RU2538203C1 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОКАТАЛИЗАТОРА SnO - Google Patents
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОКАТАЛИЗАТОРА SnO Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538203C1 RU2538203C1 RU2013149624/04A RU2013149624A RU2538203C1 RU 2538203 C1 RU2538203 C1 RU 2538203C1 RU 2013149624/04 A RU2013149624/04 A RU 2013149624/04A RU 2013149624 A RU2013149624 A RU 2013149624A RU 2538203 C1 RU2538203 C1 RU 2538203C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tin
- solution
- oxide
- ammonia
- obtaining
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам получения фотокатализатора на основе полупроводникового оксида олова(II) для разложения азотсодержащих органических загрязнителей воды, которое может найти применение в химической промышленности при очистке сточных вод. Способ включает в себя приготовление раствора хлорида олова(II) с последующим его гидролизом в присутствии концентрированного аммиака, помещение его в микроволновую печь (2450 МГц) с мощностью излучения 539 Вт в течение 5-15 минут, центрифугирование полученного оксида олова(II) и сушку при температуре 90°С. Гидролиз проводится в щелочной среде, способствующей формированию аммиачного коллоидного раствора гидроксоформы олова (II) с последующей термической деструкцией под микроволновым воздействием в отсутствии гидротермальной обработки при следующем соотношении компонентов в процессе получения коллоидного раствора мас.%: металлическое олово - от 1,5 до 1,8; 36%-ный раствор соляной кислоты - от 48,2 до 57,8; 25%-ный раствор аммиака - остальное. Технический результат заключается в разработке микроволнового способа получения фотокатализатора на основе оксида олова(II) с размером пор до 18 нм и коэффициентом анизотропии, равным 1, обладающего высокой каталитической активностью разложения азотсодержащих органических загрязнителей сточных вод при минимальных временных затратах. 3 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к способам получения фотокатализатора на основе полупроводникового оксида олова(II) для разложения азотсодержащих органических загрязнителей воды, которое может найти применение в химической промышленности при очистке сточных вод. Основным недостатком получения фотокаталитически активных материалов является сложность технологических процессов, протекающих при высоких температурах, вызывающих спекание частиц катализатора и уменьшение диаметра пор, что снижает фотокаталитическую активность. Повышение фотокаталитической активности достигается изменением состава и структуры оксидных материалов путем изменений параметров синтеза.
Известен способ получения фотокатализатора TiO2 (Патент №2408427, опубл. 10.01.2011, B01J 37/08, C01G 23/053, B01D 53/86, B01J 21/06, C02F 1/30, B82B 3/00) с размером частиц 10-60 нм без потери кристалличности. Указанный результат достигается тем, что подкисленный раствор сульфата титанила подвергают гидролизу в гидротермальных условиях. Недостатком данного способа является длительность процесса гидролиза от 0,5 до 24 часов и формирование фотокатализатора с размером пор не более 1-4 нм.
Известен способ получения фотокатализатора за более короткое время синтеза. (Патент №2478430, опубл. 10.04.2013, B01J 37/4, B01J 37/08, C02F 101/3, B01J 23/16, C01G 29/00). Данный способ заключается в приготовлении шихты, смешивание шихты с низкоплавким флюсом, прокаливанием приготовленной смеси при температуре 700-900°С в течение 30-120 минут. Недостатком вышеуказанного способа является многокомпонентность катализатора, наличие в его составе оксида редкоземельного элемента неодима, что повышает его стоимость, а также высокие температуры прокаливания образцов.
