RU2791326C1 - Composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials and method for its production - Google Patents

Composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials and method for its production Download PDF

Info

Publication number
RU2791326C1
RU2791326C1 RU2021134162A RU2021134162A RU2791326C1 RU 2791326 C1 RU2791326 C1 RU 2791326C1 RU 2021134162 A RU2021134162 A RU 2021134162A RU 2021134162 A RU2021134162 A RU 2021134162A RU 2791326 C1 RU2791326 C1 RU 2791326C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reaction mixture
temperature
composite photocatalytic
thin
finishing materials
Prior art date
Application number
RU2021134162A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерия Валерьевна Строкова
Екатерина Николаевна Губарева
Павел Сергеевич Баскаков
Софья Владимировна Неровная
Юлия Николаевна Огурцова
Марина Вячеславовна Антоненко
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2791326C1 publication Critical patent/RU2791326C1/en

Links

Abstract

FIELD: construction materials.
SUBSTANCE: composition of a photocatalytic additive is a composite photocatalytic component for cement thin-layer finishing materials and a method for its production. A composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials was obtained from a reaction mixture containing, % by weight: titanium alkoxide 20-30, stabilizer - sorbitan monostearate 15-25, 95% aqueous ethanol solution 55-65, mineral powder - amorphous silica in an amount 10-15% by weight of the reaction mixture. The method for producing a composite photocatalytic component from the above reaction mixture includes homogenization in a stirrer at a speed of 500 rpm and a temperature of 60°C for 25 min of sorbitan monostearate in a 95% aqueous solution of ethanol, adding titanium alkoxide, mineral powder - amorphous silica to the resulting solution and stirring for 90-120 min, drying at a temperature of 115°C to constant weight, kilning at 550°C for 30-120 min.
EFFECT: obtaining a composite photocatalytic component with a high, at least 20%, content of titanium dioxide, which, when introduced into the composition of cement thin-layer finishing materials, gives them photocatalytic properties that ensure effective self-cleaning of the surface.
2 cl, 1 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к области получения фотокаталитических добавок для цементных тонкослойных отделочных материалов, используемых для достижения эффекта самоочищения поверхности.The invention relates to the building materials industry, in particular to the production of photocatalytic additives for cement thin-layer finishing materials used to achieve the effect of surface self-cleaning.

Из уровня техники известны фотокаталитические композиционные материалы (ФКМ), содержащие титан и известняк (патенты RU № 2522370, МПК C04B 35/465, опубл. 10.09.2012 и № 2516536, МПК B01J 35/00, опубл. 20.05.2014) для применения в составе цемента. Недостатком является использование в качестве носителя известняка, невзаимодействующего с цементом. Ввиду этого количество ФКМ на основе известняка должно быть ограниченно в районе 15-16 % от массы цемента, что не позволяет добиться фотокаталитической активности на поверхности тонкослойных отделочных материалов.The prior art photocatalytic composite materials (PCM) containing titanium and limestone (patents RU No. 2522370, IPC C04B 35/465, publ. 09/10/2012 and No. 2516536, IPC B01J 35/00, publ. 05/20/2014) for use in the composition of cement. The disadvantage is the use of limestone, which does not interact with cement, as a carrier. In view of this, the amount of FKM based on limestone should be limited in the region of 15-16% by weight of cement, which does not allow achieving photocatalytic activity on the surface of thin-layer finishing materials.

Известна композиция для получения матрицы с фотокаталитической активностью по патенту RU 2518124, МПК C09D 5/14, опубл. 10.06.2014, состоящая из золя алкоксида титана (30-70 %) и эпоксидной составляющей золя (30-70 %). Недостатком является использование дорогостоящей эпоксидной дисперсии, которая обладает стойкостью к УФ-излучению, характерного при внешней отделке зданий.A known composition for obtaining a matrix with photocatalytic activity according to patent RU 2518124, IPC C09D 5/14, publ. 06/10/2014, consisting of a titanium alkoxide sol (30-70%) and an epoxy component of the sol (30-70%). The disadvantage is the use of an expensive epoxy dispersion, which is resistant to UV radiation, which is typical for exterior decoration of buildings.

