RU2614761C1 - Method for photocatalyst production for carbon monoxide oxidation - Google Patents
Method for photocatalyst production for carbon monoxide oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2614761C1 RU2614761C1 RU2015148456A RU2015148456A RU2614761C1 RU 2614761 C1 RU2614761 C1 RU 2614761C1 RU 2015148456 A RU2015148456 A RU 2015148456A RU 2015148456 A RU2015148456 A RU 2015148456A RU 2614761 C1 RU2614761 C1 RU 2614761C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- photocatalyst
- oxidation
- titanium dioxide
- platinum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки способа получения фотокатализатора, состоящего из диоксида титана, модифицированного частицами платины, и предназначенного преимущественно для фотокаталитического окисления монооксида углерода (СО) с целью защиты окружающей среды и очистки воздуха от загрязнений СО.The invention relates to the field of development of a method for producing a photocatalyst consisting of titanium dioxide modified with platinum particles, and is intended primarily for the photocatalytic oxidation of carbon monoxide (CO) in order to protect the environment and clean the air from CO pollution.
Монооксид углерода - один из самых ядовитых и распространенных загрязнителей воздуха во многих городах мира. При взаимодействии СО с гемоглобином крови образуется карбоксигемоглобин, который блокирует процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания.Carbon monoxide is one of the most toxic and common air pollutants in many cities around the world. When CO interacts with blood hemoglobin, carboxyhemoglobin is formed, which blocks the processes of oxygen transport and cellular respiration.
В результате деятельности человека в атмосферу ежегодно поступает (350-600)⋅106 т СО. Более половины этого количества (56-62%) приходится на долю автотранспорта, при этом содержание СО в выхлопных газах автомобилей достигает 12%. Нахождение человека в помещении с концентрацией СО в воздухе более 1250 мг/м3 в течение 1 ч приводит к летальному исходу. Поэтому необходима очистка воздуха жилых и рабочих помещений от монооксида углерода.As a result of human activity, (350-600) ⋅10 6 t of СО annually enters the atmosphere. More than half of this amount (56-62%) falls on the share of vehicles, while the CO content in the exhaust gases of cars reaches 12%. A person being in a room with a CO concentration in the air of more than 1250 mg / m 3 for 1 h leads to death. Therefore, it is necessary to clean the air of residential and working premises from carbon monoxide.
Для решения этой проблемы используются различные способы.Various methods are used to solve this problem.
Известен способ прямого сжигания монооксида углерода в горючих смесях (RU 2541344, F23G 7/06, 18.10.2013). Данный способ позволяет снизить выбросы монооксида углерода в дренажных газах, образующихся при экспериментальной отработке энергетических установок, ниже предельно допустимой концентрации (ПДК рабочей зоны). Способ основан на формировании и введении дренажных газов в предварительно разогретую смесь воздуха со вспомогательным топливом, ее воспламенение и сжигание с образованием высокотемпературного газового потока в проточной части реакционной зоны. Недостатками данного способа является то, что окисление происходит при температуре 870-950°С и абсолютном давлении 1,5 ата. Причем используется избыток топлива по отношению к смеси вредных веществ. Основным недостатком данного метода также является неспособность окислять малые концентрации СО и, как следствие, его неэффективность при очистке воздуха помещений.A known method of direct combustion of carbon monoxide in combustible mixtures (RU 2541344, F23G 7/06, 10/18/2013). This method allows to reduce carbon monoxide emissions in the drainage gases generated during the experimental development of power plants, below the maximum permissible concentration (MPC of the working area). The method is based on the formation and introduction of drainage gases into a preheated mixture of air with auxiliary fuel, its ignition and combustion with the formation of a high-temperature gas stream in the flow part of the reaction zone. The disadvantages of this method is that the oxidation occurs at a temperature of 870-950 ° C and an absolute pressure of 1.5 at. Moreover, an excess of fuel is used in relation to a mixture of harmful substances. The main disadvantage of this method is also the inability to oxidize low concentrations of CO and, as a consequence, its inefficiency in cleaning indoor air.
