RU2758946C1 - Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона - Google Patents
Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758946C1 RU2758946C1 RU2021107660A RU2021107660A RU2758946C1 RU 2758946 C1 RU2758946 C1 RU 2758946C1 RU 2021107660 A RU2021107660 A RU 2021107660A RU 2021107660 A RU2021107660 A RU 2021107660A RU 2758946 C1 RU2758946 C1 RU 2758946C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- visible
- electromagnetic radiation
- carbon nitride
- melamine
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims abstract description 12
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical group NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- HCITUYXHCZGFEO-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1.N=C1NC(=N)NC(=N)N1 HCITUYXHCZGFEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M sodium;4-[[4-(dimethylamino)phenyl]diazenyl]benzenesulfonate Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1N=NC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/65—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Предложен способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона. Способ осуществляется путем термического разложения меламина в одной реакционной зоне с диоксидом титана, получение композита выполняется в герметичной реакционной зоне без доступа кислорода в соотношении массы меламина к диоксиду титана 1:3 при температуре 500°С в течение 3 часов, после чего полученный материал перетирают и промывают этиловым спиртом. Технический результат - получение композитного материала, обеспечивающего разложение органических агентов под воздействием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона. 5 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к методу получения композитного материала на основе нитрида углерода и диоксида титана (TiO2) обладающего высокими фотокаталитическми соборностями в отношении органических соединений и может использоваться при разработке Фотокатилических фильтрах и покрытий.
Известен способы получения материла на основе нитрида углерода и диоксида титана при низкой температуре [CN 104801328 B от 21.04.2015] и [CN 104209136 A от 15.09.2014]
Недостаткоми указанных способов является необходимость очистки продуктов реакции, что приводит к использования токсичных реактивов. Длительность процесса, что требует постоянного внимания приводит к удорожанию конечного продукта. Также нет информации об эффективности полученных катализаторов.
Техническим результатом заявленного изобретения является получение композитного материала, обеспечивающего разложение органических агентов под воздействием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона. TiO2 является эффективным фотокатализатором в ультрафиолетовой области, а графитоподобный нитрид углерода активен при воздействие ближнего ультрафиолета и видимого электромагнитного спектра. При этом диоксид титана тугоплавок и не вступает в реакцию с меламином.
Данный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа получения композита, обладающего высоким уровнем фотокатлитической активности, путем термического разложения смеси меламина и диоксида титана в соотношении 1:3 (одна масса диоксида титана к трем массам меламина) в запаянной стеклянной пробирке при температур 500 градусов Цельсия в течение 3 часов и последующем охлаждение при комнатной температуре. Далее полученный композитный материал перетирается и промывается этиловым спиртом.
Преимуществами данного способа являются: низкая стоимость сырья, на рынке оптимальное соотношение диоксида титана к графитоподобному нитриду углерода, отсутствие необходимости вакуумирования и продувки, а также нет необходимости в использовании опасных и токсичных реактивов. Получение композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана возможно в любой лаборатории оборудованной вытяжкой и печью способной поддерживать необходимую температуру.
Изобретение относится к методу синтеза. Изобретение позволяет получить экономически целесообразным фотокатализатор на основе g-C3N4, имеющего молярное отношение углерода к азоту 3:4, путем элиминирования меламина(1,3,5-триазин-2,4,6-триамин) в присутствии диоксида титана (TiO2) при температуре 500 градусов от молекулы меламина отщепляются атомные группы NH3 без замены их другими, при этом диоксид титана остается инертным в данных условия и встраивается в графитоподобного нитрида углерода, который представляет собой сходный по свойствам с графитом пленкой. Элиминирование меламина происходит согласно стехиометрическому уравнению
В результате получается композитный материал, который имеет высокие фотокаталитическую активность.
