RU2637120C1 - Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода - Google Patents

Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода Download PDF

Info

Publication number
RU2637120C1
RU2637120C1 RU2016143501A RU2016143501A RU2637120C1 RU 2637120 C1 RU2637120 C1 RU 2637120C1 RU 2016143501 A RU2016143501 A RU 2016143501A RU 2016143501 A RU2016143501 A RU 2016143501A RU 2637120 C1 RU2637120 C1 RU 2637120C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium dioxide
carbon monoxide
noble metal
anatase
palladium
Prior art date
Application number
RU2016143501A
Other languages
English (en)
Inventor
Денис Владимирович Козлов
Дмитрий Сергеевич Селищев
Никита Сергеевич Колобов
Екатерина Александровна Козлова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ)
Priority to RU2016143501A priority Critical patent/RU2637120C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2637120C1 publication Critical patent/RU2637120C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • B01J37/0203—Impregnation the impregnation liquid containing organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
    • B01J37/086—Decomposition of an organometallic compound, a metal complex or a metal salt of a carboxylic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области разработки способа получения катализатора на основе высокодисперсного диоксида титана с нанесенными наночастицами благородного металла, проявляющего активность под действием ультрафиолетового излучения в реакции фотокаталитического окисления монооксида углерода при комнатной температуре. Фотокатализатор, получаемый данным способом, преимущественно предназначен для фотокаталитической очистки воздуха от микропримесей монооксида углерода, а также от монооксида углерода, образующегося в качестве побочного продукта при фотокаталитическом окислении летучих органических соединений. Описан способ приготовления металл-нанесенного катализатора для фотокаталитического окисления монооксида углерода, содержащего диоксид титана и благородный металл. Катализатор готовят пропиткой диоксида титана, который является 100% анатазом или смесью анатаза с рутилом с содержанием анатаза не менее 50 мас.%, металлоорганическим предшественником благородного металла, не содержащим атомы фосфора, серы и хлора, который растворен в органическом растворителе, с последующим удалением растворителя и прокаливанием осадка при температуре выше температуры разложения металлоорганического предшественника, но не более 250°C. Технический результат - высокая скорость окисления монооксида углерода до углекислого газа при комнатной температуре. 8 з.п. ф-лы, 12 пр., 4 табл.

Description

Изобретение относится к области разработки способа получения фотокатализатора на основе высокодисперсного диоксида титана с нанесенными на его поверхность наночастицами благородного металла, предназначенного преимущественно для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода (СО) с целью очистки воздуха от микропримесей СО и создания условий безопасного и комфортного обитания человека.
В связи с большим количеством автомобильного транспорта, предприятий промышленности и энергетики в городах остро стоит проблема загрязненности воздуха вредными соединениями, такими как летучие органические вещества, оксиды азота, серы и углерода, сероводород и др. Концентрации таких веществ зачастую невелики, но постоянный контакт с ними приносит ощутимый вред здоровью человека.
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). В ходе фотокаталитического процесса загрязнители полностью окисляются на фотокатализаторе кислородом воздуха под воздействием света видимого или ультрафиолетового диапазонов в зависимости от типа полупроводникового материала, использующегося в основе фотокатализатора. Способ фотокаталитической очистки имеет максимальную эффективность в удалении примесей органических веществ из газовой фазы и активно используется при создании бытовых и промышленных очистителей воздуха. Тем не менее, наибольшую долю среди летучих загрязняющих веществ занимает монооксид углерода. Монооксид углерода не имеет запаха и очень опасен для здоровья человека из-за того, что при его взаимодействии с гемоглобином крови образуется карбоксигемоглобин, который блокирует процессы транспортировки кислорода и клеточного дыхания. Нахождение человека в помещении с концентрацией СО в воздухе более 1250 мг/м3 в течение 1 часа приводит к летальному исходу. Поэтому необходима очистка воздуха от примесей СО.