Известен способ каталитического дожигания монооксида углерода (RU 2500469, B01J 23/62, 22.11.2012). Предложенный наноструктурированный катализатор состоит из носителя - диоксида олова, и активного компонента - нанесенных частиц платины. Данный катализатор обеспечивает полную конверсию СО в CO2 при температуре 180°С. Тем не менее начальная температура, при которой начинает происходить окисление СО, составляет только лишь 80°С. При более низких температурах катализатор является неактивным. Поэтому основным недостатком данного способа является отсутствие способности к окислению СО при температурах, близких к комнатным, а также при очень малых концентрациях СО, что приводит к малой эффективности данного способа для очистки воздуха помещений.A known method of catalytic afterburning of carbon monoxide (RU 2500469, B01J 23/62, 11/22/2012). The proposed nanostructured catalyst consists of a carrier, tin dioxide, and an active component, supported platinum particles. This catalyst provides a complete conversion of CO to CO 2 at a temperature of 180 ° C. Nevertheless, the initial temperature at which the oxidation of CO begins to occur is only 80 ° C. At lower temperatures, the catalyst is inactive. Therefore, the main disadvantage of this method is the lack of ability to oxidize CO at temperatures close to room temperature, as well as at very low concentrations of CO, which leads to low efficiency of this method for cleaning indoor air.
Известен способ каталитической очистки воздуха от органических примесей и СО (RU 2051733, B01D 53/86, 10.01.1996) путем добавления озона в очищаемый воздушный поток с последующей подачей воздушной смеси в реактор с катализатором на основе активированного угля. Рабочее соотношение озон : кислород воздуха в смешанном потоке отработанного воздуха и озоно-воздушной смеси составляет 1:(2-4), а соотношение озон : органические загрязнения - 1:(2-10). Недостатком данного способа является использование специального озонатора для генерации озона в количествах, существенно превышающих ПДК, а также необходимость непрерывного поддержания повышенной температуры активированного угля (от 50 до 100°С) для эффективного разложения органических примесей и СО на его поверхности. Сложность конструкции специального озонатора и необходимость непрерывного контроля концентрации образующегося озона приводит к малой эффективности данного способа в случае очистки воздуха в закрытых помещениях.A known method for the catalytic purification of air from organic impurities and CO (RU 2051733, B01D 53/86, 10.01.1996) by adding ozone to the cleaned air stream, followed by supply of the air mixture to the reactor with an activated carbon catalyst. The working ratio of ozone: oxygen in the mixed stream of exhaust air and the ozone-air mixture is 1: (2-4), and the ratio of ozone: organic pollution is 1: (2-10). The disadvantage of this method is the use of a special ozonizer to generate ozone in quantities significantly exceeding the MPC, as well as the need to continuously maintain an elevated temperature of activated carbon (from 50 to 100 ° C) for the efficient decomposition of organic impurities and CO on its surface. The complexity of the design of a special ozonizer and the need for continuous monitoring of the concentration of generated ozone leads to low efficiency of this method in the case of air purification in enclosed spaces.
Отличительная особенность окисления СО в воздухе закрытых помещений состоит в том, что концентрация СО находится в пределах до 100-1000 млн. д. атм. При этом процесс окисления должен протекать при температуре и влажности окружающего воздуха. Все перечисленные выше способы являются неэффективными в данных условиях и не способны проводить очистку воздуха от таких малых концентраций СО. Наиболее эффективным способом очистки воздуха от малых концентраций загрязняющих веществ при комнатных температуре и влажности является фотокаталитическое окисление (RU 2259866, B01D 53/86, 10.09.2005).A distinctive feature of the oxidation of CO in indoor air is that the concentration of CO is in the range of 100-1000 million atm. In this case, the oxidation process should occur at a temperature and humidity of the surrounding air. All of the above methods are ineffective in these conditions and are not able to purify the air from such low concentrations of CO. The most effective way to clean air from low concentrations of pollutants at room temperature and humidity is photocatalytic oxidation (RU 2259866, B01D 53/86, 09/10/2005).
Способ фотокаталитического окисления основан на том, что под действием квантов света с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны полупроводникового фотокатализатора, происходит образование электрон-дырочных пар в объеме фотокатализатора. Образовавшиеся электрон и дырка могут мигрировать к поверхности фотокатализатора и принимать участие в окислительно-восстановительных реакциях с адсорбированными соединениями. Тем самым обеспечивается высокая скорость окисления даже малых концентраций загрязняющих веществ при комнатных условиях.The method of photocatalytic oxidation is based on the fact that under the action of light quanta with energy exceeding the band gap of the semiconductor photocatalyst, the formation of electron-hole pairs in the volume of the photocatalyst occurs. The resulting electron and hole can migrate to the surface of the photocatalyst and take part in redox reactions with adsorbed compounds. This ensures a high oxidation rate of even small concentrations of pollutants under room conditions.