Известен объект, покрытый фотокатализатором и жидкое покрытие для него по патенту RU 2434691, МПК B05D 7/24, опубл. 27.11.2011, состоящий из субстрата, который покрывается слоем фотокатализатора, включающего себя 1-20 частей по массе частиц фотокатализатора и 70-99 частей по массе частиц неорганического оксида и 0-10 частей гидролизуемого силикона. Недостатком является способ нанесения в виде пленок на поверхности строительных материалов, неспособность введения в состав цементных материалов, а также использование в составе неорганических частиц синтетического происхождения (не природных минеральных порошков).A known object coated with a photocatalyst and a liquid coating for it according to patent RU 2434691, IPC B05D 7/24, publ. 11/27/2011, consisting of a substrate that is covered with a layer of photocatalyst, including 1-20 parts by weight of photocatalyst particles and 70-99 parts by weight of inorganic oxide particles and 0-10 parts of hydrolysable silicone. The disadvantage is the method of application in the form of films on the surface of building materials, the inability to introduce into the composition of cement materials, as well as the use of inorganic particles of synthetic origin (not natural mineral powders) in the composition.

Известны также пористые покрытия из диоксида титана, имеющие улучшенную фотокаталитическую активность (патент RU 2470053, МПК C09D 1/00, опубл. 20.12.2012), где для экономии алкоксида титана вводится средство для образования пористой структуры из высокомолекулярного полимерного вещества, образованного из, по меньшей мере, одного из сложных эфиров. Недостатком является отсутствие связывания с субстратом диоксида титана при безобжиговом способе нанесения и высокий расход алкоксида титана.Also known are porous titanium dioxide coatings having improved photocatalytic activity (patent RU 2470053, IPC C09D 1/00, publ. at least one of the esters. The disadvantage is the lack of binding to the substrate of titanium dioxide in the non-firing method of application and the high consumption of titanium alkoxide.

Известна строительная смесь по патенту RU 2594031, МПК C04B 22/00, опубл. 10.08.2016, состоящая из фотокатализатора и носителя (не менее 90 % летучей золы). Недостатком этого изобретения является процесс простого смешивания сухих компонентов, что не обеспечивает хорошего распределения фотокатализатора даже на шарообразных частицах летучей золы. Кроме того, отсутствует какая-либо возможность связывания носителя с диоксидом титана.Known mortar according to patent RU 2594031, IPC C04B 22/00, publ. 08/10/2016, consisting of a photocatalyst and carrier (at least 90% fly ash). The disadvantage of this invention is the process of simply mixing the dry components, which does not provide a good distribution of the photocatalyst even on spherical fly ash particles. In addition, there is no possibility of binding the carrier with titanium dioxide.

Известна дисперсия TiO2 для придания поверхностям заданных свойств, по патенту RU 2399589, МПК C01G 23/053, опубл. 20.09.2010, состоящая из комплексообразующего растворителя, ингибитора поликонденсации, воды и алкоксида титана с возможным добавлением неионогенного ПАВ, получаемая дистилляцией исходного раствора и последующим нагревом реакционной смеси. Недостатком является невозможность использования данной дисперсии в качестве компонента строительных материалов. А нанесение дисперсии на поверхность строительных материалов в виде сплошного слоя приводит к повышенному расходу диоксида титана, в случае его применения.Known dispersion of TiO 2 to give surfaces the desired properties, according to patent RU 2399589, IPC C01G 23/053, publ. 09/20/2010, consisting of a complexing solvent, a polycondensation inhibitor, water and titanium alkoxide with the possible addition of a nonionic surfactant, obtained by distillation of the initial solution and subsequent heating of the reaction mixture. The disadvantage is the impossibility of using this dispersion as a component of building materials. And the application of the dispersion on the surface of building materials in the form of a continuous layer leads to an increased consumption of titanium dioxide, if it is used.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (Fu. X., & Qutubuddin, S. (2001). Synthesis of titania-coated silica nanoparticles using a nonionic water-in-oil microemulsion. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 179(1), 65-70) способ получения частиц кремнезема, покрытых диоксидом титана, включающий в себя предварительное получение затравочных частиц SiO2 при помощи гидролиза (72 часа) тетраэтоксисилана (0,028 M) в растворе неионногенного ПАВ (Тритон Х-45, 0.05-0.3 M) в среде циклогексана, гидроксида аммония (0.094 M) и воды (0.210-0.70 M). Полученную взвесь быстро ацидифицируют серной кислотой и добавляют раствор Тритон Х-45, содержащий тетрабутоксититан, в различных пропорциях. Полученная микроэмульсия ФКМ, в пересчете на сухой остаток, содержит 13 % диоксида титана и остается прозрачной и стабильной в течение нескольких недель. Недостатком прототипа, по мнению заявителя, является то, что получаемый раствор ФКМ содержит циклогексан, который не позволяет использовать данную микроэмульсию в составе строительных материалов на основе цемента.Closest to the present invention is (Fu. X., & Qutubuddin, S. (2001). Synthesis of titania-coated silica nanoparticles using a nonionic water-in-oil microemulsion. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 179( 1), 65-70) a method for obtaining silica particles coated with titanium dioxide, including the preliminary preparation of seed particles of SiO 2 by hydrolysis (72 hours) of tetraethoxysilane (0.028 M) in a solution of non-ionic surfactant (Triton X-45, 0.05-0.3 M) in the medium of cyclohexane, ammonium hydroxide (0.094 M) and water (0.210-0.70 M). The resulting suspension is rapidly acidified with sulfuric acid and a solution of Triton X-45 containing tetrabutoxytitanium is added in various proportions. The resulting FCM microemulsion, in terms of dry residue, contains 13% titanium dioxide and remains transparent and stable for several weeks. The disadvantage of the prototype, according to the applicant, is that the resulting solution of FCM contains cyclohexane, which does not allow the use of this microemulsion in the composition of building materials based on cement.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в расширении области использования фотокаталитических композиционных материалов (ФКМ) в качестве композиционного фотокаталитического компонента тонкослойных отделочных материалов (шпатлевок) с эффектом самоочищения. The problem to be solved by the claimed invention is to expand the scope of use of photocatalytic composite materials (FCM) as a composite photocatalytic component of thin-layer finishing materials (putties) with a self-cleaning effect.