Известен способ получения титанатного фотокатализатора, активного в видимой области спектра (Патент №2466791, опубл. 20.11.2012, B01J 37/00, B01J 37/30, B01J 21/06, B01J 23/04, B01J 23/72, B01J 23/74, C02F 1/30). Каталитически активное вещество получают из раствора титаната щелочного металла со средой, содержащего допирующий элемент (водный раствор соли двухвалентного элемента, выбранного из группы Ni, Fe, Cu), и поверхностно-активное вещество. При изменении рН раствора из него осаждают протонированный и допированный полититанат калия, после чего его сушат при 180°С. Недостатком данного способа получения фотокатализатора является необходимость четкого контроля соотношения компонентов и рН среды с целью предотвращения образования в реакционной системе плохо растворимых промежуточных продуктов, в частности гидроксидов переходных металлов из группы Ni, Fe, Cu.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу получения фотокатализатора является способ получения фотокатализатора на основе нанокристаллического диоксида титана (Патент №2408428, опубл. 10.01.2011, B01J 37/34, B01J 21/06, C02F 1/30, B82B 3/00, B01J 37/08, C01G 23/053, B01D 53/86). Данный способ заключается в приготовлении водного раствора сульфата титанила концентрацией 0,1-1,0 моль/л, добавлении в раствор кислоты до получения концентрации 0,15-0,1 моль/л с последующим гидролизом полученного раствора в гидротермальных условиях с одновременной обработкой раствора микроволновым излучением при температуре 100-250°С в течение 0,5-24 часов и последующим высушиванием полученной суспензии пористого фотокатализатора диоксида титана. К недостаткам данного прототипа можно отнести длительность процесса синтеза от 0,5 до 24 часов, необходимость повышения давления в реакционной системе, формирование пористого фотокатализатора с размером пор не более 1-4 нм и наличие примеси аморфной фазы.
Задачей настоящего изобретения является разработка микроволнового способа получения фотокатализатора на основе оксида олова(II) с размером пор до 18 нм и коэффициентом анизотропии, равным 1, обладающего высокой каталитической активностью разложения азотсодержащих органических загрязнителей сточных вод при минимальных временных затратах.
Способ создания фотокатализатора на основе оксида олова(II), включающий в себя приготовление раствора хлорида олова(II) с последующим его гидролизом в присутствии концентрированного аммиака, помещение его в микроволновую печь (2450 МГц) с мощностью излучения 539 Вт в течение 5-15 минут, центрифугирование полученного оксида олова(II) и сушку при температуре 90°С, отличающийся тем, что гидролиз проводиться в щелочной среде способствующей формированию аммиачного коллоидного раствора гидроксоформы олова(II) с последующей термической деструкцией под микроволновым воздействием в отсутствии гидротермальной обработки при следующем соотношении компонентов в процессе получения коллоидного раствора масс.%:
металлическое олово - от 1,5 до 1,8;
36%-ный раствор соляной кислоты - от 48,2 до 57,8;
25%-ный раствор аммиака - остальное.
Конечный продукт представляет собой твердое порошкообразное вещество черного цвета состава SnO, тетрагональной структуры (a=b=0,3809703 нм; c=0,4849768 нм), с коэффициентом анизотропии от 0,86 до 1, с площадью удельной поверхности и средним размером пор 3,0 м2/г и 18 нм соответственно. Полученные образцы обладают фотокаталитической активностью, способствующей разложению органических загрязнителей сточных вод.
Пример 1. Получение исходной суспензии проводят путем растворения металлического олова массой 4 г в концентрированной 36%-ной по массе соляной кислоте объемом 75 мл. Полученный раствор смешивают с 25%-ным по массе раствором аммиака до достижения рН раствора 10-12. Полученный коллоидный раствор выдерживают 15 минут при комнатной температуре и помещают в микроволновое поле с мощностью излучения 539 Вт на 10 минут. Полученный оксид олова(II) отделяют от жидкой фазы методом центрифугирования и сушат при температуре 90°С.
В данных условиях получают SnO тетрагональной структуры площадью удельной поверхности 3,0 м2/г и средним размером пор 18 нм. Образец проявляет себя как кислота Льюиса с рН изоточки, равной 6,1. При погружении данного образца в раствор метилоранжа в темноте за 60 минут на его поверхности сорбируется 56%масс. азосоединения из раствора. После фотокатализа в УФ-области степень разложения метилоранжа за 60 минут составляет порядка 60%.
Пример 2. Получение исходной суспензии проводят путем растворения металлического олова массой 4 г в концентрированной 36%-ной по массе соляной кислоте объемом 75 мл. Полученный раствор смешивают с 25%-ным по массе раствором аммиака до достижения рН раствора 10-12. Полученный коллоидный раствор выдерживают 15 минут при комнатной температуре и помещают в микроволновое поле с мощностью излучения 539 Вт на 7 минут. Полученный оксид олова(II) отделяют от жидкой фазы методом центрифугирования и сушат при температуре 90°С.