Наиболее широко используемым фотокатализатором является диоксид титана TiO2 (RU 2408427, B01J 37/08, 10.01.2011) из-за того, что он относительно недорог, нетоксичен и проявляет максимальную фотокаталитическую активность в реакциях окисления среди изученных систем. Окислительный потенциал фотогенерированной электронной вакансии на поверхности TiO2 составляет примерно +3 В относительно нормального водородного электрода. Это означает, что с его помощью можно полностью окислить практически любые вещества. Тем не менее, монооксид углерода плохо подвергается фотокаталитическому окислению на чистом диоксиде титана, что связано со слабой адсорбцией СО на поверхности TiO2 при комнатных условиях. Поэтому необходима разработка новых типов фотокатализаторов.
Известно, что нанесение наночастиц благородных металлов на диоксид титана способствует улучшению его каталитических свойств во многих фотокаталитических процессах. В случае фотокаталитического окисления СО наночастицы благородного металла могут выступать в роли центров хемосорбции СО, а также увеличивать скорость переноса электрона к молекулам кислорода, приводя к образованию его поверхностно-активных форм (т.е.
Figure 00000001
,
Figure 00000002
), которые в дальнейшем взаимодействуют с молекулами СО.
Известен способ синтеза фотокатализаторов с нанесенными частицами благородных металлов (RU 2243033, B01J 21/06, 27.12.2004), в котором исходный диоксид титана в виде порошка обрабатывают растворами минеральных кислот с последующим нанесением частиц металлов одного или нескольких видов (Pd, Pt, Au, Ag).
Недостатком данного метода является то, что в качестве предшественника металла используются растворы хлорсодержащих неорганических соединений (например, PdCl2, H2PtCl6, HAuCl4), что может приводить к загрязнению поверхности TiO2 атомами хлора из этих предшественников. Недостатком также является то, что восстановление проводится с помощью избытка боргидрида натрия или гидразина, что может приводить к частичному восстановлению поверхности диоксида титана. Оба этих фактора снижают активность фотокатализатора.
Известен способ получения наночастиц благородного металла на поверхности диоксида титана методом фотонанесения. Например, в работе (Е.А. Kozlova, Т.Р. Lyubina, М.А. Nasalevich, A.V. Vorontsov, A.V. Miller, V.V. Kaichev, V.N. Parmon Influence of the method of platinum deposition on activity and stability of Pt/TiO2 photocatalysts in the photocatalytic oxidation of dimethyl methylphosphonate, Catalysis Communications 12 (2011) 597-601) платину наносят путем воздействия ультрафиолетового излучения на водную суспензию диоксида титана, содержащую добавки платинохлористоводороной (H2PtCl6) и уксусной кислот, что приводит к восстановлению ионов платины до металлического состояния за счет фотогенерированных электронов и закрепления металлических частиц на поверхности диоксида титана.
Недостатком данного способа является то, что восстановление ионов металла происходит только в местах выхода фотогенерированных электронов на поверхность диоксида титана, которыми являются дефекты поверхности и поверхностные примеси. Такой механизм восстановления приводит к образованию крупных, неравномерно распределенных агломератов частиц благородного металла, что приводит к низкой активности фотокатализатора в окислении CO.
Известен способ синтеза фотокатализаторов с нанесенными биметаллическими частицами благородных металлов (US 20130022524, B01J 29/89, B01D 23/62, 24.01.2013), которые получают путем пропитки порошка диоксида титана водным раствором предшественников платины и палладия и/или никеля, в качестве которых используются неорганические соединения (например, хлориды или хлористоводородные кислоты данных металлов) или металлоорганические соединения и комплексы, с последующим химическим восстановлением этих предшественников.
Недостатком данного способа является то, что использование хлорсодержащих неорганических предшественников может приводить к загрязнению поверхности диоксида титана атомами хлора, что снижает активность фотокатализатора. В случае металлоорганических предшественников указанные в способе соединения практически не растворяются в воде, и поэтому не могут быть использованы для приготовления водных растворов благородных металлов, предназначенных для пропитки диоксида титана.
