RU2399589C2 - СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ TiO2 В ФОРМЕ НАНОЧАСТИЦ, ДИСПЕРСИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ, И ПРИМЕНЕНИЕ ДИСПЕРСИЙ TiO2 ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ - Google Patents
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ TiO2 В ФОРМЕ НАНОЧАСТИЦ, ДИСПЕРСИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ, И ПРИМЕНЕНИЕ ДИСПЕРСИЙ TiO2 ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399589C2 RU2399589C2 RU2007125485/15A RU2007125485A RU2399589C2 RU 2399589 C2 RU2399589 C2 RU 2399589C2 RU 2007125485/15 A RU2007125485/15 A RU 2007125485/15A RU 2007125485 A RU2007125485 A RU 2007125485A RU 2399589 C2 RU2399589 C2 RU 2399589C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dispersion
- nanoparticles
- dispersions
- tio
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 81
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 38
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- -1 titanium alkoxide Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000004224 protection Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 43
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical group CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 235000011167 hydrochloric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate Chemical compound CC(C)[O-] OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 claims description 4
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 claims description 4
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N ethoxide Chemical compound CC[O-] HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- QUVMSYUGOKEMPX-UHFFFAOYSA-N 2-methylpropan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CC(C)C[O-].CC(C)C[O-].CC(C)C[O-].CC(C)C[O-] QUVMSYUGOKEMPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N Butyl carbitol 6-propylpiperonyl ether Chemical compound C1=C(CCC)C(COCCOCCOCCCC)=CC2=C1OCO2 FIPWRIJSWJWJAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N methoxide Chemical compound [O-]C NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229960005235 piperonyl butoxide Drugs 0.000 claims description 3
- IKNCGYCHMGNBCP-UHFFFAOYSA-N propan-1-olate Chemical compound CCC[O-] IKNCGYCHMGNBCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001243 acetic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical class I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- AEDZKIACDBYJLQ-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diol;hydrate Chemical compound O.OCCO AEDZKIACDBYJLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 7
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 4
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006750 UV protection Effects 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000228245 Aspergillus niger Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 239000004904 UV filter Substances 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 239000012678 infectious agent Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 238000004917 polyol method Methods 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
- C03C17/23—Oxides
- C03C17/25—Oxides by deposition from the liquid phase
- C03C17/256—Coating containing TiO2
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/207—Transition metals
- B01D2255/20707—Titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/20—Materials for coating a single layer on glass
- C03C2217/21—Oxides
- C03C2217/212—TiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2217/00—Coatings on glass
- C03C2217/70—Properties of coatings
- C03C2217/71—Photocatalytic coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/10—Deposition methods
- C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения дисперсий наночастиц диоксида титана, пригодных для приготовления фотокаталитических покрытий на поверхностях, для фотокаталитического обеззараживания газа и жидкостей и для приготовления косметических составов с высокой степенью защиты кожи от солнца. Способ приготовления дисперсий наночастиц анатаза включает следующие стадии: i) реакция алкоксида титана с комплексообразующим растворителем, выбранным из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля или полиэтиленгликоля; ii) дистилляция раствора, полученного на стадии i), до малого объема; iii) добавление воды к раствору, полученному на стадии ii), вместе с вышеуказанным комплексообразующим растворителем и одним или более ингибиторами поликонденсации, и последующее нагревание реакционной смеси с обратным холодильником. Ингибитор поликонденсации состоит из смеси, содержащей по меньшей мере одну неорганическую кислоту и одну органическую кислоту. Количество неорганической кислоты составляет от 0,1 до 10% об. от общего объема реакционной смеси, а количество органической кислоты - от 1 до 20% об. Изобретение позволяет повысить стабильность дисперсий наночастиц анатаза. 5 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам получения соединений в форме нанометрических частиц, в частности к способу получения дисперсий TiO2 в форме наночастиц.
Известный уровень техники
Диоксид титана используется в качестве белого пигмента с хорошей кроющей способностью, в частности, при окрашивании и при производстве бумаги и синтетической резины. Последние применения диоксида титана основаны на использовании его фотокаталитической активности, т.е. способности при действии ультрафиолетового света генерировать радикалы, которые могут катализировать окислительное разложение ядовитых и токсичных веществ, таких как бензол, диоксан, и других органических загрязняющих агентов, а также нежелательных веществ и инфекционных агентов, таких как грибки и бактерии. Область применения распространяется от применения для борьбы с загрязнениями окружающей среды до применения для очистки и стерилизации.
Для указанных применений TiO2 используется в качестве покрытия обрабатываемых поверхностей, для того чтобы максимально увеличить фотокаталитический эффект. Кристаллическая форма диоксида титана, а именно анатаз, предпочтительна для такого типа применения, поскольку в дополнение к химической стабильности и легкой доступности она также имеет более высокую фотокаталитическую активность, чем две другие кристаллические формы: рутил и брукит.
С другой стороны, перекрывание спектра поглощения диоксида титана с солнечным спектром не очень велико даже для такой его кристаллической формы, как анатаз, что свидетельствует о низкой фотокаталитической эффективности. Поэтому были сделаны различные попытки модификации TiO2, например нанесение его с другими металлами или получение его в форме наночастиц; в этом случае площадь поверхности и, следовательно, фотокаталитическая эффективность резко возрастают.
Известны различные способы получения анатаза TiO2, в том числе в форме наночастиц, но, как известно заявителю, все эти способы приводят к получению порошкообразного TiO2.
Способ получения суспензии наночастиц при температуре кипения спирта известен как полиольный способ, описанный, например, в книге Ц.Фельдмана "Полиольный синтез наноразмерных функциональных материалов", который позволяет получать очень стабильные в течение длительного периода времени суспензии, в сравнении с суспензиями, полученными недавно заявленным способом, в котором используется неорганическая кислота в качестве ингибитора поликонденсации (см. также в этой связи WO 99/62822).