Самым известным полупроводниковым фотокатализатором является диоксид титана, который относительно недорог и практически нетоксичен. Окислительный потенциал дырки на поверхности TiO2 составляет примерно +3 В относительно нормального водородного электрода, и это значит, что с его помощью можно окислить до CO2 и воды практически любые вещества.The most famous semiconductor photocatalyst is titanium dioxide, which is relatively inexpensive and practically non-toxic. The oxidizing potential of a hole on the surface of TiO 2 is approximately +3 V relative to a normal hydrogen electrode, and this means that with its help almost any substance can be oxidized to CO 2 and water.
Тем не менее для фотокаталитического способа очистки воздуха известен и ряд недостатков. Во-первых, низкая адсорбционная способность большинства простых фотокатализаторов по отношению к СО и, как следствие, низкая скорость фотокаталитического окисления СО. Во-вторых, возможность образования СО в качестве побочного продукта при окислении больших концентраций загрязнителей органической природы.Nevertheless, a number of disadvantages are also known for the photocatalytic method of air purification. Firstly, the low adsorption capacity of most simple photocatalysts with respect to CO and, as a consequence, the low rate of photocatalytic oxidation of CO. Secondly, the possibility of the formation of CO as a by-product during the oxidation of large concentrations of organic pollutants.
Наиболее близким к данному изобретению является способ получения фотокатализатора (A.V. Voronstsov, E.N. Savinov, E.N. Kurkin, O.D. Torbova, V.N. Parmon. Kinetic features of the steady state photocatalytic CO oxidation by air on TiO2, React. Kinet. Catal. Lett., 62(1997), 83-88), который проявляет активность в реакции окисления монооксида углерода, заключающийся в разложении сульфата титана на воздухе при 750°С. Указанный способ позволяет получать фотокатализатор, представляющий собой диоксид титана анатазной модификации с удельной поверхностью 36 м2/г, который способен окислять монооксид углерода при воздействии УФ-излучения при комнатных условиях. Основным недостатком данного способа является то, что получаемый фотокатализатор обладает очень низкой скоростью окисления СО, таким образом, что квантовая эффективность процесса составляет менее 0,4%.Closest to this invention is a method for producing a photocatalyst (AV Voronstsov, EN Savinov, EN Kurkin, OD Torbova, VN Parmon. Kinetic features of the steady state photocatalytic CO oxidation by air on TiO 2 , React. Kinet. Catal. Lett., 62 (1997), 83-88), which is active in the oxidation of carbon monoxide, which consists in the decomposition of titanium sulfate in air at 750 ° C. The specified method allows to obtain a photocatalyst, which is anatase-modified titanium dioxide with a specific surface of 36 m 2 / g, which is capable of oxidizing carbon monoxide when exposed to UV radiation at room conditions. The main disadvantage of this method is that the resulting photocatalyst has a very low CO oxidation rate, so that the quantum efficiency of the process is less than 0.4%.
Из приведенных выше примеров видно, что не удается добиться того, чтобы используемый способ и получаемый катализатор: 1) обеспечивали высокую скорость окисления монооксида углерода под действием ультрафиолетового излучения; 2) работали при комнатной температуре и соответствующей влажности воздуха; 3) были просты в эксплуатации и пригодны для очистки воздуха в помещениях.From the above examples it is seen that it is not possible to achieve that the method used and the resulting catalyst: 1) provide a high oxidation rate of carbon monoxide under the action of ultraviolet radiation; 2) worked at room temperature and appropriate air humidity; 3) were easy to operate and suitable for cleaning indoor air.