Наиболее близким к данному изобретению является способ получения фотокатализатора (US 6365545, B01J 23/40, 02.04.2002), заключающийся в добавлении порошкового диоксида титана рутильной модификации к органическому коллоидному раствору металлоорганического комплекса благородного металла, например, C10H18SPtCl1-3. Полученную суспензию наносят на стеклянную пластину, сушат и далее прокаливают при 500°С в течение 30 мин. Указанный способ позволяет получать фотокатализатор, представляющий собой диоксид титана рутильной модификации с равномерно нанесенными частицами благородного металла размером от 1 до 5 нм.
Основным недостатком данного способа является использование дорогостоящих металлоорганических предшественников, содержащих атомы серы или хлора, которые после разложения могут отравлять поверхность фотокатализатора, и, как следствие, снижать его фотокаталитическую активность.
Недостатком является то, что в качестве носителя используется диоксид титана рутильной модификации, который обладает намного меньшей фотокаталитической активностью по сравнению с анатазом или смесью анатаза с рутилом.
Недостатком также является высокая температура прокаливания, которая может приводить к снижению удельной поверхности диоксида титана, а также фазовому переходу анатаза в рутил при использовании в качестве основы диоксида титана анатазной модификации.
Изобретение ставит своей задачей разработку способа получения высокоактивного фотокатализатора на основе высокодисперсного диоксида титана с нанесенными наночастицами благородного металла, предназначенного преимущественно для фотокаталитического способа удаления микропримесей CO из воздуха.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения фотокатализатора путем термического разложения при невысокой температуре металлоорганического предшественника на поверхности нанокристаллического диоксида титана, обладающего высокой удельной поверхностью, с образованием наночастиц благородного металла, находящихся частично или полностью в металлическом состоянии.
Способ получения заключается в пропитке диоксида титана металлоорганическим предшественником благородного металла, предварительно растворенным в неароматическом органическом растворителе, не содержащем гетероатомы (Р, S, Cl), с последующим постоянным перемешиванием до полного высыхания суспензии. Оставшийся растворитель полностью удаляют на ротационном испарителе, и после этого осадок прокаливают при температуре не менее чем на 5°C выше температуры разложения используемого металлоорганического предшественника, но не более 250°C в течение 3 ч.
Диоксид титана, на который наносят благородный металл, характеризуется удельной поверхностью 10-400 м2/г и является 100% анатазом или смесью анатаза с рутилом с содержанием анатаза не менее 50 мас.%.
Благородным металлом является Pd или Pt. В качестве предшественника благородного металла преимущественно используется ацетилацетонат палладия (Pd(AcAc)2), ацетат палладия (Pd(OAc)2), ацетилацетонат платины (Pt(AcAc)2) или динитродиамминплатина (Pt(NH3)2(NO2)2). Содержание металла в фотокатализаторе составляет 0,05-4 мас.%.
В качестве неароматического органического растворителя, не содержащего также гетероатомы (Р, S, Cl), преимущественно используют ацетон, этанол, этилацетат или ацетилацетон.
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 15%. Измерение концентраций веществ в реакторе проводят с помощью ИК-Фурье спектрометра Nicolet 380 фирмы Thermo Fisher Scientific (Германия).
Принцип работы получаемого предлагаемым способом фотокатализатора заключается в следующем: молекулы монооксида углерода адсорбируются на поверхности частиц благородного металла, после чего реагируют с фотосгенерированными активными формами кислорода, образующимися на поверхности частицы металла и/или TiO2 при его облучении ультрафиолетовым излучением.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
В примерах в качестве диоксида титана используют коммерческий диоксид титана TiO2 марки Hombifine N фирмы «Sachtleben Chemie GmbH» (Германия), являющийся 100% анатазом с характерным размером кристаллитов 10-15 нм и удельной поверхностью 347 м2/г, а также TiO2 марки Р25 фирмы «Evonik Industries AG» (Германия), содержащий 80% анатаза и 20% рутила и характеризующийся удельной поверхностью 81 м2/г. В качестве металлоорганических предшественников металлов используют: ацетилацетонат палладия (99%, (Pd(AcAc)2) или платины (97%, Pt(AcAc)2) фирмы «Sigma-Aldrich» (США), ацетат палладия (99%, Pd(OAc)2) и динитродиамминплатина (Pt(NH3)2(NO2)2) фирмы «Красцветмет» (Россия). В качестве органического растворителя используют ацетон (ОСЧ, C3H6O) фирмы «РЕАХИМ» (Россия) или этиловый спирт (70%, С2Н5ОН) фирмы «Марбиофарм» (Россия).