Для того чтобы приготовление фотокаталитических покрытий было удобным, этот порошкообразный материал должен быть диспергирован в подходящем растворителе и, возможно, смешан с добавками для улучшения адгезии к поверхности. Однако это вызывает коагуляцию частиц диоксида титана, что делает невозможным сохранить активность и фотокаталитическую эффективность исходного материала. Более того, через некоторое время частицы TiO2 в таких дисперсиях имеют тенденцию оседать на дно контейнеров, в которых они хранятся, создавая дополнительную проблему сохранения стабильности во время хранения.
Следовательно, необходимо подобрать условия способа, которые позволят получать стабильные дисперсии наночастиц диоксида титана в форме анатаза.
Краткое изложение сущности изобретения
Заявитель разработал способ, посредством которого получают наночастицы TiO2 в форме анатаза, уже диспергированные в подходящем растворителе. Способ полностью удобен для приготовления фотокаталитических покрытий. Дисперсии, полученные способом в соответствии с изобретением, не сопровождаются явлением коагуляции частиц даже после длительного хранения, позволяют получать покрытия, которые сохраняют фотокаталитическую активность исходного материала благодаря однородности дисперсии.
Настоящее изобретение обеспечивает способ получения дисперсий наночастиц анатаза TiO2 в смеси воды и подходящего комплексообразующего растворителя, включающий следующие стадии:
i) реакция алкоксида титана с подходящим комплексообразующим растворителем;
ii) дистилляция раствора, полученного на стадии i) до получения малого объема;
iii) добавление к раствору, полученному на стадии ii), воды вместе с вышеупомянутым комплексообразующим растворителем и одним или более ингибиторами поликонденсации, с последующим нагреванием реакционной смеси с обратным холодильником, для того чтобы получить желаемую дисперсию наночастиц.
Другой способ получения суспензий наночастиц диоксида титана (TiO2) заключается в проведении гидролиза алкоксидов титана, таких как метоксид, этоксид, нормальный пропоксид, изопропоксид, нормальный бутоксид и изобутоксид титана в водной среде. Изопропоксид титана является предпочтительным по вышеуказанным причинам.
Изопропоксид титана добавляют к горячему водному раствору, содержащему неорганическую кислоту (такую как соляная или азотная кислота) и неионное ПАВ (такое как Тритон Х-100).
Гидролиз проводят при нагревании с обратным холодильником в течение 24 часов.
Изобретение также обеспечивает дисперсии наночастиц анатаза TiO2 в смеси воды и подходящего комплексообразующего растворителя, полученные вышеизложенным способом, и их применение для приготовления фотокаталитических покрытий поверхностей с антибактериальным действием, для фотокаталитического обеззараживания газа и жидкостей и для приготовления косметических составов, которые защищают кожу от солнечных лучей.
Характеристики и преимущества изобретения будут подробно проиллюстрированы в следующем описании.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображена дифрактограмма рентгеноструктурного анализа (РСТА) продукта, полученного в примере 1 после высушивания при 200°С в течение 12 часов.
На фиг.2 изображена фотография наночастиц TiO2 (90000х), полученная при ТЭМ.
На фиг.3 изображена дифрактограмма рентгеноструктурного анализа (РСТА) продукта, полученного в примере 8.
Подробное описание изобретения
Согласно способу изобретения образование TiO2 в форме анатаза происходит прямо в смеси вода/комплексообразующий растворитель, используемой на стадии i), по окончании процесса образуется дисперсия частиц TiO2, имеющих размер от 3 до 20 нм. Измерение размера частицы проводили известными методами, такими как РСТА (рентгеноструктурный анализ), АЭП-СЭМ (сканирующая электронная микроскопия с использованием автоэлектронной эмиссионной пушки), ТЭМ (трансмиссионная электронная микроскопия) и ДСР (динамическое световое рассеивание). В таких дисперсиях, в отличие от дисперсий, полученных диспергированием до наноразмерного уровня в смеси растворителей, не обнаружено образование агломератов, явлений коагуляции и осаждения даже в течение длительного времени хранения дисперсии.
Преимущества дисперсий этого типа очевидны, и связаны они с однородностью и фотокаталитической эффективностью покрытий, которые могут быть достигнуты одновременно.
Коэффициент полидисперсности дисперсий, полученных способом согласно изобретению, измеренный методом ДСР (динамического светового рассеивания), составляет менее 0.3, что вызывает различия дисперсий согласно изобретению и полученных традиционным методом приготовления порошка наночастиц с последующим диспергированием его в растворителе. Типичное изображение ТЭМ дисперсии наночастиц согласно изобретению показано на фиг.2.
Алкоксид титана, используемый в качестве исходного соединения в заявленном способе, может быть выбран, например, из группы, включающей метоксид, этоксид, нормальный пропоксид, изопропоксид, нормальный бутоксид и изобутоксид титана.
Среди этих соединений изопропоксид титана предпочтителен в качестве исходного вещества в заявленном способе по различным причинам. Среди соединений титана, которые могут быть использованы, он является наименее дорогим и имеет наиболее высокую реакционную способность в условиях заявленного способа; более того, его применение приводит к образованию изопропилового спирта в качестве побочного продукта стадии ii), который легко извлекается при проведении способа согласно изобретению и является ценным продуктом благодаря его широкому применению при производстве моющих средств.