Полученные композиты из нитрида углерода обладают исключительными фотокаталитическими свойствами и имеют широкое применение.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами
Для оценки фотокаталитической активности нитрида углерода использовался метод фотодеградации красителя, где краситель выступает в роли модельного поллютанта. В качестве красителя могут использоваться метиловый синий или метиловый оранжевый. Раствор красителя, в присутствии фотокатализатора C3N4, подвергается ультрафиолетовому излучению, источником которого является УФ-лампа. В процессе облучения образца происходила окислительно-восстановительная реакция в ходе которой образовывались бесцветные продукты. После облучения УФ-излучением образцы исследовались на оптическую плотность, по результатам которой можно судить об эффективности фотокатализатора.
Пример 1.
Смесь меламина и диоксида титана в соотношении 1:3 (одна масса диоксида титана к трем массам меламина) в запанной стеклянной пробирки подвергалась термическому воздействие при температуре температур 500 градусов целься в течение 3 часов, после тщательно перетирался в агатовой ступке. Навеска 0,1 г добавлялась к 10 мл раствора метил оранжевого, концентрация которого составляла 20 мг/л. Оптическая плотность данного раствора составляла 0,25. Раствор тщательно перемешивался до получения суспензии и затем помещался под действие УФ-лампы мощностью 20 W на 1 ч. По истечению времени раствор центрифугировался и исследовалась его оптическая плотность, которая составляла 0,13.
Пример 2.
Все технологические условия метода исследования фотокаталитической активности совпадают с условиями, приведенными в примере 1, за исключением того, что во время синтеза не были добавлены частицы диоксида титана. В этом случае величина оптической плотности прореагировавшего раствора равна 0,16.
Пример 3.
Все технологические условия метода исследования фотокаталитической активности совпадают с условиями, приведенными в примере 1, за исключением того, что в качестве фотокатализатора использовался чистый диоксид титана в этом случае величина оптической плотности прореагировавшего раствора равна 0,16.
Пример 4
Навеску меламина высушивалась при температуре 100°С в течении 30 мин, после перетиралась в агатовой ступки до состояния муки и добавлялась к навеске диоксида титана в соотношение масс 1:3. Данная смесь переместили в тигель и тщательно перемешали. Тигель поместили в разогретую до 300 печь на 6 ч и далее дали остыть при комнатной температуре. Полученный материал повторно измельчили при помощи пестика и ступки. И далее производилось изучение фотокаталитической активности по методике, приведенной в примере 1. Время выдержки было 1 ч, величина оптической плотности составила 0,15.
Пример 5
Все технологические условия метода совпадают с условиями, приведенными в примере 4, за исключением того, что во время синтеза не были добавлены частицы диоксида титана. В этом случае величина оптической плотности прореагировавшего раствора равна 0,20.
Claims (1)
- Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона осуществляется путем термического разложения меламина в одной реакционной зоне с диоксидом титана, получение композита выполняется в герметичной реакционной зоне без доступа кислорода в соотношении массы меламина к диоксиду титана 1:3 при температуре 500°С в течение 3 часов, после чего полученный материал перетирают и промывают этиловым спиртом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021107660A RU2758946C1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021107660A RU2758946C1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2758946C1 true RU2758946C1 (ru) | 2021-11-03 |
Family
ID=78466648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021107660A RU2758946C1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2758946C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791361C1 (ru) * | 2022-05-19 | 2023-03-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Способ получения фотокатализатора реакции разложения воды на основе молекулярно-допированного нитрида углерода |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2288170C2 (ru) * | 2005-02-16 | 2006-11-27 | Карбодеон Лтд Ой | Способ получения нитрида углерода |
| CN104801328A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-29 | 河北科技大学 | 一种低温制备TiO2/g-C3N4复合光催化剂的方法 |
| RU2725796C1 (ru) * | 2020-01-30 | 2020-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Способ получения композитного материала, обладающего высоким уровнем флуоресценции под действием электромагнитного излучения видимого диапазона |
