SE533427C2 - Katalysatorer - Google Patents

Description

25 30 533 427 Den allmänna kvantumeffekten hos TiOz-processen är vanligen under 5% och därför har mycket forskningsmöda lagts på att öka effektiviteten hos processen. Förutom den initiala substratkoncentrationen komplicerar flera andra fysiska parametrar optimeringen av den fotokatalytiska effektiviteten. Detta inkluderar bland annat det effektiva ytområdet, strålningskälla och emissionens våglängd, temperatur, stràlningsflux samt kvantumutbudet.

Olika metoder har utvecklats för att förbättra den fotokotalytiska aktiviteten (PCA). Dessa inkluderar adsorption av ädla metaller på TiOz- ytan, att öka ytarean av TiOz samt preparering av halvledarlegeringar.

Dock inkluderar en av de intressantaste metodema användandet av kopplade halvledarpartiklar. Genom en reducering av laddningsrekombinationen i fotokatalytiska system kan PCA ökas. En av de framgångsrikaste kopplade systemen är det två-komponents SnOz/TiOg- systemet. Bägge år halvledare med stor bandbredd men energin hos ledningsbandet för SnO2 är lägre än den för TiOg. Metoden är baserad på ackumulering av fotogenererade elektroner i ledningsbandet hos SnOg. Då hålen rör sig i motsatt riktning kommer de att fångas i TiOz. Därför ökar laddningsdelningen och rekombinationsgraden minskar.

Förbåttringen hos PCA i det kopplade SnOg/TiOz-systemet år en direkt konsekvens av förekomsten av fler adsorptionsstållen än de som uppvisas av de tunna TiOg filmerna själva. Det optiska bandgapet minskar med tenninnehållet och adsorptionen av större våglängder kommer att stödja genereringen av fler elektronhålpar.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning år att skapa katalytiska ytor som uppvisar förbättrade egenskaper i förhållande till känd teknologi. 10 15 20 25 30 533 42? Detta ändamål uppnås med en metod enligt de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen formar innehållet i underkraven.

Enligt en huvudaspekt av uppfinningen kännetecknas den av en metod att skapa fotokatalytiska ytor, innefattande stegen att skapa ett flertal skikt med TiOg och SnOq på en bärare, varvid SnOg-skikten skapas från starkt basiska lösningar.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen har nämnda starkt basiska lösning ett pH på 14.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen skapades skikten av TiOz genom beläggning med en Ti[OCH(CHa)2]4 - lösning.

Enligt än ytterligare aspekt av uppfinningen skapades SnOQ-skikten genom beläggning med en Sn2* - lösning.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen innefattar den vidare steget att sätta båraren i en uppvärmd ugn efter varje beläggning.

Företrädesvis är temperaturen i ugnen i området 450 - 600°C, och mest företrädesvis är temperaturen i nämnda ugn 500°C.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen placerades bäraren i den uppvärmda ugnen i ungefär en timme för varje skikt.

Företrädesvis är det yttersta skikten Ti02.

Det år ett antal fördelar med föreliggande uppfinning. Eftersom katalysatorema formas av ett flertal skikt av TiOg och SnOz erhålles en högre fotokatalytisk aktivitet jämfört med katalysatorer som endast innehåller TiOz. Tack vare det starka pH-vårdet hos lösningarna för att 10 15 20 25 30 533 42? skapa SnOz _ skikten erhölls en god vidhåftning, vilket annars år ett problem.

Företrådesvís används en Sn2* - lösning som inte är så dyr och/ eller farlig som organiska SN - lösningar. Efter skapande av skikten, företrädesvis efter varje skikt, stoppas bärarna i en ugn vid en temperatur i området 450 - 600°C. Angående titania väljs temperaturområdet så att det kristallina polymorfa anatas bildas, vilket har en högre fotokatalytísk aktivitet än det kristallina polymorfa rutil.

Bärarna hölls företrädesvis i ugnen i ungefär en timme för att tillförsäkra den fullständiga formeringen av skikten. Det yttersta skiktet är företrädesvis TiOg eftersom det förefaller som SnOg inte är lika stabilt som ett TiOg - skikt och att det yttersta TiOg - skiktet skyddar SnOg - skiktet innanför.

Dessa och andra aspekter på och fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning innefattar en metod att preparera fotokatalytiska ytor för att öka den katalytiska effekten. Enligt metoden prepareras bårardon såsom plattor, nät och andra lämpliga ytor på vissa sätt, såsom kommer att beskrivas. Bärardonen kan vara av metall såsom aluminium, titan, rostfritt stål och andra metallegeringar men det skall förstås att andra typer av material också kan vara lämpliga, såsom glaskeramer exempelvis, sålänge de kan tåla höga temperaturer och kemin som är inblandad, såsom kommer att beskrivas nedan.