Изобретение ставит своей задачей разработку способа получения высокоактивного фотокатализатора на основе диоксида титана для фотокаталитического способа удаления СО.The invention aims at developing a method for producing a highly active titanium dioxide-based photocatalyst for a photocatalytic CO removal method.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения фотокатализатора для окисления монооксида углерода, характеризующийся тем, что фотокатализатор готовят добавлением этанола и соединения-предшественника платины в водную суспензию диоксида титана и ее освещением ультрафиолетовым излучением при постоянном перемешивании, с последующим отделением осадка центрифугированием, его промывкой и сушкой. В качестве соединения-предшественника платины используют платинохлористоводородную кислоту. Используют нанокристаллический диоксид титана анатазной модификации с удельной поверхностью более 50 м2/г или нанокристаллический диоксид титана с удельной поверхностью более 50 м2/г, являющийся смесью анатаза и рутила с содержанием фазы рутила не более 30 мас. %. Освещение ультрафиолетовым излучением проводят в течение, как минимум, 3 ч. Объем аликвоты добавляемого соединения-предшественника платина подбирают таким образом, чтобы содержание платины в фотокатализаторе составляло 0,2-4,0 мас. %.To solve this problem, a method for producing a photocatalyst for the oxidation of carbon monoxide is proposed, characterized in that the photocatalyst is prepared by adding ethanol and a platinum precursor compound to an aqueous suspension of titanium dioxide and illuminating it with ultraviolet radiation with constant stirring, followed by separation of the precipitate by centrifugation, washing and drying . Platinum hydrochloric acid is used as the platinum precursor compound. Use nanocrystalline anatase titanium dioxide with a specific surface area of more than 50 m 2 / g or nanocrystalline titanium dioxide with a specific surface area of more than 50 m 2 / g, which is a mixture of anatase and rutile with a rutile phase content of not more than 30 wt. % UV illumination is carried out for at least 3 hours. The aliquot volume of the added platinum precursor compound is selected so that the platinum content in the photocatalyst is 0.2-4.0 wt. %
Более подробно катализатор готовят путем нанесения частиц металлической платины на нанокристаллический диоксид титана с высокой удельной поверхностью, находящийся в анатазной модификации или являющийся смесью анатаза с рутилом. Способ получения заключается в добавлении в водную суспензию диоксида титана 10 мл этанола и аликвоты платинохлористоводородной кислоты (H2PtCl6) определенного объема. Далее суспензию перемешивают в течение 1 ч для равномерного распределения частиц диоксида титана по всему объему суспензии и для адсорбции молекул соединения-предшественника благородного металла на поверхности TiO2. Затем проводят восстановление соединения-предшественника путем облучения полученной суспензии ультрафиолетовым излучением в течение 3 ч, при этом этанол выступает в качестве жертвенного агента и является донором электронов. В качестве источника ультрафиолетового излучения используют мощный УФ светодиод. Общая мощность ультрафиолетового излучения составляет 2,1 Вт. После облучения осадок отделяют от маточного раствора методом центрифугирования. После каждого центрифугирования проводят декантацию и добавляют новую порцию воды для промывания осадка. Цикл центрифугирования и отмывки повторяют 10 раз. Отмытый образец сушат при температуре 120°С в течение 12 ч.In more detail, the catalyst is prepared by applying particles of platinum metal on nanocrystalline titanium dioxide with a high specific surface, which is in anatase modification or is a mixture of anatase with rutile. The method of obtaining consists in adding 10 ml of ethanol and an aliquot of platinum chloride hydrochloric acid (H 2 PtCl 6 ) of a certain volume to the aqueous suspension of titanium dioxide. Next, the suspension is stirred for 1 h for uniform distribution of titanium dioxide particles throughout the volume of the suspension and for adsorption of the molecules of the noble metal precursor compound on the surface of TiO 2 . Then, the precursor compound is reduced by irradiating the resulting suspension with ultraviolet radiation for 3 hours, while ethanol acts as a sacrificial agent and is an electron donor. A powerful UV LED is used as a source of ultraviolet radiation. The total power of ultraviolet radiation is 2.1 watts. After irradiation, the precipitate is separated from the mother liquor by centrifugation. After each centrifugation, decantation is carried out and a new portion of water is added to wash the precipitate. The centrifugation and washing cycle is repeated 10 times. The washed sample is dried at a temperature of 120 ° C for 12 hours
Схема синтеза фотокатализаторов представлена на Фиг. 1.The synthesis scheme for photocatalysts is shown in FIG. one.