-
2021
- 2021-03-23 RU RU2021107660A patent/RU2758946C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2288170C2 (ru) * | 2005-02-16 | 2006-11-27 | Карбодеон Лтд Ой | Способ получения нитрида углерода |
| CN104801328A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-29 | 河北科技大学 | 一种低温制备TiO2/g-C3N4复合光催化剂的方法 |
| RU2725796C1 (ru) * | 2020-01-30 | 2020-07-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Способ получения композитного материала, обладающего высоким уровнем флуоресценции под действием электромагнитного излучения видимого диапазона |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791361C1 (ru) * | 2022-05-19 | 2023-03-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Способ получения фотокатализатора реакции разложения воды на основе молекулярно-допированного нитрида углерода |
| RU2814263C1 (ru) * | 2023-08-22 | 2024-02-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения композитного материала на основе нитрида углерода и диоксида титана, активного под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона |
| RU2819640C1 (ru) * | 2023-12-05 | 2024-05-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Способ получения композитного наноразмерного фотокатализатора на основе диоксида титана и политриазинимида |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Elgavi et al. | Reactions in chiral crystals. Optically active heterophotodimer formation from chiral single crystals | |
| Dunn et al. | Resonance Raman studies of the electronic state of oxygen in hemerythrin | |
| Wakabayashi et al. | Time-resolved luminescence spectra in colorless anatase TiO2 single crystal | |
| Refat et al. | Utility of charge-transfer complexation for the assessment of macrocyclic polyethers: Spectroscopic, thermal and surface morphology characteristics of two highly crown ethers complexed with acido acceptors | |
| Guilbault et al. | Specific Detection and Determination of Cyanide Using Various Quinone Derivatives. | |
| Payra et al. | Development of a dissolved oxygen sensor using tris (bipyridyl) ruthenium (II) complexes entrapped in highly siliceous zeolites | |
| Bharathi et al. | Understanding the interaction of carbon quantum dots with CuO and Cu2O by fluorescence quenching | |
| RU2758946C1 (ru) | Способ получения композитного фотокатализатора на основе нитрида углерода и диоксида титана активным под действием электромагнитного излучения видимого и ультрафиолетового диапазона | |
| Wang et al. | Carbon dots versus nano-carbon/organic hybrids–dramatically different behaviors in fluorescence sensing of metal cations with structural and mechanistic implications | |
| CN110759833A (zh) | 4-羟基-苯甲基(2’-羟基-苯亚甲基)-酰肼的制备方法及其应用 | |
| Steudel et al. | Simultaneous thermal analysis of cationic, nonionic and anionic polyacrylamide | |
| CN110632046B (zh) | 一种氮化碳纸基荧光传感器及其制备方法和应用 | |
| Mao et al. | Chemical reactions of molecular oxygen in surface-mediated photolysis of aromatic compounds on silica-based surfaces | |
| Zhou et al. | An effective biocompatible fluorescent probe for bisulfite detection in aqueous solution, living cells, and mice | |
| Zou et al. | Facile. alpha./. beta. diastereomerism in organocobalt corrinoids. Synthesis, characterization, and thermolysis of. alpha.-neopentylcobalt corrinoids | |
| RU2725796C1 (ru) | Способ получения композитного материала, обладающего высоким уровнем флуоресценции под действием электромагнитного излучения видимого диапазона | |
| Wang et al. | Engineering Exciton–Phonon Interactions for Suppressing Nonradiative Energy Loss in Energy-Transfer-Initiated Photocatalysis | |
| Sudheera et al. | Synthesis, characterization and photocatalytic dye degradation studies of novel defect pyrochlore, KHf0. 5Te1. 5O6 | |
| Kumari et al. | Study of optimum growth condition and characterization of zinc mercury thiocyanate (ZMTC) single crystals in silica gel | |
| CN108727225B (zh) | 一种碳二亚胺锌材料的制备方法及应用 | |
| Nandre et al. | Thermal and optical studies of gel grown cobalt iodate crystal | |
| CN112657532B (zh) | 一种VO2/g-C3N4复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| Noisong et al. | A new synthetic route, characterization and vibrational studies of manganese hypophosphite monohydrate at ambient temperature | |
| CN111518557B (zh) | 一种以顺酐和多元胺为原料合成碳量子点的方法 | |
| Romanovska et al. | Photocatalytic Activity of Tio 2 Nanostructures Formed by Sol–Gel Method in the Presence of Hydrofluoric Acid in the Transformation of Carbon Oxides |