В данных условиях получают SnO тетрагональной структуры площадью удельной поверхности 3,0 м2/г и средним размером пор 18 нм. Образец проявляет себя как кислота Льюиса с рН изоточки, равной 5,8. При погружении данного образца в раствор метилоранжа в темноте за 60 минут на его поверхности сорбируется 51%масс. азосоединения из раствора. После фотокатализа в УФ-области степень разложения метилоранжа за 60 минут составляет порядка 73%.
Пример 3. Получение исходной суспензии проводят путем растворения металлического олова массой 4 г в концентрированной 36%-ной по массе соляной кислоте объемом 75 мл. Полученный раствор смешивают с 25%-ным по массе раствором аммиака до достижения рН раствора 10-12. Полученный коллоидный раствор выдерживают 15 минут при комнатной температуре и помещают в микроволновое поле с мощностью излучения 539 Вт на 15 минут. Полученный оксид олова(II) отделяют от жидкой фазы методом центрифугирования и сушат при температуре 90°С.
В данных условиях получают SnO тетрагональной структуры площадью удельной поверхности 3,0 м2/г и средним размером пор 18 нм. Образец проявляет себя как кислота Льюиса с рН изоточки, равной 3,8. При погружении данного образца в раствор метилоранжа в темноте за 60 минут на его поверхности сорбируется 51%масс. азосоединения из раствора. После фотокатализа в УФ-области степень разложения метилоранжа за 60 минут составляет порядка 98%.
На рисунке 1 представлены графики разложения модельного загрязнителя воды (краситель метиловый оранжевый) в присутствии фотокатализатора. Анализ кинетической зависимости в случае фотокатализатора согласно примерам показывает, что за 60 минут степень разложения модельного загрязнителя составляет от 60 до 98%.
На рисунке 2 приведены дифрактограммы образцов фотокатализаторов,
полученные в различные временные режимы микроволновой обработки: (а - 5 минут; б - 7 минут; в - 15 минут). Из дифрактограмм видно, что во всех условиях были получены химически чистые вещества требуемого состава.
На рисунке 3 представлены электронные микрофотографии фотокатализаторов, полученных согласно приведенным примерам. Все полученные образцы SnO представляют собой четырехугольные пластины со слоистой структурой от 100 до 200 нм. По результатам количественного анализа установлено, что в каждой точке образцов серии соотношение Sn:O составляет примерно 1:1 (51,65 ат.% - Sn, 48,34 ат.% - О). Степень превращения метилового оранжевого при фотокаталитическом разложении в присутствии образцов SnO, полученных в различные временные режимы микроволновой обработки: (а - 5 минут; б - 7 минут; в - 15 минут).
Преимуществом заявленного изобретения является возможность получения высокоэффективного фотокатализатора оксида олова(II), который может найти применение при очистке сточных вод от азосоединений, за минимальное время синтеза. Способ позволяет снизить как трудоемкость, так и энергоемкость процесса получения фотокатализатора на основе полупроводникового оксида SnO.