Задача решается за счет введения в состав ФКМ минеральных порошков, содержащих аморфный кремнезем, в качестве носителя фотокаталитического материала, а также за счёт добавления в технологический процесс дополнительных стадий – сушки и обжига. The problem is solved by introducing into the FCM composition mineral powders containing amorphous silica as a carrier of photocatalytic material, as well as by adding additional stages to the technological process - drying and firing.

Технический эффект от применения фотокаталитического композиционного материала, полученного предлагаемым способом, заключается в получении композиционного фотокаталитического компонента на основе минерального порошка с высоким содержанием диоксида титана (не менее 20%), что, при введении в состав цементных тонкослойных отделочных материалов, придает им фотокаталитические свойства, обеспечивающие эффективное самоочищение поверхности. The technical effect of using a photocatalytic composite material obtained by the proposed method is to obtain a composite photocatalytic component based on a mineral powder with a high content of titanium dioxide (not less than 20%), which, when introduced into the composition of cement thin-layer finishing materials, gives them photocatalytic properties, providing effective self-cleaning of the surface.

Сущность изобретения заключается в том, что композиционный фотокаталитический компонент для тонкослойных отделочных материалов, полученный из реакционной смеси, состоящей из алкоксида титана, стабилизатора и водного раствора этанола, отличающийся тем, что используют 95%-ный водный раствор этанола, в качестве стабилизатора используют сорбитан моностеарат и дополнительно реакционная смесь содержит минеральный порошок – аморфный кремнезем при следующем соотношение компонентов, мас.%: The essence of the invention lies in the fact that a composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials obtained from a reaction mixture consisting of titanium alkoxide, a stabilizer and an aqueous solution of ethanol, characterized in that a 95% aqueous solution of ethanol is used, sorbitan monostearate is used as a stabilizer and additionally, the reaction mixture contains a mineral powder - amorphous silica in the following ratio of components, wt.%:

алкоксид титана titanium alkoxide 20-3020-30 стабилизатор – сорбитан моностеаратstabilizer - sorbitan monostearate 15-2515-25 95%-ный водный раствор этанола 95% ethanol water solution 55-65,55-65,

указанный минеральный порошок вводится в количестве 10-15 % от массы реакционной смеси.the specified mineral powder is introduced in an amount of 10-15% by weight of the reaction mixture.

Способ получения композиционного фотокаталитического компонента для тонкослойных отделочных материалов заключается в том, что осуществляют гомогенизацию в мешалке при скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 мин сорбитана моностеарата в 95%-ном водном растворе этанола, введение в полученный раствор алкоксида титана, минерального порошка – аморфного кремнезема и перемешивание в течение 90-120 мин, сушку при температуре 115 °C до постоянной массы, обжиг в печи при температуре 550 °C в течение 30-120 мин.The method for producing a composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials consists in homogenization in a mixer at a speed of 500 rpm and a temperature of 60 ° C for 25 minutes of sorbitan monostearate in a 95% aqueous solution of ethanol, introducing titanium alkoxide into the resulting solution , mineral powder - amorphous silica and mixing for 90-120 minutes, drying at a temperature of 115 ° C to constant weight, firing in a furnace at a temperature of 550 ° C for 30-120 minutes.