Для сравнительных примеров используют исходный образец диоксида титана TiO2 Hombifine N, обработанный согласно описанному выше способу, но без добавления металлорганического предшественника, а также образец диоксида титана TiO2 Hombifine N с нанесенным палладием, который синтезируют путем химического восстановления дихлорида палладия PdCl2 (Ч, «АУРАТ» (Россия)) с помощью боргидрида натрия NaBH4.
Для сравнения в качестве носителей вместо диоксида титана также используют неполупроводниковые материалы, такие как силикагель SiO2 фирмы «Sigma-Aldrich» (США) с размером частиц 10-40 мкм и удельной поверхностью 442 м2/г и гамма оксид алюминия γ-Al2O3 фирмы «Ангарский завод катализаторов и органического синтеза» (Россия) с удельной поверхностью 180 м2/г.
Примеры 1-5 иллюстрируют сущность изобретения.
Пример 1.
Синтезируют фотокатализатор на основе диоксида титана TiO2 Hombifine N с нанесенными наночастицами палладия согласно описанному выше способу. В качестве металлоорганического предшественника в данном примере используют ацетилацетонат палладия Pd(AcAc)2, растворенный в ацетоне. Осадок, полученный после удаления растворителя, прокаливают при температуре 210°C в течение 3 ч, так как температура разложения Pd(AcAc)2 составляет 205°C. Массовая доля палладия в фотокатализаторе составляет 0,05-4% от массы навески диоксида титана.
Образец помечают как ωPd1/TiO2-210, где ω - содержание Pd в мас.%.
Испытания активности синтезированных фотокатализаторов проводят в реакции фотокаталитического окисления монооксида углерода, которая протекает согласно следующему брутто-уравнению:
Figure 00000003
Испытания проводят следующим образом: в статический реактор помещают исследуемый образец, напускают 800-850 млн д. атм монооксида углерода, включают источник ультрафиолетового излучения, в качестве которого используют мощный УФ светодиод фирмы «Nichia» (Япония), и следят за изменением концентрации CO и CO2, образующегося в ходе протекания реакции под действием УФ излучения, с помощью ИК спектрометра. По начальной скорости расходования CO оценивают каталитическую активность образца в окислении CO без УФ освещения. По кинетической кривой CO также определяют время полной конверсии, за которое происходит полное удаление CO из газовой фазы.
Результаты испытаний образцов, полученных по примеру 1, представлены в таблице 1.
Figure 00000004
Из представленных в таблице 1 данных (столбец 2 и столбец 3) видно, что в диапазоне содержаний палладия от 0,05 до 4 мас.% наблюдается рост активности с увеличением количества металла. Методом просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что палладий на поверхности диоксида титана для всех образцов представлен наночастицами размера порядка 1-2 нм.
Пример 2.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что осадок прокаливают при температуре 250°С.
Образец помечают как 2Pd1/TiO2-250.
Пример 3.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что осадок прокаливают при температуре 310°C.
Образец помечают как 2Pd1/TiO2-310.
Результаты испытаний образцов, полученных по примерам 1-3, представлены в таблице 2.
Figure 00000005
Из представленных в таблице 2 данных (столбец 3) видно, что повышение температуры прокаливания, используемой для разложения металлорганического предшественника, до 310°C приводит к сильному снижению фотокаталитической активности, что обусловлено процессами спекания и укрупнения частиц благородного металла. Поэтому температура разложения металлоорганического предшественника не должна превышать 250°C.