Комплексообразующие растворители, обычно используемые в заявленном способе, представляют собой этиленгликоль, диэтиленгликоль и полиэтиленгликоли, имеющие молекулярные массы, например, в диапазоне от 200 до 600. Более длинные цепи полиэтиленгликолей с молекулярными массами до 10000 также могут использоваться. В этом случае в конце процесса и после охлаждения вместо дисперсии TiO2 в жидкости получают наночастицы TiO2, диспергированные в твердой матрице. Конечный продукт сохраняет нанометрические размеры TiO2 и низкий коэффициент полидисперсности, наблюдаемый для жидких дисперсий. Предпочтительным комплексообразующим растворителем является диэтиленгликоль.
Отличные результаты были получены при проведении реакции стадии i) с использованием изопропоксида титана и диэтиленгликоля в мольных соотношениях 1:3.
В рамках объема настоящего изобретения термин "ингибитор поликонденсации" означает обычно смесь, содержащую, по крайней мере, одну неорганическую и одну органическую кислоты, где неорганическая кислота может быть выбрана, например, из группы, включающей соляную, азотную, серную, хлорную, бромистоводородную и иодистоводородную кислоты, и органическая кислота, предпочтительно, является уксусной кислотой.
В предпочтительном варианте осуществления способа согласно заявленному изобретению ингибитор поликонденсации представляет собой смесь соляной и уксусной кислот.
Количество добавляемого ингибитора поликонденсации является таким, при котором содержание неорганической кислоты составляет от 0.1 до 10% объемных от общего объема реакционной смеси, в то время как содержание органической кислоты составляет от 1 до 20% объемных.
Используемая в соответствии с изобретением смесь вода/комплексообразующий растворитель позволяет использовать дисперсию непосредственно для приготовления фотокаталитических покрытий, практически для любого типа применения, даже для применения в косметической или текстильной областях для приготовления покрытия изделий, предназначенных для контакта с кожей.
Там, где данные дисперсии используются для приготовления покрытий, они могут содержать добавки и разбавители, обычно используемые в данной области, такие как агенты, улучшающие адгезию, растворители, подобные воде или этанолу, для получения желаемого разбавления.
В том случае, когда заявленные дисперсии используют для обеззараживания жидкости или газообразных продуктов, их, соответственно, адсорбируют на силикагелевый носитель или на другой подходящий неорганический носитель с хорошими адгезионными характеристиками, такой как стекло, керамика, пористые керамики, волокна, ткани и тому подобное, затем погружают в жидкость или помещают в контейнеры в чистом виде или в растворителе, в которых газ очищается при пропускании.
Носители, поверхностные покрытия которых приготовлены с использованием дисперсий согласно изобретению, могут найти применение в очень широкой области, начиная от тканей на катушках или в виде готовых изделий до керамических продуктов, стекла, металлов или зеркальных поверхностей и тому подобное.
Фотокаталитическая активность покрытий поверхностей, приготовленных с дисперсиями согласно изобретению, проявляется после облучения покрытий светом подходящей длины волны, обычно менее чем 388 нм. Для получения поверхности с антибактериальными, бактериостатическими и гидрофильными свойствами поверхность следует дополнительно подвергнуть УФ облучению. Носители, покрытые TiO2, демонстрируют полное отсутствие водоотталкивания, известное как супергидрофильность, что обеспечивает самоочищение поверхностей, обработанных TiO2.
Более того, поскольку заданные размеры частиц TiO2 очень малы, дисперсии являются полностью прозрачными, оставляя неизменным внешний вид поверхности, на которую они наносятся. Прозрачность также делает их удобными в косметических целях для приготовления УФ солнечных фильтров высокой степени защиты.
Дополнительным преимуществом заявленных дисперсий является их поведение при высоких температурах. В этом отношении нанесение поверхностного покрытия на керамические носители требует обработки при высокой температуре носителя, на который нанесена дисперсия, причем заявленные дисперсии сохраняют неизменными внешний вид, кристаллическую форму анатаза и природу покрытия, представленную наночастицами, которая была до нагревания.
В соответствии с одним из вариантов заявленного способа нанесение TiO2 может быть осуществлено вместе с металлом, выбранным из группы переходных металлов, в частности вместе с Ag, Cu или Се, путем добавлении одной из солей вышеуказанных металлов при проведении стадии i) или, как альтернатива, при проведении стадии iii) заявленного способа. В этом случае, в результате осуществления способа получают дисперсию TiO2 с присадкой Ag, Cu или Се, способную проявлять каталитическую активность даже без УФ облучения.
Примеры, представленные ниже, приведены лишь для иллюстрации изобретения и не должны служить основанием для его ограничения.
Пример 1
Получение дисперсии наночастиц анатаза TiO2 в смеси вода/диэтиленгликоль с использованием в качестве исходного вещества изопропоксида титана.
В 20-литровую колбу помещают 5,53 литра диэтиленгликоля, к которому добавляют 5,54 литра изопропоксида титана. Реакционную смесь перемешивают в течение 5 минут, затем нагревают до 120°С и отгоняют образующийся изопропиловый спирт до небольшого объема в остатке. Добавляют 11,1 литра диэтиленгликоля, 125 мл 32-33%-ной соляной кислоты, 2,07 литра ледяной уксусной кислоты и 125 мл деионизированной воды. Смесь нагревают до 180°С и выдерживают с обратным холодильником в течение 2 часов.
Полученный продукт характеризуют следующим образом.
Прежде всего, методом атомной эмиссии индуктивно связанной плазмы (АЭС-ИНП) в соответствии со стандартной методикой измеряют концентрацию TiO2 в конечном продукте. Согласно этому анализу определяемое количество TiO2 в дисперсии составляет 5,7% весовых от общего веса дисперсии.