Задача решается также способом окисления монооксида углерода в присутствии описанного выше катализатора. Концентрация монооксида углерода в реакционной смеси составляет не более 1000 млн. д. атм. Тестирование фотокатализаторов проводят в статическом реакторе, термостатированном при температуре 25°С. Относительная влажность воздуха составляет 30%. Измерение концентраций веществ в реакторе проводят с помощью ИК-Фурье спектрометра Nicolet 380 (Thermo Fisher Scientific, Германия).The problem is also solved by the method of oxidation of carbon monoxide in the presence of the catalyst described above. The concentration of carbon monoxide in the reaction mixture is not more than 1000 million atm. Testing of photocatalysts is carried out in a static reactor, thermostated at a temperature of 25 ° C. Relative humidity is 30%. The concentration of substances in the reactor was measured using a Nicolet 380 IR-Fourier spectrometer (Thermo Fisher Scientific, Germany).
Принцип работы получаемого предлагаемым способом фотокатализатора заключается в следующем: молекулы монооксида углерода адсорбируются на поверхности частиц платины, после чего мигрируют к границе раздела Pt-TiO2, где реагируют с активными формами кислорода, образующимися на поверхности TiO2 при его облучении ультрафиолетовым излучением.The principle of operation of the photocatalyst obtained by the proposed method is as follows: carbon monoxide molecules are adsorbed on the surface of platinum particles, and then migrate to the Pt-TiO 2 interface, where they react with reactive oxygen species formed on the TiO 2 surface when it is irradiated with ultraviolet radiation.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать фотокатализатор, который: 1) эффективен в окислении монооксида углерода; 2) работает при комнатных температурах и соответствующей влажности воздуха; 3) прост в эксплуатации и может быть использован для очистки воздуха помещений.Thus, the proposed method allows to obtain a photocatalyst, which: 1) is effective in the oxidation of carbon monoxide; 2) works at room temperatures and appropriate humidity; 3) easy to operate and can be used to clean indoor air.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
В примерах в качестве диоксида титана используют коммерческий диоксид титана марки Hombifine N фирмы Sachtleben Chemie GmbH (Германия), являющийся 100% анатазом с характерным размером кристаллитов, равным 10-15 нм, и с высокой удельной поверхностью (SБЭТ=347 м2/г) и большим средним диаметром пор (4,9 нм), или коммерческий диоксид титана марки Р25 фирмы Evonik Ind. (Германия), являющийся смесью анатаза с рутилом (содержание фазы рутила составляет 30 мас. %) со средним размером кристаллитов, равным 30 нм, и с удельной поверхностью, равной 52 м2/г. В качестве соединения-предшественника платины используют платинохлористоводородную кислоту (H2PtCl6, «Ч», «АУРАТ»).In the examples, commercial titanium dioxide of the brand Hombifine N of the company Sachtleben Chemie GmbH (Germany) is used as titanium dioxide, which is 100% anatase with a characteristic crystallite size of 10-15 nm and with a high specific surface (S BET = 347 m 2 / g ) and a large average pore diameter (4.9 nm), or commercial titanium dioxide grade P25 from Evonik Ind. (Germany), which is a mixture of anatase with rutile (the content of the rutile phase is 30 wt.%) With an average crystallite size of 30 nm and with a specific surface of 52 m 2 / g. Platinum hydrochloric acid (H 2 PtCl 6 , "H", "AURAT") is used as the platinum precursor compound.
Для сравнительных примеров используют исходные диоксиды титана TiO2 Hombifine N и TiO2 Р25, а также диоксид титана TiO2 Hombifine N, обработанный согласно описанному выше способу, но без добавления предшественника платины.For comparative examples, the starting titanium dioxides TiO 2 Hombifine N and TiO 2 P25 are used, as well as titanium dioxide TiO 2 Hombifine N treated according to the method described above, but without the addition of a platinum precursor.
Примеры 1-6 иллюстрируют сущность изобретения.Examples 1-6 illustrate the invention.