Предлагаемый способ получения фотокаталитического композиционного материала для изготовления самоочищающихся строительных материалов осуществляют следующим образом.The proposed method for obtaining a photocatalytic composite material for the manufacture of self-cleaning building materials is carried out as follows.

Предварительно замешивают реакционную смесь, состоящую (по массе) из алкоксида титана (20-30 %), сорбитан моностеарат (15-25 %) и водного раствора этанола (55-65 %). Затем малыми порциями добавляют минеральный порошок (10-15 % от массы реакционной смеси) и перемешивают в течение 90-120 минут синтеза. По окончанию, смесь сушат при температуре не выше температуры вспышки до постоянства массы и обжигают при температуре не более 570 °C в течение 30-120 минут.Pre-knead the reaction mixture consisting (by weight) of titanium alkoxide (20-30%), sorbitan monostearate (15-25%) and an aqueous solution of ethanol (55-65%). Then mineral powder is added in small portions (10-15% by weight of the reaction mixture) and stirred for 90-120 minutes of synthesis. At the end, the mixture is dried at a temperature not higher than the flash point until the mass is constant and fired at a temperature not exceeding 570 ° C for 30-120 minutes.

Известно, что минеральные порошки, содержащие аморфный кремнезем, можно вводить до 80 % в состав строительных смесей, что позволит формировать высоконаполненные покрытия на поверхности строительных материалов, что актуально для различных тонкослойных отделочных материалов на основе цемента, таких как различные шпатлевки и декоративно-защитные покрытия. (Бутт Ю.М. Химическая технология вяжущих материалов : учеб. для вузов / Ю.М. Бутт, М.М. Сычев, В.В. Тимашев; ред. В.В. Тимашев. - Москва : Высшая школа, 1980. - 472 с.).It is known that mineral powders containing amorphous silica can be introduced up to 80% into the composition of building mixtures, which will allow the formation of highly filled coatings on the surface of building materials, which is important for various thin-layer finishing materials based on cement, such as various fillers and decorative and protective coatings. . (Butt Yu.M. Chemical technology of binders: textbook for universities / Yu.M. Butt, M.M. Sychev, V.V. Timashev; ed. V.V. Timashev. - Moscow: Higher school, 1980. - 472 p.).

На основе алкоксида титана в спиртовом растворе можно получать при помощи золь-гель фотокаталитические композиционные материалы с эффектом самоочищения (Strokova V., Gubareva E., Ogurtsova Y., Fediuk R., Zhao P., Vatin N. & Vasilev Y. (2021). Obtaining and Properties of a Photocatalytic Composite Material of the “SiO2-TiO2” System Based on Various Types of Silica Raw Materials. Nanomaterials, 11(4), 866). Традиционной схемой получения является растворение алкоксида в одно- и (или) многоатомном спирте (образование золя), гелеобразование, сушка (старение геля) и обжиг (спекание). Исследования показали, что введение в качестве стабилизатора сорбитан моностеарата с уровнем гидрофильно-липофильного баланса 4,5-4,7 в количестве 15-25 мас.% в реакционную смесь приводит к снижению вводимого количества алкоксида титана. Последующее введение минерального порошка в количестве 10-15 % от массы реакционной смеси позволяет получать композиционный фотокаталитический компонент с содержанием диоксида титана 20-25 % в готовом продукте после обжига. Based on titanium alkoxide in an alcohol solution, photocatalytic composite materials with a self-cleaning effect can be obtained using a sol-gel (Strokova V., Gubareva E., Ogurtsova Y., Fediuk R., Zhao P., Vatin N. & Vasilev Y. (2021 Obtaining and Properties of a Photocatalytic Composite Material of the “SiO 2 -TiO 2 ” System Based on Various Types of Silica Raw Materials, Nanomaterials, 11(4), 866 ) . The traditional production scheme is the dissolution of the alkoxide in a mono- and (or) polyhydric alcohol (sol formation), gelation, drying (gel aging) and roasting (sintering). Studies have shown that the introduction of sorbitan monostearate as a stabilizer with a hydrophilic-lipophilic balance of 4.5-4.7 in an amount of 15-25 wt.% into the reaction mixture leads to a decrease in the amount of titanium alkoxide introduced. The subsequent introduction of mineral powder in an amount of 10–15% by weight of the reaction mixture makes it possible to obtain a composite photocatalytic component with a titanium dioxide content of 20–25% in the finished product after firing.