Образец дисперсии, полученный вышеописанным способом, высушивают в сушильном шкафу при 200°С в течение 12 часов до полного испарения растворителя. Для того чтобы установить его кристаллическую структуру, полученный таким образом порошок затем подвергают РСТА, используя дифрактометр Philips X'Pert PRO. Как можно видеть на фиг.1, положение и интенсивность пика, показанного на дифрактограмме, типично для анатаза.
Используя значение ширины основного пика, отраженного на дифрактограмме, приведенной на фиг.1, по формуле Шеррера рассчитывают средние размеры частиц TiO2. Средний диаметр частиц оказался равным 4.5 нм.
Это значение также подтверждено результатом анализа методом трансмиссионной электронной микроскопии образца дисперсии, полученной вышеописанным способом и разбавленной этанолом в соотношении 1:100.
Пример 2
Получение дисперсии наночастиц анатаза TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль с использованием в качестве исходного вещества этоксида Ti.
В 20-литровую колбу помещают 5,53 литра диэтиленгликоля, к которому добавляют 3,76 литра этоксида титана. Реакционную смесь перемешивают в течение 5 минут, затем нагревают до 130°С и отгоняют образующийся этиловый спирт. Добавляют 11,1 литра диэтиленгликоля, 125 мл 32-33% соляной кислоты, 2,07 литра ледяной уксусной кислоты и 125 мл деионизированной воды. Смесь нагревают до 180°С и выдерживают с обратным холодильником в течение 2 часов.
Полученный продукт характеризуют тем же способом, что и в примере 1, получают ту же кристаллическую форму и частицы аналогичных размеров. Дополнительно полученный в примерах 2, 3, и 4 продукт использовали для проведения ряда тестов, описанных выше. Результаты были аналогичны тем, которые были получены для продукта в примере 1.
Пример 3
Получение дисперсии наночастиц анатаза TiO2 в воде с использованием в качестве исходного вещества изопропоксида Ti.
В 20-литровую колбу помещают 18,720 кг водного раствора, полученного смешением воды со 100 г соляной кислоты и 80 г 1% раствора Тритона Х-100 в воде. Реакционную смесь нагревают до 50°С. Добавляют 1,280 кг изопропоксида Ti. Реакционную смесь выдерживают с обратным холодильником 24 часа при 50°С.
Полученный продукт характеризуют следующим образом.
Прежде всего, методом индуктивно связанной плазмы атомной эмиссии (АЭС-ИНП) в соответствии со стандартной методикой измеряют концентрацию TiO2 в конечном продукте. Согласно этому анализу определяемое количество TiO2 в дисперсии составляет 1,8% весовых от общего веса дисперсии.
Полученный образец дисперсии, как было описано выше, высушивают в сушильном шкафу при 100°С в течение 12 часов до полного испарения растворителя. Для того чтобы установить кристаллическую структуру образца, полученный таким образом порошок затем подвергают РСТА, используя дифрактометр Philips X'Pert PRO.
Пример 4
Получение дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на тканях.
25 мл деионизированной воды добавляют к 75 мл дисперсии, полученной в соответствии с методикой, описанной в примере 1, и полученную разбавленную дисперсию помещают в чашку. Полоску хлопчатобумажной ткани размерами 20×30 см погружают в чашку на 10 секунд, затем вынимают и пропускают между силиконовыми валиками для удаления избытка растворителя. Ткань высушивают в сушильном шкафу, промывают в стиральной машине и вновь высушивают и измеряют фактор УФ защиты (ФУФЗ) ткани с покрытием, стандартным для такого типа измерений спектрофотометрическим методом, ФУФЗ составляет 35,40.
Пример 5
Получение дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на шерсти.
25 мл деионизированной воды добавляют к 75 мл дисперсии, полученной в соответствии с методикой, описанной в примере 1. Полученную разбавленную дисперсию помещают в чашку. Полоску шерстяной ткани размерами 20×30 см погружают в чашку на 10 секунд, затем вынимают и пропускают между силиконовыми валиками для удаления избытка растворителя. Ткань высушивают в сушильном шкафу, промывают в стиральной машине и вновь высушивают. Полученную шерстяную ткань подвергают тестированию на антибактериальные свойства в соответствии с нормой ААТСС ТМ 100:99. Результаты теста представлены в таблице.
| Процент гибели штамма микроорганизма | |||
| Образец | Staphylococcus aureus | Bacillum Subtilis | Aspergillus niger |
| Чистая шерсть | 0 | 0 | 77,60 |
| Шерсть, обработанная диоксидом титана |
>99,94 | 99,60 | 99,47 |
Пример 6
Получение дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на хлопковой нити.
25 мл деионизированной воды добавляют к 75 мл дисперсии, полученной в соответствии с методикой, описанной в примере 1, полученную разбавленную дисперсию помещают в чашку. Хлопковую нить погружают в чашку, высушивают в сушильном шкафу и наматывают на катушку. Из этой нити изготавливают трикотажное полотно и стандартными спектрофотометрическими методами измеряют его фактор УФ защиты, который составляет 30,20.
Пример 7
Получение дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на керамических поверхностях - изучение сцепления с поверхностью и сопротивляемости к высоким температурам.
Дисперсию наночастиц, полученную в соответствии с методикой, описанной в примере 1, используют для создания фотокаталитических покрытий на неглазированной поверхности греса с добавлением 5% весовых фритты с низкой температурой плавления для улучшения сцепления диоксида титана с поверхностью. Используемая фритта имеет относительно низкую температуру плавления, равную 700°С, и следующий химический состав:
| SiO2 | 48,32% | CaO | 6,95% |
| Al2O3 | 2,22% | MgO | 1,94% |
| K2O | 0,049% | Li2O | 13,9% |
| Na2O | 0,06% | ZnO | 4,05% |
| B2O3 | 22,55% |
Дисперсию, полученную в примере 1, используют для нанесения покрытия погружением на поверхность носителя, который подвергают термическим воздействиям при 700°С и 600°С. После термической обработки носитель сохраняет свои первоначальные свойства и демонстрирует хорошую адгезию между покрытием и субстратом.