Пример 1.Example 1
В стакан объемом 100 мл помещают 5 г исходного диоксида титана TiO2 Hombifine N и приливают 30 мл дистиллированной воды и 10 мл этанола. Полученную суспензию перемешивают на магнитной мешалке со скоростью 500 обр./мин для равномерного распределения частиц TiO2 по всему объему суспензии. В качестве предшественника Pt используют 0,39 М раствор H2PtCl6 в 0,05 М HCl. С помощью микропипетки (ThermoFischer Scientific, США) к суспензии TiO2 приливают 131 мкл раствора предшественника и перемешивают в течение 1 ч для установления адсорбционного равновесия соединений металла на поверхности частиц TiO2. Для восстановления предшественника полученную суспензию облучают ультрафиолетовым излучением мощного УФ светодиода в течение 3 ч. Общая мощность ультрафиолетового излучения составляет 2,1 Вт. После этого осадок отделяют от маточного раствора методом центрифугирования. После каждого центрифугирования проводят декантацию и добавляют новую порцию воды для промывания осадка. Цикл центрифугирования и отмывки повторяют 10 раз. Отмытый образец сушат при температуре 120°С в течение 12 ч.In a 100 ml beaker, 5 g of the starting titanium dioxide TiO 2 Hombifine N is placed and 30 ml of distilled water and 10 ml of ethanol are added. The resulting suspension is stirred on a magnetic stirrer at a speed of 500 rpm./min to uniformly distribute TiO 2 particles throughout the volume of the suspension. A 0.39 M solution of H 2 PtCl 6 in 0.05 M HCl is used as the Pt precursor. Using a micropipette (ThermoFischer Scientific, USA), 131 μl of the precursor solution was added to a TiO 2 suspension and stirred for 1 h to establish the adsorption equilibrium of metal compounds on the surface of TiO 2 particles. To restore the precursor, the resulting suspension is irradiated with ultraviolet radiation from a high-power UV LED for 3 hours. The total ultraviolet radiation power is 2.1 W. After this, the precipitate is separated from the mother liquor by centrifugation. After each centrifugation, decantation is carried out and a new portion of water is added to wash the precipitate. The centrifugation and washing cycle is repeated 10 times. The washed sample is dried at a temperature of 120 ° C for 12 hours
Содержание платины в полученном образце составляет 0,2 мас. %.The platinum content in the resulting sample is 0.2 wt. %
Образец помечают как 0,2Pt/TiO2.A sample is labeled as 0.2Pt / TiO 2 .
Пример 2.Example 2
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что объем приливаемого раствора предшественника составляет 329 мкл. В результате, содержание платины в полученном образце составляет 0,5 мас. %.Similar to example 1 with the exception that the volume of the poured precursor solution is 329 μl. As a result, the platinum content in the resulting sample is 0.5 wt. %
Образец помечают как 0,5Pt/TiO2.A sample is labeled as 0.5Pt / TiO 2 .
Пример 3.Example 3
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что объем приливаемого раствора предшественника составляет 657 мкл.Similar to example 1 with the exception that the volume of the poured solution of the precursor is 657 μl.
Содержание платины в полученном образце составляет 1 мас. %. The platinum content in the resulting sample is 1 wt. %
Образец помечают как 1Pt/TiO2.A sample is labeled as 1Pt / TiO 2 .
Пример 4.Example 4
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что объем приливаемого раствора предшественника составляет 1314 мкл.Similar to example 1 with the exception that the volume of the poured solution of the precursor is 1314 μl.
Содержание платины в полученном образце составляет 2 мас. %.The platinum content in the resulting sample is 2 wt. %
Образец помечают как 2Pt/TiO2.A sample was labeled as 2Pt / TiO 2 .
Пример 5.Example 5
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что объем приливаемого раствора предшественника составляет 2628 мкл.Similar to example 1 with the exception that the volume of the poured precursor solution is 2628 μl.
Содержание платины в полученном образце составляет 4 мас. %.The platinum content in the resulting sample is 4 wt. %
Образец помечают как 4Pt/TiO2.A sample is labeled as 4Pt / TiO 2 .
Пример 6.Example 6
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что используют диоксид титана TiO2 Р25, являющийся смесью анатаза с рутилом.Similar to example 1 with the exception that they use titanium dioxide TiO 2 P25, which is a mixture of anatase with rutile.
Содержание платины в полученном образце составляет 0,2 мас. %.The platinum content in the resulting sample is 0.2 wt. %
Образец помечаю как 0,2Pt/TiO2-P.I label the sample as 0.2Pt / TiO 2 -P.
Примеры 7-9 приведены для сравнения.Examples 7-9 are given for comparison.
Пример 7 (сравнительный).Example 7 (comparative).
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в процессе синтеза на добавляют раствор предшественника. В результате, образец не содержит платину.Similar to example 1 with the exception that during the synthesis process a precursor solution is not added. As a result, the sample does not contain platinum.
Образец помечают как 0Pt/TiO2.A sample was labeled as 0Pt / TiO 2 .
Пример 8 (сравнительный).Example 8 (comparative).
Используют исходный диоксид титана TiO2 Hombifine N.Use the starting titanium dioxide TiO 2 Hombifine N.