Пример 4.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве диоксида титана используют TiO2 Р25.
Образец помечают как 2Pd1/TiO2(P)-210.
Пример 5.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве металлорганического предшественника используется ацетат палладия Pd(OAc)2.
Образец помечают как 2Pd2/TiO2-210.
Пример 6.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве металлоорганического предшественника используется ацетилацетонат платины Pt(AcAc)2.
Образец помечают как 2Pt1/TiO2-210.
Пример 7.
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве металлоорганического предшественника используется динитродиамминплатина Pt(NH3)2(NO2)2, а в качестве растворителя - этиловый спирт.
Образец помечают как 2Pt2/TiO2-210.
Пример 8 (сравнительный).
Аналогичен примеру 1 с тем исключением, что в процессе синтеза не добавляют металлоорганический предшественник. В результате, образец не содержит благородного металла.
Образец помечают как 0М/TiO2-210.
Пример 9 (сравнительный).
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве носителя используют гамма-оксид алюминия Al2O3.
Образец помечают как 2Pd1/Al2O3-210.
Пример 10 (сравнительный).
Аналогичен примеру 1 с содержанием металла 2 мас.% с тем исключением, что в качестве носителя используют оксид кремния SiO2.
Образец помечают как 2Pd1/SiO2-210.
Сравнение активности образцов, полученных по примерам 1 и 4-7, с образцами сравнения, полученными по примерам 8-10, представлено в таблице 3.
Figure 00000006
Из представленных в таблице 3 данных (столбец 3 и столбец 4) видно, что образцы, содержащие в своем составе благородный металл (примеры 1 и 4-7), который наносят с использованием различных предшественников, имеют существенно большую фотокаталитическую активность в окислении СО по сравнению со сравнительными образцами чистого диоксида титана (пример 8), а также с образцами на основе неполупроводниковых носителей (примеры 9 и 10), которые не обладают фотокаталитическими свойствами.
Данные в таблице 3 показывают, что образец на основе диоксида титана, имеющего смешанный (анатаз/рутил) фазовый состав (пример 4), также проявляет высокую фотокаталитическую активность в окислении СО, немного уступая образцу на основе чистого анатаза (пример 1).
Из представленных в таблице 3 (столбец 3) данных, относящихся к образцам, полученным по примерам 1, 5 и 6, 7, также видно, что нанесение наночастиц платины позволяет получить фотокатализатор с большей фотокаталитической активностью в окислении CO. Высокая активность платинированного диоксида титана обусловлена более высоким значением работы выхода электрона для платины. Это приводит к тому, что положение квази-уровня Ферми наночастиц Pt находится близко к середине запрещенной зоны TiO2. Такое положение квази-уровня Ферми может приводить к большей вероятности переноса электрона с TiO2 на металлические наночастицы, а также с металлических наночастиц на адсорбированные молекулы кислорода.
Пример 11 (сравнительный).
Наносят частицы палладия на диоксид титана TiO2 Hombifine N путем химического восстановления неорганического предшественника - хлорида палладия PdCl2. Синтез проводят путем добавления в водную суспензию диоксида титана аликвоты 0,04 М раствора PdCl2 в соляной кислоте и перемешивания в течение 1 часа. Затем проводят полное восстановление предшественника путем добавления трехкратного мольного избытка боргидрида натрия при постоянном перемешивании в течение 3 часов. На последнем этапе образец отмывают и сушат. Количество нанесенного палладия в фотокатализаторе составляет 0,5% от массы навески диоксида титана.
Образец помечают как 0,5Pd3/TiO2-X.
Пример 12 (сравнительный).
