RU2528667C2 - Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния - Google Patents
Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528667C2 RU2528667C2 RU2012155364/05A RU2012155364A RU2528667C2 RU 2528667 C2 RU2528667 C2 RU 2528667C2 RU 2012155364/05 A RU2012155364/05 A RU 2012155364/05A RU 2012155364 A RU2012155364 A RU 2012155364A RU 2528667 C2 RU2528667 C2 RU 2528667C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon dioxide
- carbon dioxide
- dioxide
- composite
- composite material
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения композитов, которые применяются в фотокаталитических процессах, в качестве катализаторов олигомеризации олефинов и полимеризации этилена. Композиционный материал на основе силикагеля получают путем осаждения диоксида кремния из силиката натрия в присутствии диоксида титана или закиси меди барботированием углекислого газа через толщину суспензии при атмосферном давлении с образованием композиционного материала по типу «ядро (диоксид кремния)/оболочка (оксид металла)». Изобретение позволяет упростить процесс получения композита, так как отпадает необходимость сложного аппаратного оформления процесса, связанного с применением высоких давлений диоксида углерода при получении силикагеля, а также экологическая чистота технологии, которая связана с отсутствием выбросов диоксида углерода, достигаемая повторным его использованием. Способ может быть использован как в лабораторных, так и в промышленных условиях. 3 ил., 2 пр.
Description
Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения композиционного материала на основе диоксидов кремния и титана.
Покрытия из диоксида титана на пористых оксидных носителях (SiO2) используют для увеличения удельной поверхности, механической и термической прочности, повышения селективности полученных на их основе катализаторов. Композиты на основе силикогелей и диоксида титана находят применение в фотокаталитических процессах, в качестве катализаторов олигомеризации олефинов и полимеризации этилена. При использовании в качестве катализаторов композитов SiO2/TiO2 активным компонентом преимущественно является диоксид титана. Однако индивидуальный диоксид титана имеет неудовлитворительные механические свойства и более низкую удельную поверхность. В некоторых каталитических реакциях композит SiO2/TiO2 проявляет большую активность, чем диоксид титана, что связано с формированием новых каталитически активных центров вследствие взаимовлияния компонентов [Мурашкевич А.Н., Лавицкая А.С., Алисиенко О.А., Жарский И.М. Синтез и свойства мезопористого композита на композита на основе TiO2 и SiO2 // Неорганические материалы. 2009. Т.45, №10. С.1223-1229]. Так как гетерогенные каталитические реакции протекают в основном с участием поверхности катализатора, то целесообразно использование и синтез композитов со структурой ядро/оболочка, где ядром является диоксид кремния, а диоксид титана выполняет функцию оболочки.
Известен способ получения композита ядро SiO2 - оболочка TiO2, включающий получение суспензии частиц диоксида кремния, смешение ее с титансодержащим компонентом, выдержку, фильтрацию, отмывку и сушку осадка, отличающийся тем, что в качестве ядра SiO2 используют диоксид кремния, получаемый из раствора жидкого стекла осаждением аммонизированным раствором карбоната аммония, в качестве титансодержащего компонента золь TiO2 с размером частиц 10-40 нм, получаемый гидролизом растворов TiCl3 или тетрабутоксида титана, а смешение суспензии диоксида кремния, имеющей pH=1,1-7,5 с золем TiO2, имеющим pH=0,5-1,2, проводят до значения pH суспензии конечного продукта, равного 3-4 [Способ получения композита ядро SiO2 - оболочка TiO2: пат. 13005. Респ. Беларусь, МПК7 B01J 21/08, C07C 67/08, C07C 69/54, B01J 37/03 / A.H. Мурашкевич, О.А. Алисиенок, И.М. Жарский; заявитель Бел. госуд. технол. универс. - № а 20081380; заявл. 31.10.2008; опубл. 22.12.2009].
Известен способ получения диоксида кремния [Пат. США МПК СО 1В 33/00. Acker EllswYrth George, Winyll Milton Edward. Method of Preparing Loosely Aggregated 200-500 Millimicron Silica: Pat. 4049781 USA, 1977], используемого в качестве носителя диоксида титана, нейтрализацией раствора силиката щелочного металла путем добавления смеси растворов уксусной и карбоновых кислот при избытке аммиака.
Кроме того, известен способ получения композита на основе оксида цинка и диоксида кремния [US 5738718 Zinc oxide-containing spherical silica and process for its production Hiroo Mori и др.,], который содержит эмульгаторы, в органическом растворителе, содержащих поверхностно-активное вещество, дисперсию с оксидом цинка с размером частиц от 0,005 до 0,5 мкм, диспергированные в водном растворе силиката щелочного металла в количестве от 10 до 70 мас. % в пересчете на общее количество оксида цинка и SiO2 в водном растворе силиката щелочного металла, а затем гелеобразование полученной эмульсии с углекислым газом.