Образец помечают как TiO2.A sample is labeled as TiO 2 .
Пример 9 (сравнительный).Example 9 (comparative).
Используют исходный диоксид титана TiO2 Р25.The starting titanium dioxide TiO 2 P25 is used.
Образец помечают как TiO2-Р.A sample is labeled as TiO 2 —P.
Испытания активности синтезированных образцов фотокатализаторов проводят в реакции фотокаталитического окисления монооксида углерода, которая протекает согласно следующему брутто-уравнению:The activity tests of the synthesized photocatalyst samples are carried out in the photocatalytic oxidation of carbon monoxide, which proceeds according to the following gross equation:
Испытания проводят следующим образом: в статический реактор помещают исследуемый образец и включают источник УФ-излучения, в качестве которого используют мощный УФ светодиод (Nichia, Япония), для окисления всех веществ, ранее сорбированных на поверхности фотокатализатора. Такую тренировку образца проводят в течение 2 ч. Далее напускают 800-850 млн. д. атм монооксида углерода и следят с помощью ИК-спектрометра за изменением концентрации СО и СО2, образующегося в ходе протекания реакции под действием УФ-излучения. По наклону начального участка кинетической кривой образования СО2 определяют скорость окисления СО. Также по кинетической кривой СО определяют время полной конверсии, за которое происходит полное удаление СО из газовой фазы. Типичный вид кинетических кривых расходования СО и накопления CO2 представлен на Фиг. 2.The tests are carried out as follows: the test sample is placed in a static reactor and a UV radiation source is used, which uses a powerful UV LED (Nichia, Japan) to oxidize all substances previously sorbed on the surface of the photocatalyst. Such a training of the sample is carried out for 2 hours. Next, 800-850 ppm atm of carbon monoxide is injected and the concentration of CO and CO 2 formed during the course of the reaction under the influence of UV radiation is monitored by an IR spectrometer. The slope of the initial section of the kinetic curve for the formation of CO 2 determine the rate of oxidation of CO. Also, the time of complete conversion, during which complete removal of CO from the gas phase occurs, is determined from the kinetic curve of CO. A typical view of the kinetic curves of CO consumption and CO 2 accumulation is shown in FIG. 2.
Результаты испытаний образцов, полученных согласно примерам 1-9, представлены в таблице.The test results of the samples obtained according to examples 1-9 are presented in the table.
Из представленных в таблице данных (столбец 3) видно, что образцы с нанесенной платиной, полученные по примерам 1-6, обладают намного большей активностью в реакции фотокаталитического окисления монооксида углерода по сравнению со сравнительными образцами чистого диоксида титана, полученного по примерам 7-9, которые очень медленно окисляют СО.From the data presented in the table (column 3), it can be seen that platinum coated samples obtained according to examples 1-6 have much greater activity in the photocatalytic oxidation of carbon monoxide in comparison with comparative samples of pure titanium dioxide obtained according to examples 7-9, which oxidize CO very slowly.
Таким образом, предложенный способ получения фотокатализатора путем нанесения частиц платины позволяет проводить под ультрафиолетовым излучением фотокаталитическое окисление монооксида углерода с высокой скоростью при комнатных условиях. Высокая активность полученных образов обусловлена высокой дисперсностью нанесенных частиц платины, а также высокой энергией хемосорбции данного металла по отношению к монооксиду углерода.Thus, the proposed method for producing a photocatalyst by applying platinum particles allows photocatalytic oxidation of carbon monoxide under high speed under room conditions to be carried out under ultraviolet radiation. The high activity of the obtained images is due to the high dispersion of the deposited platinum particles, as well as the high chemisorption energy of this metal with respect to carbon monoxide.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148456A RU2614761C1 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Method for photocatalyst production for carbon monoxide oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148456A RU2614761C1 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Method for photocatalyst production for carbon monoxide oxidation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2614761C1 true RU2614761C1 (en) | 2017-03-29 |
Family
ID=58505635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015148456A RU2614761C1 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Method for photocatalyst production for carbon monoxide oxidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2614761C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6306796B1 (en) * | 1997-04-01 | 2001-10-23 | Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha | Photocatalyst, process for producing the same and multifunctional members |