Поведение данного покрытия при высокой температуре изучают с помощью высокотемпературной порошковой дифрактометрии (РСТА-ВТ). Было обнаружено, что фаза перехода из анатаза в рутил начинается только около 800°С, полный переход наблюдается около 900°С. Используя формулу Шеррера, рассчитывают размеры нанокристаллов при разных температурах.
В таблице, представленной ниже, приведены полученные при измерении значения угла 2θ, значение ширины пика на половине его высоты (FHWD), которое используется в формуле Шеррера для расчета размеров кристаллитов, размеры кристаллитов и соответствующая температура образования кристаллитов определенных размеров.
| Кристаллическая Фаза | угол 2θ | FHWD | размеры (нм) | Т, °С |
| Анатаз | 25,04 | 1,3354 | 60,9 | 300 |
| Анатаз | 25,11 | 1,2553 | 64,8 | 400 |
| Анатаз | 25,10 | 1,1532 | 70,6 | 500 |
| Анатаз | 25,05 | 0,9405 | 86,5 | 600 |
| Анатаз | 25,05 | 0,4045 | 201,2 | 700 |
| Анатаз | 25,03 | 0,2614 | 311,3 | 800 |
| Анатаз | 25,02 | 0,1935 | 420,5 | 900 |
| Рутил | 27,10 | 0,1401 | 583,3 | 900 |
| Рутил | 27,08 | 0,137 | 596,4 | 1000 |
Тот же метод используют для оценки роста размера кристаллитов при сохранении температуры отжига фритты за разные промежутки времени, и в этом случае хорошее сцепление покрытия сохраняется в течение длительного времени отжига, размер кристаллитов увеличивается со временем, но до определенного размера, при котором не уменьшается фотокаталитическая эффективность покрытия.
Для проверки сцепления поверхности с субстратом целый образец подвергают ультразвуковым воздействиям в этаноле и ацетоне в течение различного периода времени (5 и 60 минут) и повторяют промывание образцов тканями с различной абразивной способностью (протирка).
После каждого ультразвукового воздействия проводят РСТ анализ для определения какого-либо снижения количества анатаза на поверхности, однако обнаруживают, что проводимая обработка не влияет на кристаллическую форму TiO2 и сцепление покрытия с носителем.
Пример 8
Приготовление дисперсии наночастиц ТiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на керамических поверхностях - фотокаталитический эффект.
Два одинаковых образца греса, покрытых белой глазурью, окрашивают одинаковым количеством раствора, содержащего 10 ppm метиленового синего. Только один из двух образцов предварительно покрывают дисперсией согласно изобретению, как описано в примере 4.
Два образца подвергают воздействию света УФ лампы в течение различных периодов времени: 10, 30, 60, 90 и 120 минут. В то время как на необработанном образце не наблюдают изменений пятна метиленового синего, на образце, покрытом дисперсией согласно изобретению, наблюдают постепенное исчезновение синего пятна. Подобный эксперимент повторяют с несмываемым маркировочным красителем и только на покрытом образце наблюдают после 45-минутного облучения УФ светом исчезновение пятна.
Два вышеописанных эксперимента повторяют при воздействии солнечного света вместо света УФ лампы и получают аналогичные результаты.
Пример 9
Приготовление дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на стекле.
Дисперсию, полученную в примере 1, наносят на носитель погружением в раствор дисперсии или распылением, носитель подвергают термической обработке в течение 30 минут при 200°С и 30 минут при 500°С. После термической обработки носитель сохраняет свои первоначальные свойства и демонстрирует хорошую адгезию между покрытием и субстратом.
Образец окрашивают раствором, содержащим 10 ppm метиленового синего. Затем образец подвергают облучению светом УФ лампы и обнаруживают постепенное исчезновение синей окраски. Этот эксперимент повторяют при воздействии солнечного света вместо света УФ лампы и получают аналогичный результат.
Пример 10
Приготовление дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на стеклокерамической поверхности.
Дисперсию, полученную в примере 1, наносят на носитель погружением в раствор дисперсии или распылением, носитель подвергают термической обработке в течение 30 минут при 200°С и 30 минут при 700°С. После термической обработки носитель сохраняет свои первоначальные свойства и демонстрирует хорошую адгезию между покрытием и субстратом.
Образец окрашивают раствором, содержащим 10 ppm метиленового синего. Затем образец подвергают облучению светом УФ лампы и обнаруживают постепенное исчезновение синей окраски. Этот эксперимент повторяют при воздействии солнечного света вместо света УФ лампы и получают аналогичный результат.
Пример 11
Приготовление дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на различных поверхностях (стекло, стеклокерамика, глазурь, чистый грес).
К дисперсии, полученной в примере 1, добавляют от 0,01 до 10% ПАВ, например неионного ПАВ (такого как Тритон Х-100), для улучшения растекаемости по поверхности. Раствор дисперсии наносят на носитель погружением в раствор дисперсии или распылением, и носитель подвергают термической обработке в течение 30 минут при 200°С и 30 минут при 500°С для стекла или при 700°С для стеклокерамики, глазури, чистого греса. После термической обработки носитель сохраняет свои первоначальные свойства и демонстрирует хорошую адгезию между покрытием и субстратом.