Наносят частицы палладия на диоксид титана TiO2 Hombifine N путем фотохимического восстановления неорганического предшественника - хлорида палладия PdCl2. Синтез проводят путем добавления в водно-этанольную суспензию диоксида титана аликвоты 0,04 М раствора PdCl2 в соляной кислоте и перемешивания в течение 1 часа. Для восстановления предшественника полученную суспензию облучают ультрафиолетовым излучением мощного УФ светодиода в течение 3 часов. Общая мощность ультрафиолетового излучения составляет 2,1 Вт. На последнем этапе образец отмывают и сушат. Количество нанесенного палладия в фотокатализаторе составляет 0,5% от массы навески диоксида титана.
Образец помечают как 0,5Pd3/TiO2-Φ.
Сравнение активности одного из образцов, полученного по примеру 1 с содержанием палладия 0,5 мас.%, с образцами сравнения, полученными по примерам 11 и 12, представлено в таблице 4.
Figure 00000007
Из представленных в таблице 4 данных (столбец 3) видно, что образец, полученный по примеру 1, имеет существенно большую фотокаталитическую активность в окислении СО по сравнению со сравнительными образцами, синтезированными по примерам 11 и 12. Высокая активность образца, полученного термическим разложением Pd(AcAc)2, обусловлена более равномерным распределением наночастиц (1-2 нм) палладия на поверхности диоксида титана, а также тем, что металлорганический предшественник в отличие от PdCl2 не содержит хлорид-ионов, которые снижают фотокаталитическую активность.

Claims (9)

1. Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для фотокаталитического окисления монооксида углерода, содержащего диоксид титана и благородный металл, отличающийся тем, что катализатор готовят пропиткой диоксида титана, который является 100% анатазом или смесью анатаза с рутилом с содержанием анатаза не менее 50 мас.%, металлоорганическим предшественником благородного металла, не содержащим атомы фосфора, серы и хлора, который растворен в органическом растворителе, с последующим удалением растворителя и прокаливанием осадка при температуре выше температуры разложения металлоорганического предшественника, но не более 250°C.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диоксид титана имеет удельную поверхность не менее 10 м2/г.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что благородным металлом является палладий или платина.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание благородного металла составляет 0,05-4 мас.%.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предшественником палладия является ацетилацетонат палладия (Pd(AcAc)2) или ацетат палладия (Pd(OAc)2).
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предшественником платины является ацетилацетонат платины (Pt(AcAc)2) или динитродиамминплатина (Pt(NH3)2(NO2)2).
7. Способ по п. 1, отличающий тем, что органическим растворителем является неароматический растворитель, не содержащий гетероатомы P, S, Cl.
8. Способ по п. 1, отличающий тем, что растворитель удаляют на ротационном испарителе.
9. Способ по п. 1, отличающий тем, что осадок прокаливают не менее 3 ч при температуре не менее чем на 5°C выше температуры разложения используемого металлорганического предшественника, но не более 250°C.
RU2016143501A 2016-11-03 2016-11-03 Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода RU2637120C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143501A RU2637120C1 (ru) 2016-11-03 2016-11-03 Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016143501A RU2637120C1 (ru) 2016-11-03 2016-11-03 Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2637120C1 true RU2637120C1 (ru) 2017-11-30

Family

ID=60581569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016143501A RU2637120C1 (ru) 2016-11-03 2016-11-03 Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2637120C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708398C1 (ru) * 2018-12-10 2019-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Металл-несодержащий тонкопленочный фотокатализатор восстановления молекулярного кислорода и способ его получения

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0769322B1 (en) * 1995-10-17 2005-03-02 Ebara Corporation Method of cleaning gases with a photocatalyst
RU2294240C2 (ru) * 2005-02-24 2007-02-27 Институт Катализа Имени Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Способ приготовления нанесенных полиметаллических катализаторов (варианты)