Наиболее близкими к изобретению по технической сущности является предложенный в патенте [Jianling Zhang, Zhimin Liu, Buxing Han, Zhonghao Li, Guanying Yang, Junchun Li, Jing Chen Preparation of silica and TiO2-SiO2 core-shell nanoparticles in water-in-oil microemulsion using compressed CO2 as reactant and antisolvent The Journal of Supercritical Fluids, Volume 36, Issue 3, January 2006, Pages 194-201] способ получения композиционного материала на основе силикагеля путем осаждения диоксида кремния из силиката натрия в присутствии оксида металла барботированием углекислого газа через толщу суспензии с образованием композиционного материала по типу "ядро(диоксид кремния)/оболочка(оксид металла)".
Недостатками вышеуказанных способов является использование высоких давлений углекислого газа, что приводит к усложнению аппаратурного оформления процесса, а также сброс в атмосферу избытка диоксида углерода при быстром уменьшении давления.
Задача изобретения - разработка более эффективного способа получения композиционных материалов на основе диоксида кремния.
Технический результат состоит в том, что использование предлагаемого способа позволит упростить процесс получения композита на основе силикагеля, так как отпадает необходимость сложного аппаратного оформления процесса, связанного с применением высоких давлений диоксида углерода при получении силикагеля, а также экологическая чистота технологии, которая связана с отсутствием выбросов диоксида углерода, достигаемым повторным его использованием.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что получают композиционный материал на основе силикагеля путем осаждения диоксида кремния из силиката натрия в присутствии оксида металла барботированием углекислого газа через толщину суспензии с образованием композиционного материала по типу «ядро(диоксид кремния)/оболочка(оксид металла)", где осаждение ведут в присутствии диоксида титана или закиси меди, а барботирование осуществляют при атмосферном давлении.
В осадительную колонну подают суспензию раствора силиката натрия и оксида металла (в качестве примера взят диоксид титана), затем пропускают углекислый газ при атмосферном давлении в непрерывном режиме через насадку, расположенной на дне осадительной колонны для барботирования через толщу раствора, при этом время осаждения составляет 10 минут. Непрореагировавший диоксид углерода обратно возвращают в осадительную колонну.
При осуществлении процесса получения композиционного материала на основе силикагеля по предлагаемому способу отпадает необходимость сложного аппаратурного оформления процесса, связанного с высокими давлениями диоксида углерода. Кроме того, осаждение геля кремниевой кислоты осуществляют с использованием небольшого количества исходных реагентов, что влияет на чистоту получаемого продукта.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в простом аппаратурном оформлении процесса, отсутствие выбросов диоксида углерода, связанное с его повторным использованием и использование небольшого количества исходных реагентов для синтеза.
При пропускании углекислого газа через суспензию раствора силиката натрия и оксида металла происходит выпадение в осадок геля кремниевой кислоты, которая покрывается частицами оксида металла (в качестве примера взят диоксид титана). На рис.1 приведена схема образования нанокомпозита по типу «ядро/оболочка», где ядром служит SiO2, а оболочкой является TiO2.
Структуру синтезированного композита SiO2/TiO2 исследовали на сканирующем электронном микроскопе. Полученные фотографии образца, синтезированного при соотношении исходных компонентов силиката натрия и диоксида титана 2:5, соответственно, приведены на рис.2. Как видно из рис.2, образец композита в основном состоит из частиц сферической формы с однородной структурой, относящихся, по-видимому, к частицам SiO2/TiO2. Покрытие поверхности диоксида кремния, образующегося за счет вытеснения из раствора силиката натрия углекислым газом, наночастицами ТiO2 приводит к увеличению поверхности катализатора по сравнению с чистым диоксидом титана.
Элементный состав синтезированного композита SiO2/TiO2 приведен на рис.3. Как видно из рис.3, композит в основном состоит из диоксидов кремния и титана с небольшими примесями оксидов натрия и алюминия. Наличие оксида алюминия можно объяснить тем, что в исходном силикате натрия содержались примеси алюминийсодержащих соединений.
В зависимости от условий синтеза размер частиц композита SiO2/TiO2 варьируется в пределах от 150 нм до 220 нм.
Способ можно реализовать как в лабораторных, так и в промышленных масштабах. Сущность и преимущества данного изобретения подтверждаются следующими примерами:
Пример 1. В раствор силиката натрия с модулем 2,5-3,0 добавляют 0,5-5,0 г диоксида титана для получения суспензии, и через полученную суспензию пропускают углекислый газ при атмосферном давлении. Соотношение исходных компонентов составляет 2:5. Осаждение проводят в осадительной колонне высотой 0,5 метров и диаметром 0,2 метра. Время осаждения составляет 10 минут.