Образец окрашивают раствором, содержащим 10 ppm метиленового синего. Затем образец подвергают облучению светом УФ лампы и обнаруживают постепенное исчезновение синей окраски. Этот эксперимент повторяют при воздействии солнечного света вместо света УФ лампы и получают аналогичный результат.
Пример 12
Приготовление дисперсии наночастиц TiO2 в смеси растворителей вода/диэтиленгликоль на керамических композитах, полученных из неорганического материала и полиэфирной смолы.
50 мл деионизированной воды добавляют к 50 мл дисперсии, приготовленной в соответствии с методикой, приведенной в вышеописанном примере 1, разбавленную таким образом дисперсию помещают в распылитель. Образец распыляют по поверхности композитного материала, и затем материал выдерживают при 100°С в течение 1 часа.
Образец окрашивают раствором, содержащим 10 ppm метиленового синего. Затем образец подвергают облучению светом УФ лампы и обнаруживают постепенное исчезновение синей окраски. Этот эксперимент повторяют при воздействии солнечного света вместо света УФ лампы и получают аналогичный результат.
Claims (18)
1. Способ приготовления дисперсий наночастиц анатаза TiO2 в смеси воды и подходящего комплексообразующего растворителя, содержащий следующие стадии:
i) реакция алкоксида титана с подходящим комплексообразующим растворителем, выбранным из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля или полиэтиленгликоля;
ii) дистилляция раствора, полученного на стадии i), до малого объема;
iii) добавление воды в кислых условиях к раствору, полученному на стадии ii), вместе с вышеупомянутым комплексообразующим растворителем и одним или более ингибиторами поликонденсации, состоящими из смеси, содержащей по меньшей мере одну неорганическую кислоту и одну органическую кислоту, причем количество неорганической кислоты составляет от 0,1 до 10 об.% от общего объема реакционной смеси, а количество органической кислоты составляет от 1 до 20 об.% от общего объема реакционной смеси, с последующим нагреванием реакционной смеси с обратным холодильником для получения дисперсии наночастиц.
i) реакция алкоксида титана с подходящим комплексообразующим растворителем, выбранным из группы, состоящей из этиленгликоля, диэтиленгликоля или полиэтиленгликоля;
ii) дистилляция раствора, полученного на стадии i), до малого объема;
iii) добавление воды в кислых условиях к раствору, полученному на стадии ii), вместе с вышеупомянутым комплексообразующим растворителем и одним или более ингибиторами поликонденсации, состоящими из смеси, содержащей по меньшей мере одну неорганическую кислоту и одну органическую кислоту, причем количество неорганической кислоты составляет от 0,1 до 10 об.% от общего объема реакционной смеси, а количество органической кислоты составляет от 1 до 20 об.% от общего объема реакционной смеси, с последующим нагреванием реакционной смеси с обратным холодильником для получения дисперсии наночастиц.
2. Способ по п.1, в котором алкоксид титана выбирают из группы, включающей метоксид, этоксид, нормальный пропоксид, изопропоксид, нормальный бутоксид и изобутоксид титана.
3. Способ по п.2, в котором алкоксид титана является изопропоксидом титана.
4. Способ по п.1, в котором указанную неорганическую кислоту выбирают из группы, состоящей из соляной, азотной, серной, хлорной, бромистоводородной и иодистоводородной кислоты и органическая кислота является уксусной кислотой.
5. Способ по п.1, в котором ингибитор поликонденсации представляет собой смесь соляной и уксусной кислот.
6. Способ по п.1, в котором мольное соотношение алкоксида титана и комплексообразующего растворителя равно 1:3.
7. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление соли переходных металлов на стадии i) или на стадии iii).
8. Способ по п.7, в котором переходные металлы выбирают из Ag, Cu и Се.
9. Дисперсия наночастиц анатаза TiO2 в смеси воды и комплексообразующего растворителя, получаемая способом, охарактеризованным в пп.1-8.
10. Дисперсия по п.9, в которой комплексообразующий растворитель является полиэтиленгликолем.
11. Дисперсия по п.10, в которой комплексообразующий растворитель является диэтиленгликолем.
12. Применение дисперсии наночастиц TiO2, охарактеризованной в пп.9-11, для приготовления фотокаталитических покрытий на поверхностях, которые требуют фотокаталитической обработки.
13. Применение по п.12, в котором фотокаталитические покрытия содержат ПАВ.
14. Применение по п.13, в котором ПАВ представляет собой неионный ПАВ.
15. Применение по п.14, в котором неионный ПАВ представляет собой Тритон Х-100.
16. Применение по пп.12-15, в котором поверхности выбирают из текстильных поверхностей, металлических поверхностей, керамических поверхностей и глазированных поверхностей.
17. Применение дисперсии наночастиц TiO2, охарактеризованной в пп.9-11, для фотокаталитического обеззараживания газа и жидкостей.