Claims (1)
-
Способ создания фотокатализатора на основе оксида олова(II), включающий в себя приготовление раствора хлорида олова(II) с последующим его гидролизом в присутствии концентрированного аммиака, помещение его в микроволновую печь (2450 МГц) с мощностью излучения 539 Вт в течение 5-15 минут, центрифугирование полученного оксида олова(II) и сушку при температуре 90°С, отличающийся тем, что гидролиз проводится в щелочной среде, способствующей формированию аммиачного коллоидного раствора гидроксоформы олова (II) с последующей термической деструкцией под микроволновым воздействием в отсутствии гидротермальной обработки при следующем соотношении компонентов в процессе получения коллоидного раствора мас.%:
металлическое олово - от 1,5 до 1,8;
36%-ный раствор соляной кислоты - от 48,2 до 57,8;
25%-ный раствор аммиака - остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149624/04A RU2538203C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОКАТАЛИЗАТОРА SnO |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013149624/04A RU2538203C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОКАТАЛИЗАТОРА SnO |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2538203C1 true RU2538203C1 (ru) | 2015-01-10 |
Family
ID=53288009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013149624/04A RU2538203C1 (ru) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОКАТАЛИЗАТОРА SnO |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538203C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2408428C1 (ru) * | 2009-07-20 | 2011-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет | Способ получения фотокатализатора на основе нанокристаллического диоксида титана |
CN102580721A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-18 | 陕西科技大学 | 微波水热制备TiO2/BiVO4复合光催化剂的方法 |
RU2466791C1 (ru) * | 2011-08-11 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ получения титанатного фотокатализатора, активного в видимой области спектра |
-
2013
- 2013-11-07 RU RU2013149624/04A patent/RU2538203C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2408428C1 (ru) * | 2009-07-20 | 2011-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет | Способ получения фотокатализатора на основе нанокристаллического диоксида титана |
RU2466791C1 (ru) * | 2011-08-11 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ получения титанатного фотокатализатора, активного в видимой области спектра |
CN102580721A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-07-18 | 陕西科技大学 | 微波水热制备TiO2/BiVO4复合光催化剂的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shirsath et al. | Ultrasound assisted synthesis of doped TiO2 nano-particles: characterization and comparison of effectiveness for photocatalytic oxidation of dyestuff effluent | |
AU2019101810A4 (en) | Method for preparing ozone catalyst by means of stepped gradient temperature elevation calcination method and use thereof | |
Zhang et al. | Fly ash cenospheres supported visible-light-driven BiVO4 photocatalyst: synthesis, characterization and photocatalytic application | |
Danwittayakul et al. | Enhancement of photocatalytic degradation of methyl orange by supported zinc oxide nanorods/zinc stannate (ZnO/ZTO) on porous substrates | |
Xu et al. | Synthesis, characterization and photocatalytic activities of rare earth-loaded BiVO4 catalysts | |
Chen et al. | Fabrication of magnetically recyclable Ce/N co-doped TiO2/NiFe2O4/diatomite ternary hybrid: improved photocatalytic efficiency under visible light irradiation | |
Zhang et al. | Preparation of nanosized Bi3NbO7 and its visible-light photocatalytic property | |
CN105618050B (zh) | 一种降解含盐废水中有机污染物的可见光响应复合催化剂及其制备方法 | |
CN104289250A (zh) | 负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用 | |
CN102000584A (zh) | 一种钴掺杂改性Beta-氧化铋光催化剂的制备方法 | |
CN109364924B (zh) | 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用 | |
Wang et al. | Solar photocatalytic degradation of 2-sec-butyl-4, 6-dinitrophenol (DNBP) using TiO2/SiO2 aerogel composite photocatalysts | |
CN104069848B (zh) | 一种醇热法制备纯相钛酸铋与氧化钛复合材料的方法 | |
Santiago et al. | Photocatalytic treatment of water containing imazalil using an immobilized TiO2 photoreactor | |
Monteiro et al. | Photocatalytic activity of BiFeO3 in pellet form synthetized using solid state reaction and modified Pechini method | |
JP2013116429A (ja) | 光触媒およびその製造方法並びに硝酸性窒素含有水の処理方法 | |
CN107522169A (zh) | 一种常温制备纳米氧化物的纯有机均相沉积法 | |
CN102380366A (zh) | 铋、硅共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备、应用 | |
CN106268908A (zh) | 一种去除有机污染物的石墨相C3N4掺杂TiO2负载膨胀珍珠岩的漂浮型环境修复材料及其制备方法 | |
Li et al. | Photocatalytic performance of a Nd–SiO2–TiO2 nanocomposite for degradation of Rhodamine B dye wastewater | |
Wei et al. | FeOOH quantum dot decorated flower-like WO3 microspheres for visible light driven photo-Fenton degradation of methylene blue and acid red-18 | |
CN106975509B (zh) | 一种氮、铁共掺杂钒酸铋可见光催化剂的制备方法及应用 | |
Elhalil et al. | Synthesis of Ba doped ZnO/Al2O3 nanocomposite from layered double hydroxide structure and their photocatalytic activity for the degradation of caffeine | |
CN110227458B (zh) | 一种铜掺杂介孔二氧化钛的复合材料及其应用 | |
Li et al. | Preparation of new visible-light driven nanocomposite photocatalysts, X/NaTaO3/Er3+: YAlO3 (X= Ag, Au and Pt), for photocatalytic conversion of Cr (VI) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181108 |