Примерами минеральных порошков, содержащих аморфный кремнезем, могут являться: диатомит, трепел, опока, микро- и нанокремнезем (различного происхождения).Examples of mineral powders containing amorphous silica can be: diatomite, tripoli, flask, micro- and nanosilica (various origins).

Примерами алкоксидов титана могут являться: тетратретбутоксид титана (ТтБТ), тетрапропоксид титана (ТПТ), тетраизопропоксид титана (ТИТ), тетрабутоксид титана (ТБТ).Titanium tetrabutoxide (TtBT), titanium tetrapropoxide (TPT), titanium tetraisopropoxide (TIT), titanium tetrabutoxide (TBT) can be examples of titanium alkoxides.

В сравнении с прототипом отмечено более высокое содержание диоксида титана и, следовательно, увеличение фотокаталитической активности, оцененной методом деградации органического красителя на поверхности материала, что обеспечивает наиболее лучший эффект самоочищения у отделочных материалов.In comparison with the prototype, a higher content of titanium dioxide was noted and, consequently, an increase in photocatalytic activity, estimated by the method of degradation of an organic dye on the surface of the material, which provides the best self-cleaning effect for finishing materials.

Вид ФКМType of FKM Содержание диоксида титана, %Content of titanium dioxide, % Деградация родамина Б от вида воздействия, %Degradation of rhodamine B depending on the type of exposure, % УФ-излучениеUV radiation Естественное освещениеDaylight 4 ч4 h 26 ч26 h 5 сут5 days ПрототипPrototype 1414 1313 6060 8686 Пример 1Example 1 21,621.6 2525 8686 9797 Пример 2Example 2 19,719.7 2323 8484 9696 Пример 3Example 3 20,820.8 2020 8282 9595 Пример 4Example 4 20,020.0 1515 7373 9191

Пример 1Example 1

С помощью мешалки при постоянной скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 минут проводили гомогенизацию сорбитан моностеарат (ПАВ) в среде 95 % этанола.Sorbitan monostearate (surfactant) was homogenized in 95% ethanol using a stirrer at a constant speed of 500 rpm and a temperature of 60°C for 25 minutes.

При комнатной температуре в полученный раствор ПАВа по каплям вводили ТБТ. По достижению видимой гомогенизации и постоянства вязкости в состав реакционной смеси вносили диатомит в количестве 12,5 % от массы реакционной смеси и перемешивали в течение 90 минут. Затем проводили испарение дисперсионной среды посредством термической обработки в сушильном шкафу при температуре 115 °C до постоянства массы. Далее смесь обжигали для кристаллизации диоксида титана и удаления органических составляющих в муфельной печи при температуре 550 °C в течение 120 минут.At room temperature, TBT was introduced dropwise into the resulting surfactant solution. Upon reaching visible homogenization and constancy of viscosity, diatomite was added to the composition of the reaction mixture in an amount of 12.5% by weight of the reaction mixture and stirred for 90 minutes. Then, the dispersion medium was evaporated by heat treatment in an oven at a temperature of 115°C until the mass was constant. Next, the mixture was fired to crystallize titanium dioxide and remove organic components in a muffle furnace at a temperature of 550 °C for 120 minutes.

Анализ полученного композиционного фотокаталитического компонента на основе диатомита показал содержание диоксида титана 21,6 %. Фотокаталитическая активность данного ФКМ, оцененной методом деградации органического красителя на поверхности материала, показала деградацию 97 % красителя, нанесенного на поверхность ФКМ.The analysis of the resulting composite photocatalytic component based on diatomite showed a content of titanium dioxide of 21.6%. The photocatalytic activity of this PCM, estimated by the method of degradation of an organic dye on the surface of the material, showed the degradation of 97% of the dye deposited on the PCM surface.