18. Применение дисперсии наночастиц TiO2, охарактеризованной в пп.9-11, для приготовления косметических составов с высокой степенью защиты кожи от солнца.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITFI2004A000252 | 2004-12-06 | ||
| IT000252A ITFI20040252A1 (it) | 2004-12-06 | 2004-12-06 | Processo per la preparazione di dispersioni di ti02 in forma di nanoparticelle, e dispersioni ottenibili con questo processo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007125485A RU2007125485A (ru) | 2009-01-20 |
| RU2399589C2 true RU2399589C2 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=34956823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007125485/15A RU2399589C2 (ru) | 2004-12-06 | 2005-12-05 | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ TiO2 В ФОРМЕ НАНОЧАСТИЦ, ДИСПЕРСИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ, И ПРИМЕНЕНИЕ ДИСПЕРСИЙ TiO2 ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090252693A1 (ru) |
| EP (1) | EP1833763B1 (ru) |
| JP (1) | JP5118489B2 (ru) |
| CN (1) | CN101072730B (ru) |
| BR (1) | BRPI0518835B1 (ru) |
| ES (1) | ES2391642T3 (ru) |
| IT (1) | ITFI20040252A1 (ru) |
| MX (1) | MX2007006702A (ru) |
| PL (1) | PL1833763T3 (ru) |
| RU (1) | RU2399589C2 (ru) |
| WO (1) | WO2006061367A1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477257C1 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Композиция на основе нанокристаллического диоксида титана, способ ее изготовления и способ применения композиции для получения фотокаталитического покрытия на стекле |
| RU2555478C1 (ru) * | 2014-02-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Способ получения мезопористого фтор-допированного диоксида титана в форме анатаза |
| RU2733521C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-10-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Водная дисперсия на основе наночастиц оксида тантала, способ получения и применение ее в качестве контрастного средства для in-vivo диагностики |
| RU2741024C1 (ru) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Способ получения спиртовой дисперсии наночастиц оксида тантала |
| RU2791326C1 (ru) * | 2021-11-23 | 2023-03-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Композиционный фотокаталитический компонент для тонкослойных отделочных материалов и способ его получения |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITFI20060030A1 (it) * | 2006-02-01 | 2007-08-02 | Colorobbia Italiana Spa | Processo per la preparazione di dispersioni acquose di ti02 in forma nanoparticelle e dispersioni ottenibili con questo processo |
| ITFI20060034A1 (it) | 2006-02-03 | 2007-08-04 | Colorobbia Italiana Spa | Processo per la funzionalizzazione di superfici metalliche in titanio con particelle di titanio nanometriche e prodotti cosi' funzionalizzati |
| DE102006032755A1 (de) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Stabile Suspensionen von kristallinen TiO2-Partikeln aus hydrothermal behandelten Sol-Gel-Vorstufenpulvern |
| CN100435937C (zh) * | 2006-10-24 | 2008-11-26 | 云南大学 | 一种玻璃纤维负载光催化剂的制备方法 |
| US7883821B2 (en) * | 2006-12-15 | 2011-02-08 | Tdk Corporation | Process for producing titanium-containing metal oxide, hologram recording material, process for producing the same, and hologram recording medium |
| FR2917080B1 (fr) * | 2007-06-06 | 2009-09-04 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication de nanoparticules d'oxyde de metal de transition enrobees de carbone |
| US8303699B2 (en) * | 2008-04-15 | 2012-11-06 | Xerox Corporation | Photo-erasable ink for full color printing |
| US20100062966A1 (en) * | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Novipella, Inc. | Self-cleaning thin-film forming compositions |
| CN101371974B (zh) * | 2008-09-28 | 2010-06-09 | 黑龙江大学 | 二氧化钛均匀分散在有机相的方法 |
| US8802159B2 (en) | 2008-11-12 | 2014-08-12 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Production method of titanium oxide sol |
| IT1394750B1 (it) | 2009-07-16 | 2012-07-13 | Daunia Solar Cell S R L | Processo per la preparazione di biossido di titanio con dimensioni nanometriche e forma controllata |
| CN102199004B (zh) * | 2010-03-22 | 2012-11-14 | 中国科学院理化技术研究所 | 表面定向生长二氧化钛纳米棒的空心玻璃微球的制备方法 |
| RU2435733C1 (ru) * | 2010-07-20 | 2011-12-10 | Учреждение Российской академии наук Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ получения фотокаталитического нанокомпозита, содержащего диоксид титана |
| US8580226B2 (en) | 2010-10-29 | 2013-11-12 | Graver Technologies, Llc | Synthesis of sodium titanate and ion exchange use thereof |
| CN103022461B (zh) * | 2012-12-13 | 2016-01-20 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种稀土金属掺杂的微纳钛酸锂负极材料及制备方法 |
| CN107250048B (zh) * | 2015-02-27 | 2020-03-24 | 堺化学工业株式会社 | 氧化钛颗粒的分散液的制造方法 |
| JP2019014632A (ja) * | 2017-07-10 | 2019-01-31 | 東ソー株式会社 | 酸化チタン被覆メソポーラスシリカ |
| EP3704194A1 (en) * | 2017-11-02 | 2020-09-09 | Universiteit Antwerpen | Self-cleaning coating |
| WO2019211787A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Colorobbia Consulting S.R.L. | NITROGEN-DOPED TiO2 NANOPARTICLES AND THE USE THEREOF IN PHOTOCATALYSIS |
| CN110918079B (zh) * | 2019-12-19 | 2022-09-02 | 延安大学 | 一种纳米粉体二氧化钛薄膜耐酸材料及其制备方法 |
| CN112067515B (zh) * | 2020-09-03 | 2023-04-25 | 南昌大学 | 一种均相检测大分子抗原的动态光散射免疫方法 |
| DE102021004361A1 (de) * | 2021-08-25 | 2023-03-02 | N-Tec Gmbh | Antimikrobielle und photokatalytische Glasurzusammensetzung |