| RU2243033C1 (en) * | 2003-09-29 | 2004-12-27 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Titanium dioxide-based catalyst preparation method (options) |
| RU2259866C1 (en) * | 2004-02-25 | 2005-09-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of photocatalytic gas purification |
-
2015
- 2015-11-11 RU RU2015148456A patent/RU2614761C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6306796B1 (en) * | 1997-04-01 | 2001-10-23 | Otsuka Kagaku Kabushiki Kaisha | Photocatalyst, process for producing the same and multifunctional members |
| RU2243033C1 (en) * | 2003-09-29 | 2004-12-27 | Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН | Titanium dioxide-based catalyst preparation method (options) |
| RU2259866C1 (en) * | 2004-02-25 | 2005-09-10 | Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук | Method of photocatalytic gas purification |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| VORONSTSOV A.V. ET AL., Kinetic features of the steady state photocatalytic CO oxidation by air on TiO 2 , React. Kinet. Catal. Lett., 1997, 62, 83-88. КОЗЛОВ Д.В. И ДР., Разработка многоступенчатых фотокаталитических реакторов для очистки воздуха, Химия в интересах устойчивого развития, 2011, 19, 67-76. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | Isolated Pt single atomic sites anchored on nanoporous TiO2 film for highly efficient photocatalytic degradation of low concentration toluene | |
| Zhang et al. | In-situ synthesis of heterojunction TiO2/MnO2 nanostructure with excellent performance in vacuum ultraviolet photocatalytic oxidation of toluene | |
| Wu et al. | Deactivation mechanism of PtOx/TiO2 photocatalyst towards the oxidation of NO in gas phase | |
| Soylu et al. | TiO2–Al2O3 binary mixed oxide surfaces for photocatalytic NOx abatement | |
| Wei et al. | Removal of gaseous toluene by the combination of photocatalytic oxidation under complex light irradiation of UV and visible light and biological process | |
| Li et al. | Experimental study on ozone photolytic and photocatalytic degradation of H2S using continuous flow mode | |
| Mamaghani et al. | Effect of titanium dioxide properties and support material on photocatalytic oxidation of indoor air pollutants | |
| JP2009078211A (en) | Photocatalyst | |
| JP2016534869A (en) | Carbon monoxide and / or oxidation catalyst for volatile organic compounds | |
| Zhang et al. | Unveiling the collective effects of moisture and oxygen on the photocatalytic degradation of m-Xylene using a titanium dioxide supported platinum catalyst | |
| Liu et al. | Efficient degradation of H2S over transition metal modified TiO2 under VUV irradiation: performance and mechanism | |
| Soni et al. | Abatement of formaldehyde with photocatalytic and catalytic oxidation: A review | |
| Park et al. | Photodegradation of benzene, toluene, ethylbenzene and xylene by fluidized bed gaseous reactor with TiO 2/SiO 2 photocatalysts | |
| Li et al. | Oxygen vacancies mediated flower-like BiOX microspheres for photocatalytic purification of methyl mercaptan odor: Significant distinction induced by halogen elements | |
| Yang et al. | Oxidation efficiency and reaction mechanisms of gaseous elemental mercury by using CeO2/TiO2 and CuO/TiO2 photo-oxidation catalysts at low temperatures in multi-pollutant environments | |
| Wang et al. | Hydrothermal synthesis of BiOBr/semi-coke composite as an emerging photo-catalyst for nitrogen monoxide oxidation under visible light | |
| JP2004074069A (en) | Formaldehyde oxidation removal method | |
| Saqlain et al. | Enhanced removal efficiency of toluene over activated carbon under visible light | |
| Zheng et al. | S-scheme heterojunction CeO2/TiO2 modified by reduced graphene oxide (rGO) as charge transfer route for integrated photothermal catalytic oxidation of Hg0 | |
| Shen et al. | Removal of elemental mercury by TiO 2 doped with WO 3 and V 2 O 5 for their photo-and thermo-catalytic removal mechanisms | |
| CN110773154A (en) | Precious metal composite catalyst for purifying coal-fired organic waste gas and preparation method and application thereof | |
| JP3944094B2 (en) | Photocatalyst production method, photocatalyst and gas purification device | |
| Wang et al. | Photocatalytic decomposition of formaldehyde by combination of ozone and AC network with UV365nm, UV254nm and UV254+ 185nm | |
| KR20090090194A (en) | Photocatalyst, synthetic method and its application for wastewater treatment | |
| CN108014819B (en) | Preparation method and application of titanium dioxide photocatalyst |