Пример 2. В раствор силиката натрия с модулем 2,5-3,0 добавляют 1,0 М раствор нитрата меди и обрабатывают раствором глюкозы для осаждения закиси меди (Cu2O). Полученную суспензию силиката натрия и закиси меди обрабатывают углекислым газом по примеру 1.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- способ при его осуществлении предназначен для использования не только в лабораторных, но и в промышленных условиях;
- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.
Claims (1)
- Способ получения композиционного материала на основе силикагеля путем осаждения диоксида кремния из силиката натрия в присутствии оксида металла барботированием углекислого газа через толщину суспензии с образованием композиционного материала по типу «ядро (диоксид кремния)/оболочка (оксид металла)», отличающийся тем, что осаждение ведут в присутствии диоксида титана или закиси меди, а барботирование осуществляют при атмосферном давлении.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155364/05A RU2528667C2 (ru) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012155364/05A RU2528667C2 (ru) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012155364A RU2012155364A (ru) | 2014-06-27 |
RU2528667C2 true RU2528667C2 (ru) | 2014-09-20 |
Family
ID=51215887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012155364/05A RU2528667C2 (ru) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2528667C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113831762B (zh) * | 2020-11-04 | 2022-06-17 | 东华理工大学 | 一种包覆钛白粉的制备方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2074770C1 (ru) * | 1987-01-30 | 1997-03-10 | Эксон Кемикал Пейтентс Инк. | Способ получения катализатора для полимеризации олефинов |
-
2012
- 2012-12-19 RU RU2012155364/05A patent/RU2528667C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2074770C1 (ru) * | 1987-01-30 | 1997-03-10 | Эксон Кемикал Пейтентс Инк. | Способ получения катализатора для полимеризации олефинов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JIANLING ZHANG et al, Preparation of silica and TiO 2 -SiO 2 core-shell nanoparticles in water-in-oil microemulsion using compressed CO 2 as reactant and antisolvent, "J. of Supercritical Fluids", 2006, 36, 194-201. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012155364A (ru) | 2014-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sui et al. | Synthesis of metal oxide nanostructures by direct sol–gel chemistry in supercritical fluids | |
Yokoi et al. | Synthesis of mesoporous silica nanospheres promoted by basic amino acids and their catalytic application | |
CA2593061C (en) | Production and use of polysilicate particulate materials | |
CN104098132B (zh) | 一种制备{100}晶面锐钛矿相TiO2纳米颗粒的方法 | |
CN106669768A (zh) | 负载超小贵金属粒子的Metal@Silicalite‑1分子筛、制备方法及应用 | |
CN103433027B (zh) | 一种核壳中空结构MoO3@mSiO2微球的制备方法及应用 | |
JP3590854B2 (ja) | 担持触媒の製造方法 | |
EP3702027A1 (en) | Preparation method for propylene epoxidation catalyst, and application thereof | |
CN108525669A (zh) | 一种高度分散二氧化硅纳米管负载镍催化剂及其制备方法 | |
CN108453265A (zh) | 一种二氧化硅纳米管限域镍纳米颗粒及其制备方法 | |
CN103007978A (zh) | 一种纳米金属催化剂及其制备方法和应用 | |
CN102513151A (zh) | 一种高性能纳米金催化剂的制备方法 | |
CN106946278A (zh) | 一种拟薄水铝石及其制备方法 | |
JPH101309A (ja) | 球状のシリカ/ゼオライト複合材およびその製造方法 | |
CN111111652B (zh) | 自支撑型AuPd合金介孔纳米球及其制备方法和应用 | |
CN107661777A (zh) | 具有烃脱氢催化作用的催化剂及其制备方法和应用以及烃脱氢反应方法 | |
Do Kim et al. | Synthesis and characterization of titania-coated silica fine particles by semi-batch process | |
Han et al. | Synthesis of mesoporous silica microspheres by a spray-assisted carbonation microreaction method | |
RU2528667C2 (ru) | Способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния | |
RU2232157C2 (ru) | Способ окисления углеводородов и катализатор для окисления углеводородов | |
Wei et al. | Integrated fast-mass transfer and high Ti-sites utilization into hybrid amphiphilic TS@ PMO catalyst towards efficient solvent-free methyl oleate epoxidation | |
ITMI20100713A1 (it) | Procedimento per preparare una composizione di silice-allumina amorfa e relativa composizione di silice-allumina amorfa | |
CN102850197B (zh) | 一种制备环己酮的方法 | |
CN104828839B (zh) | 制备小晶粒y型分子筛的方法 | |
JP2000178020A (ja) | 高純度シリカ水性ゾル及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161220 |