Bärama tvättades, exempelvis i kallt vatten, och torkades för att tillförsäkra att ytorna var så rena som möjligt. Det skall förstås att andra vätskor kan användas för att tvätta bärarna. Torkningen kan 10 15 20 25 30 533 427 exempelvis göras i en torkugn. Alla bårarna förbehandlades sedan i en ugn under 1 timme vid 500°C.

Bärarna tvâttades sedan och skrubbades företrädesvis mekaniskt i kallt vatten och torkades i omgivande luft, eller exempelvis i en ugn. Efter nedkylning av bårarna doppbelades dessa i en lösning bestående av Ti[OCH(Cl-I3)2]4. Bärarna togs alla upp med en hastighet av 2 mm/ s och torkades i omgivande atmosfär i ungefär 5 minuter. Vid det laget hade en gelbelâggningsíilm formats.

Bârarna sattes i ugnen, l timme vid 500°C. Temperaturen väljs så att anatas som är den kristallina polymorfen av titania skapas. I detta avseende kan temperaturen vara i området 450 - 600°C för att skapa anatas. Efter detta tvâttades bårarna i kallt vatten och skrubbades mekaniskt för att avlägsna all lös titania. Bârarna torkades återigen i ugnen vid 500°C och kyldes i rumstemperatur innan de doppbelades igen.

Förutom ovan nämnda lösning skapades en lösning bestående av Sn2* genom att lösa upp SnClq i en starkt basisk lösning med ett pH på 14.

Bärarna doppades sedan i den tenninnehållande lösningen, stoppades i ugnen vid 500°C i en timme och kyldes sedan, tvâttades och skrubbades. Proceduren upprepades ett antal gånger för att bygga upp ett flertal skikt av TiOg och SnOz, såsom visas i figur 1 och 2. Genom denna metod erhölls kopplade halvledarsystem.

PCA hos dessa kopplade halvledarsystem har måtts och jämförts med mer konventionella fotokatalytiska don som exempelvis endast innehåller TiOg och det har visat sig att kopplade halvledarsystem var mer effektiva än endast TiOz. Det har vidare indikerats under tester att ju fler skikt med SnOz, ju högre aktivitet. Detta kan vara på grund av en laddningsseparering som sker mellan kontaktparen av TiOz och SnOg och därför kommer rekombinationsgraden att undertryckas. Det 10 15 20 25 533 42? har även indikerats att det är fördelaktigt att ha det yttersta lagret av TiOg och inte SnOz, vilket indikerar att det är möjligt att SnOg upplöses.

En alternativ metod att lägga på skikten har också utvärderats. Här tvättades bårarna innan beläggningsprocessen. Bårarna doppbelades sedan i Ti[OCH(CH3)2]4 och togs bort med en hastighet på 2 mm/ s. direkt efter detta sattes bärarna i ugnen vid 90° under 15 minuter.

Denna procedur upprepades fem gånger för fem skikt, och efter den femte belåggningen stoppades bärarna med skikten i ugnen vid 500°C i en timme. Katalysatorema borstades sedan i kallt vatten för att avlägsna all övcrflödig títania.

Det år naturligtvis även möjligt inom föreliggande uppfinning att preparera skikten hos katalysatorerna genom att använda flera andra metoder såsom fysisk ångdeposition (PVD), kemisk ångdeposition (CVD), anodisk oxidation, förstoftning, termisk komposition och bågplasmasprayning.

Inom uppfinningen år det naturligtvis möjligt att byta ut uppvärmningsstegen som inkluderar ugnen med andra vårmekållor såsom värmepistoler, infraröda värmare eller värmeslingor eller liknande uppvärmningsmetoder och -kâllon Det skall vidareförstås att metoden som beskrivits ovan skall betraktas som icke-begränsande exempel på uppfinningen och att denna kan modifieras på många sätt inom ramen för patentkravens skyddsomfång.

Claims (1)

533 42? PATENTKRAV

1. Metod att skapa fotokatalytiska ytor, innefattande stegen att 10 15 20 25 skapa ett flertal skikt med TiOz och SnOQ på en bärare, varvid SnO2~skikten skapas från basiska lösningar som har ett pH på. 14. . Metod enligt krav 1, varvid skikten av TiOg skapades genom beläggning med en Ti[OCH(CH3)2]4 - lösning. '. Metod enligt något av kraven 1 till 2, varvid SnOg-skíkten skapades genom beläggning med en Sn2+ - lösning. . Metod enligt något av kraven 1 till 3, vidare innefattande steget att sätta båraren i en uppvärmd ugn efter varje beläggning. . Metod enligt krav 4, varvid temperaturen i ugnen är i området 450 - 600°C. . Metod enligt krav 4, varvid temperaturen i nämnda ugn är 500°C. . Metod enligt något av kraven 4 till 6, varvid båraren placerades i den uppvärmda ugnen i ungefär en timme. . Metod enligt något av de föregående kraven, varvid det yttersta Skiktet är TiOz.