Пример 2Example 2

С помощью мешалки при постоянной скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 минут проводили гомогенизацию сорбитан моностеарат (ПАВ) в среде 95 % этанола. При комнатной температуре в полученный раствор ПАВа по каплям вводят ТБТ. По достижению видимой гомогенизации и постоянства вязкости в состав реакционной смеси вносят порошок опоки в количестве 12 % от массы реакционной смеси и перемешивают в течение 90 минут. Затем проводят испарение дисперсионной среды посредством термической обработки в сушильном шкафу при температуре 115 °C до постоянства массы. Далее смесь обжигали для кристаллизации диоксида титана и удаления органических составляющих в муфельной печи при температуре 550 °C в течение 120 минут.Sorbitan monostearate (surfactant) was homogenized in 95% ethanol using a stirrer at a constant speed of 500 rpm and a temperature of 60°C for 25 minutes. At room temperature, TBT is added dropwise to the resulting surfactant solution. Upon reaching visible homogenization and constancy of viscosity, flask powder is added to the composition of the reaction mixture in an amount of 12% by weight of the reaction mixture and stirred for 90 minutes. Then, the dispersion medium is evaporated by heat treatment in an oven at a temperature of 115 °C until the mass is constant. Next, the mixture was fired to crystallize titanium dioxide and remove organic components in a muffle furnace at a temperature of 550 °C for 120 minutes.

Анализ полученного композиционного фотокаталитического компонента на основе опоки показал содержание диоксида титана 19,7 %. Фотокаталитическая активность данного ФКМ, оцененной методом деградации органического красителя на поверхности материала, показала деградацию 96 % красителя, нанесенного на поверхность ФКМ.Analysis of the resulting composite photocatalytic component based on the flask showed a titanium dioxide content of 19.7%. The photocatalytic activity of this PCM, estimated by the method of degradation of an organic dye on the surface of the material, showed the degradation of 96% of the dye deposited on the PCM surface.

Пример 3Example 3

С помощью мешалки при постоянной скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 минут проводили гомогенизацию сорбитан моностеарат (ПАВ) в среде 95 % этанола. При комнатной температуре в полученный раствор ПАВа по каплям вводят ТБТ. По достижению видимой гомогенизации и постоянства вязкости в состав реакционной смеси вносят порошок трепела в количестве 12 % от массы реакционной смеси и перемешивают в течение 90 минут. Затем проводят испарение дисперсионной среды посредством термической обработки в сушильном шкафу при температуре 115 °C до постоянства массы. Далее смесь обжигали для кристаллизации диоксида титана и удаления органических составляющих в муфельной печи при температуре 550 °C в течение 120 минут.Sorbitan monostearate (surfactant) was homogenized in 95% ethanol using a stirrer at a constant speed of 500 rpm and a temperature of 60°C for 25 minutes. At room temperature, TBT is added dropwise to the resulting surfactant solution. Upon reaching visible homogenization and viscosity constancy, tripoli powder is added to the reaction mixture in an amount of 12% by weight of the reaction mixture and stirred for 90 minutes. Then, the dispersion medium is evaporated by heat treatment in an oven at a temperature of 115 °C until the mass is constant. Next, the mixture was fired to crystallize titanium dioxide and remove organic components in a muffle furnace at a temperature of 550 °C for 120 minutes.

Анализ полученного композиционного фотокаталитического компонента на основе трепела показал содержание диоксида титана 20,8 %. Фотокаталитическая активность данного ФКМ, оцененной методом деградации органического красителя на поверхности материала, показала деградацию 95 % красителя, нанесенного на поверхность ФКМ.Analysis of the resulting composite photocatalytic component based on tripoli showed a titanium dioxide content of 20.8%. The photocatalytic activity of this PCM, estimated by the method of degradation of an organic dye on the surface of the material, showed the degradation of 95% of the dye deposited on the PCM surface.

Пример 4Example 4

С помощью мешалки при постоянной скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 минут проводили гомогенизацию сорбитан моностеарата (ПАВ) в среде 95 % этанола. При комнатной температуре в полученный раствор ПАВа по каплям вводят ТБТ. По достижению видимой гомогенизации и постоянства вязкости в состав реакционной смеси вносят микрокремнезем в количестве 12 % от массы реакционной смеси и перемешивают в течение 90 минут. Затем проводят испарение дисперсионной среды посредством термической обработки в сушильном шкафу при температуре 115 °C до постоянства массы. Далее смесь обжигали для кристаллизации диоксида титана и удаления органических составляющих в муфельной печи при температуре 550 °C в течение 120 минут.Sorbitan monostearate (surfactant) was homogenized in 95% ethanol using a stirrer at a constant speed of 500 rpm and a temperature of 60°C for 25 minutes. At room temperature, TBT is added dropwise to the resulting surfactant solution. Upon reaching visible homogenization and constancy of viscosity, microsilica is added to the composition of the reaction mixture in an amount of 12% by weight of the reaction mixture and stirred for 90 minutes. Then, the dispersion medium is evaporated by heat treatment in an oven at a temperature of 115 °C until the mass is constant. Next, the mixture was fired to crystallize titanium dioxide and remove organic components in a muffle furnace at a temperature of 550 °C for 120 minutes.

