu ferulowego, o stężeniu od 0,001 do 0,250 mol/dm3, a następnie w trakcie mieszania lub po zmieszaniu pierwszego strumienia z drugim strumieniem, wprowadza się trzeci strumień wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu od 0,1 do 0,5 mol/dm3, przy czym stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu drugiego strumienia roztworu związku o właściwościach redukująco-stabilizujących wynosi od 1 : 0,1 do 1 : 8, a stosunek natężenia przepływu pierwszego strumienia roztworu jonów metalu, do natężenia przepływu trzeciego strumienia roztworu wodorotlenku sodu wynosi od 1 : 0,1 do 1 : 8, zaś pH tak utworzonej mieszaniny wynosi od 6 do 10, po czym tę mieszaninę, pozostającą w układzie przepływowym, poddaje się działaniu promieniowania mikrofalowego o mocy od 100 do 600 W przez czas od 60 do 120 s, a następnie otrzymaną zawiesinę zawierającą nanocząstki metalu ochładza się.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w mieszaninie poddawanej promieniowaniu mikrofalowemu, stosunek molowy substancji redukująco-stabilizującej do jonów srebra wynosi od 0,2 : 1 do 0,8 : 1, a do jonów miedzi od 1,2 : 1 do 1,8 : 1.
PL432744A 2020-01-29 2020-01-29 Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi PL245164B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL432744A PL245164B1 (pl) 2020-01-29 2020-01-29 Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL432744A PL245164B1 (pl) 2020-01-29 2020-01-29 Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL432744A1 PL432744A1 (pl) 2021-08-02
PL245164B1 true PL245164B1 (pl) 2024-05-27

Family

ID=77063447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL432744A PL245164B1 (pl) 2020-01-29 2020-01-29 Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245164B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL432744A1 (pl) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castro et al. Continuous-flow precipitation of hydroxyapatite in ultrasonic microsystems
Wagner et al. Microfluidic generation of metal nanoparticles by borohydride reduction
KR100877522B1 (ko) 금속 나노입자의 제조장치 및 제조방법
Li et al. Ultrafine silver nanoparticles obtained from ethylene glycol at room temperature: catalyzed by tungstate ions
EP1878698A2 (de) Hydrothermales Verfahren zur Herstellung von nano- bis mikroskaligen Partikeln
CN102114545A (zh) 一种铜纳米颗粒的制备方法
Chatterjee et al. Economical and high throughput synthesis of copper nanopowder using continuous stirred tank and tubular flow reactors
US11167350B2 (en) Droplet-based microreactors for nanoparticles
DE69105709T2 (de) Verfahren zur Herstellung von beschichteten, Phosphor- und Kaliumdotierten, Wismutmolybdat- und Eisenmolybdatkatalysatoren.
Emmanuel et al. Nucleation kinetics of lithium phosphate precipitation
PL245164B1 (pl) Sposób otrzymywania zawiesiny nanocząstek srebra albo miedzi
Liu et al. An efficient microwave-assisted hydrothermal synthesis of high-quality CuInZnS/ZnS quantum dots
RU2410205C2 (ru) Способ получения ультрадисперсного порошка металла
Pieper et al. Optimization of a continuous precipitation process to produce nanoscale BaSO4
US20170210632A1 (en) Methods and systems for producing ammonia
US20190152796A1 (en) Preparation of Stable Copper(II) Hydroxide
Goel et al. A Highly Ultrafine Core–Shell Ir–Cu Bimetallic Nanoparticles and Their Application in Catalytic Oxidation of Textile Dye, Congo Red, by Hexacyanoferrate (III) Ions: A Kinetic Approach.
PL242329B1 (pl) Sposób otrzymywania zawiesiny nanomateriałów bimetalicznych typu rdzeń-otoczka
PL242567B1 (pl) Sposób otrzymywania nanomateriałów hybrydowych tlenek metalu-metal
US12509354B2 (en) Method for enhancing throughput and yield in nanoparticle production
JP7647747B2 (ja) 層状リン酸ジルコニウムの製造装置及び製造方法
RU2384564C2 (ru) Способ получения дигидрата оксалата кобальта (ii)
RU2738174C1 (ru) Способ получения тонкодисперсного серебряного порошка
CN1206072C (zh) 沉淀法连续制备超细纳米粉体工艺及其专用设备
Dittrich et al. Long tailed cage amines: Synthesis, metal complexation, and structure