RU2375112C1 (ru) * 2008-12-18 2009-12-10 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) Фотокатализатор-адсорбент (варианты)
WO2011129925A2 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 Millennium Inorganic Chemicals, Inc Supported precious metal catalysts via hydrothermal deposition

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0769322B1 (en) * 1995-10-17 2005-03-02 Ebara Corporation Method of cleaning gases with a photocatalyst
RU2294240C2 (ru) * 2005-02-24 2007-02-27 Институт Катализа Имени Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Способ приготовления нанесенных полиметаллических катализаторов (варианты)
RU2375112C1 (ru) * 2008-12-18 2009-12-10 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) Фотокатализатор-адсорбент (варианты)
WO2011129925A2 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 Millennium Inorganic Chemicals, Inc Supported precious metal catalysts via hydrothermal deposition

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Морозов Александр Николаевич, Синтез и каталитические свойства наноструктурированных покрытий диоксида титана. Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва, 2014. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708398C1 (ru) * 2018-12-10 2019-12-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) Металл-несодержащий тонкопленочный фотокатализатор восстановления молекулярного кислорода и способ его получения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Enhanced photocatalytic activity of Pt-doped TiO2 for NOx oxidation both under UV and visible light irradiation: A synergistic effect of lattice Pt4+ and surface PtO
Xu et al. Isolated Pt single atomic sites anchored on nanoporous TiO2 film for highly efficient photocatalytic degradation of low concentration toluene
Selishchev et al. Deposition of Pd nanoparticles on TiO2 using a Pd (acac) 2 precursor for photocatalytic oxidation of CO under UV-LED irradiation
Li et al. Eosin Y-sensitized nitrogen-doped TiO2 for efficient visible light photocatalytic hydrogen evolution
Yuzawa et al. Reaction mechanism of ammonia decomposition to nitrogen and hydrogen over metal loaded titanium oxide photocatalyst
JP6521317B2 (ja) 脱臭用金属複合化窒化炭素とその製造方法
Kolobov et al. UV-LED photocatalytic oxidation of carbon monoxide over TiO2 supported with noble metal nanoparticles
Huang et al. Enhanced degradation of gaseous benzene under vacuum ultraviolet (VUV) irradiation over TiO2 modified by transition metals
Wu et al. Deactivation mechanism of PtOx/TiO2 photocatalyst towards the oxidation of NO in gas phase
Luévano-Hipólito et al. Synthesis, characterization and photocatalytic activity of WO3/TiO2 for NO removal under UV and visible light irradiation
US20060009354A1 (en) Catalytic material and method of production thereof
Feng et al. Fe (III) cluster-grafted (BiO) 2 CO 3 superstructures: in situ DRIFTS investigation on IFCT-enhanced visible light photocatalytic NO oxidation
Gao et al. Pd–Ag@ CeO2 catalyst of core–shell structure for low temperature oxidation of toluene under visible light irradiation
CN105473221A (zh) 用于氧化一氧化碳和/或挥发性有机化合物的催化剂
Wu et al. Relationship between Pd oxidation states on TiO2 and the photocatalytic oxidation behaviors of nitric oxide
JP2001239161A (ja) 低温有害ガス浄化触媒
Lee et al. Nanosized metal deposits on titanium dioxide for augmenting gas-phase toluene photooxidation
Baluk et al. MOF/TiO 2 erythrocyte-like heterostructures decorated by noble metals for use in hydrogen photogeneration and pollutant photodegradation
Haghshenas et al. Tuning the visible-light-driven photocatalytic properties of multi-decorated TiO2 by noble metals towards both propionic acid and NOx degradation
US9101913B2 (en) Composition and method of using a catalyst for photo-catalytic degradation of contaminant in water
Suzuki et al. Z-scheme water splitting into H2 and O2 using tungstic acid as an oxygen-evolving photocatalyst under visible light irradiation
RU2637120C1 (ru) Способ приготовления металл-нанесенного катализатора для процесса фотокаталитического окисления монооксида углерода
KR100744636B1 (ko) ＺｎＳ-ＺｎＯ 광촉매의 제조방법 및 이에 의해 제조된ＺｎＳ-ＺｎＯ 광촉매
Kőrösi et al. Photocatalytic activity of silver-modified titanium dioxide at solid–liquid and solid–gas interfaces
JP2006015325A (ja) 可視光−活性化光触媒およびその製法