Анализ полученного композиционного фотокаталитического компонента на основе микрокремнезема показал содержание диоксида титана 20 %. Фотокаталитическая активность данного ФКМ, оцененной методом деградации органического красителя на поверхности материала, показала деградацию 91 % красителя, нанесенного на поверхность ФКМ.The analysis of the resulting composite photocatalytic component based on microsilica showed a titanium dioxide content of 20%. The photocatalytic activity of this PCM, estimated by the method of degradation of an organic dye on the surface of the material, showed the degradation of 91% of the dye deposited on the PCM surface.

Применение предлагаемого способа позволяет получить композиционный фотокаталитический компонент с высоким содержанием диоксида титана (20-25 %), готового к использованию в составе цементных тонкослойных отделочных материалов с эффектом самоочищения поверхности.The application of the proposed method makes it possible to obtain a composite photocatalytic component with a high content of titanium dioxide (20-25%), ready for use in the composition of cement thin-layer finishing materials with the effect of surface self-cleaning.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.Thus, the problem of the invention is solved.

Claims (4)

1. Композиционный фотокаталитический компонент для тонкослойных отделочных материалов, полученный из реакционной смеси, состоящей из алкоксида титана, стабилизатора и водного раствора этанола, отличающийся тем, что используют 95%-ный водный раствор этанола, в качестве стабилизатора используют сорбитан моностеарат и дополнительно реакционная смесь содержит минеральный порошок – аморфный кремнезем при следующем соотношение компонентов, мас.%:1. A composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials obtained from a reaction mixture consisting of titanium alkoxide, a stabilizer and an aqueous solution of ethanol, characterized in that a 95% aqueous solution of ethanol is used, sorbitan monostearate is used as a stabilizer, and additionally the reaction mixture contains mineral powder - amorphous silica with the following ratio of components, wt.%: алкоксид титана titanium alkoxide 20-3020-30 стабилизатор – сорбитан моностеаратstabilizer - sorbitan monostearate 15-2515-25 95%-ный водный раствор этанола 95% ethanol water solution 55-65,55-65,
указанный минеральный порошок вводится в количестве 10-15% от массы реакционной смеси.the specified mineral powder is introduced in the amount of 10-15% by weight of the reaction mixture. 2. Способ получения композиционного фотокаталитического компонента из реакционной смеси по п.1, заключающийся в том, что осуществляют гомогенизацию в мешалке при скорости 500 об/мин и температуре 60 °С в течение 25 мин сорбитана моностеарата в 95%-ном водном растворе этанола, введение в полученный раствор алкоксида титана, минерального порошка – аморфного кремнезема и перемешивание в течение 90-120 мин, сушку при температуре 115 °C до постоянной массы, обжиг в печи при температуре 550 °C в течение 30-120 мин.2. A method for obtaining a composite photocatalytic component from the reaction mixture according to claim 1, which consists in the fact that homogenization is carried out in a mixer at a speed of 500 rpm and a temperature of 60 ° C for 25 minutes of sorbitan monostearate in a 95% aqueous solution of ethanol, introduction of titanium alkoxide, mineral powder - amorphous silica into the resulting solution and mixing for 90-120 minutes, drying at a temperature of 115 ° C to a constant weight, firing in a furnace at a temperature of 550 ° C for 30-120 minutes.
RU2021134162A 2021-11-23 Composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials and method for its production RU2791326C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791326C1 true RU2791326C1 (en) 2023-03-07

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2399589C2 (en) * 2004-12-06 2010-09-20 Колороббия Италия С.П.А. METHOD OF PREPARING TiO2 DISPERSIONS IN FORM OF NANOPARTICLES, DISPERSIONS PREPARED USING SAID METHOD, AND USE OF TiO2 DISPERSIONS TO ENDOW SURFACES WITH CERTAIN PROPERTIES
RU2434691C2 (en) * 2007-03-26 2011-11-27 Тото Лтд. Object coated by photocatalyst and photo catalytic fluid coat therefor
RU2516536C2 (en) * 2008-08-01 2014-05-20 Италчементи С.П.А. Photocatalytic composite materials, containing titanium and limestone free from titanium dioxide
RU2522370C2 (en) * 2008-08-01 2014-07-10 Италчементи С.П.А. Photocatalytic composite materials containing titanium and limestone
WO2015145375A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Advanced Materials S.R.L. Cement-based photocatalytic composition, and use thereof for obtaining water paints, in particular for outdoor applications
RU2594031C2 (en) * 2011-11-22 2016-08-10 Стиг Пауэр Минералз Гмбх Construction material mixture, method for producing same and use thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2399589C2 (en) * 2004-12-06 2010-09-20 Колороббия Италия С.П.А. METHOD OF PREPARING TiO2 DISPERSIONS IN FORM OF NANOPARTICLES, DISPERSIONS PREPARED USING SAID METHOD, AND USE OF TiO2 DISPERSIONS TO ENDOW SURFACES WITH CERTAIN PROPERTIES
RU2434691C2 (en) * 2007-03-26 2011-11-27 Тото Лтд. Object coated by photocatalyst and photo catalytic fluid coat therefor
RU2516536C2 (en) * 2008-08-01 2014-05-20 Италчементи С.П.А. Photocatalytic composite materials, containing titanium and limestone free from titanium dioxide
RU2522370C2 (en) * 2008-08-01 2014-07-10 Италчементи С.П.А. Photocatalytic composite materials containing titanium and limestone
RU2594031C2 (en) * 2011-11-22 2016-08-10 Стиг Пауэр Минералз Гмбх Construction material mixture, method for producing same and use thereof
WO2015145375A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Advanced Materials S.R.L. Cement-based photocatalytic composition, and use thereof for obtaining water paints, in particular for outdoor applications

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FU X. et al, Synthesis of titania-coated silica nanoparticles using a nonionic water-in-oil microemulsion, Colloids and Surfaces А: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 179 (1), 2001 г., с. 65 - 70. *
ЛАБУЗОВА М.В. и др., Свойства фотокаталитического композиционного материала на основе кремнеземного сырья, Химическая технология, Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2018, N8, с. 85 - 92. АНТОНЕНКО М.В. и др., Фотокаталитически активные самоочищающиеся материалы на основе цемента. Составы, свойства, применение, Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2020, N3 с. 16 - 25. ПОЖИВИНА К.А., Новые фотокаталитические нанодобавки на основе диоксида титана и диоксида кремния для самоочищающихся бетонов, Труды Кольского научного центра РАН, Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета, Апатиты, 2020, с. 145 - 151. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107502078A (en) Application aluminium weather resistant luminescent coating and its application method
CN112226129A (en) Antibacterial coating and preparation method thereof
CN111484253A (en) Preparation method and application of coated tourmaline slurry for ceramic glaze
CN107056062B (en) Preparation method of mineral composite nano titanium dioxide ceramic glaze opacifying additive
RU2791326C1 (en) Composite photocatalytic component for thin-layer finishing materials and method for its production
US4894092A (en) Process for preparing coated heat-resistant pigment
CN103408330B (en) Adopt the method that Alumina gel is modified ceramic surface
CN103880476B (en) Cold ceramic glaze with sterilization and antibacterial functions and preparation method thereof
CN101269975A (en) Heterogeneous nucleation preparation method for LaPO4 coating alpha-Al2O3 powder body
KR100585189B1 (en) Water-based Ceramic Photocatalyst Paint And Manufacturing Method Thereof
CN113292294B (en) Colored polymer cement waterproof coating and preparation method thereof
CN103619963B (en) Treated inorganic pigments having reduced photoactivity and improved anti-microbial properties and their use in coating compositions
CN101508550B (en) Attapulgite inner wall cement paint
CN109809695A (en) A kind of crystalline glaze and preparation method thereof
DE102006043535B4 (en) Chemically resistant enamel
CN102372437A (en) Method for producing self-cleaning glass-ceramic by using waste glass
CN111620564A (en) Luminous glaze with humidity adjusting function
KR101711253B1 (en) Porous ceramic tile expressing color and the method of manufacturing the same
JP2019534912A (en) Method for producing said pigment having improved alkali resistance by encapsulating a bismuth-based pigment with a chelating agent
US3346409A (en) Zinc oxide compositions and method of making them
CN117186751A (en) Concrete protective coating and preparation method and use method thereof
KR100974875B1 (en) Method of Produce of Solution for Thin Flim Coating of Organic/Inorganic hybrid complex and Solution Produced using the Same and Method of Coating Using the Same
JP2630631B2 (en) Method for producing substrate having porous inorganic film
CN111875297A (en) Preparation method of antibacterial artificial stone based on porous cristobalite powder and antibacterial artificial stone
WO2024090015A1 (en) Surface-treated calcium carbonate and resin composition using same