| JP2024110954A (ja) * | 2023-02-03 | 2024-08-16 | 三井金属鉱業株式会社 | 金属酸化合物含有液 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0770579A1 (en) * | 1995-10-26 | 1997-05-02 | Asahi Glass Company Ltd. | Modified titanium oxide sol, photocatalyst composition and photocatalyst composition-forming agent |
| WO1999062822A1 (en) * | 1998-06-01 | 1999-12-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Titanium oxide layer |
| RU2144505C1 (ru) * | 1998-06-10 | 2000-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр "СОЛИТОН-НТТ" | Способ получения диоксида титана |
| JP2003119024A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | Masahiko Abe | メソポーラスチタニア粒子の製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03503045A (ja) * | 1988-03-03 | 1991-07-11 | アライド‐シグナル・インコーポレーテッド | 単分散チタニア球状体の製造法 |
| JPH10167727A (ja) * | 1995-10-26 | 1998-06-23 | Matsumoto Seiyaku Kogyo Kk | 変性酸化チタンゾル、光触媒組成物及びその形成剤 |
| JP3759806B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2006-03-29 | 積水化学工業株式会社 | 光触媒活性を有する薄膜の形成方法 |
| JP3385243B2 (ja) * | 1998-01-27 | 2003-03-10 | 日本パーカライジング株式会社 | 酸化チタンゾルの製造方法 |
| JP3539711B2 (ja) * | 1998-05-19 | 2004-07-07 | 株式会社ノエビア | 多孔質酸化チタン及びその製造方法、並びにそれを含有する化粧料 |
| JP2004122056A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Toto Ltd | 多孔質酸化チタンとその製造方法 |
| JP4208051B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2009-01-14 | 国立大学法人信州大学 | 高屈折率金属酸化物薄膜の製造方法 |
| JP2004294565A (ja) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Univ Shinshu | 反射防止膜 |
| JP4382607B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2009-12-16 | 住友大阪セメント株式会社 | 酸化チタン粒子 |
-
2004
- 2004-12-06 IT IT000252A patent/ITFI20040252A1/it unknown
-
2005
- 2005-12-05 ES ES05813481T patent/ES2391642T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2005-12-05 CN CN2005800419048A patent/CN101072730B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-12-05 WO PCT/EP2005/056478 patent/WO2006061367A1/en not_active Ceased
- 2005-12-05 JP JP2007543865A patent/JP5118489B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-12-05 US US11/792,501 patent/US20090252693A1/en not_active Abandoned
- 2005-12-05 EP EP05813481A patent/EP1833763B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2005-12-05 MX MX2007006702A patent/MX2007006702A/es active IP Right Grant
- 2005-12-05 PL PL05813481T patent/PL1833763T3/pl unknown
- 2005-12-05 RU RU2007125485/15A patent/RU2399589C2/ru active
- 2005-12-05 BR BRPI0518835A patent/BRPI0518835B1/pt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0770579A1 (en) * | 1995-10-26 | 1997-05-02 | Asahi Glass Company Ltd. | Modified titanium oxide sol, photocatalyst composition and photocatalyst composition-forming agent |
| WO1999062822A1 (en) * | 1998-06-01 | 1999-12-09 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Titanium oxide layer |
| RU2144505C1 (ru) * | 1998-06-10 | 2000-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственный центр "СОЛИТОН-НТТ" | Способ получения диоксида титана |
| JP2003119024A (ja) * | 2001-10-16 | 2003-04-23 | Masahiko Abe | メソポーラスチタニア粒子の製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| FELDMANN С., Polyol-Mediated Synthesis of Nanoscale Functional Materials, Advanced Functional Materials, 2003, Vol.13, No. 2, p.101-107. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477257C1 (ru) * | 2011-12-26 | 2013-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Композиция на основе нанокристаллического диоксида титана, способ ее изготовления и способ применения композиции для получения фотокаталитического покрытия на стекле |
| RU2555478C1 (ru) * | 2014-02-06 | 2015-07-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Способ получения мезопористого фтор-допированного диоксида титана в форме анатаза |
| RU2733521C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-10-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Водная дисперсия на основе наночастиц оксида тантала, способ получения и применение ее в качестве контрастного средства для in-vivo диагностики |
| RU2741024C1 (ru) * | 2020-07-23 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "КОМИ научный центр Уральского отделения Российской академии наук" | Способ получения спиртовой дисперсии наночастиц оксида тантала |
| RU2791326C1 (ru) * | 2021-11-23 | 2023-03-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Композиционный фотокаталитический компонент для тонкослойных отделочных материалов и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITFI20040252A1 (it) | 2005-03-06 |
| BRPI0518835B1 (pt) | 2016-05-24 |
| JP2008522931A (ja) | 2008-07-03 |
| PL1833763T3 (pl) | 2012-12-31 |
| US20090252693A1 (en) | 2009-10-08 |
| WO2006061367A1 (en) | 2006-06-15 |
| JP5118489B2 (ja) | 2013-01-16 |
| CN101072730A (zh) | 2007-11-14 |
| ES2391642T3 (es) | 2012-11-28 |
| CN101072730B (zh) | 2012-01-04 |
| EP1833763B1 (en) | 2012-07-25 |
| BRPI0518835A2 (pt) | 2008-12-09 |
| RU2007125485A (ru) | 2009-01-20 |
| EP1833763A1 (en) | 2007-09-19 |
| MX2007006702A (es) | 2007-10-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2399589C2 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИЙ TiO2 В ФОРМЕ НАНОЧАСТИЦ, ДИСПЕРСИИ, ПОЛУЧЕННЫЕ УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ, И ПРИМЕНЕНИЕ ДИСПЕРСИЙ TiO2 ДЛЯ ПРИДАНИЯ ПОВЕРХНОСТЯМ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ | |
| RU2431604C2 (ru) | СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ TiO2 В ФОРМЕ НАНОЧАСТИЦ И ДИСПЕРСИИ, КОТОРЫЕ МОГУТ БЫТЬ ПОЛУЧЕНЫ ЭТИМ СПОСОБОМ | |
| US12466961B2 (en) | Surface coating | |
| JP5985556B2 (ja) | 水系分散液を用いた膜の製造方法 | |
| JP4335446B2 (ja) | 酸化チタンゾル、薄膜およびそれらの製造法 | |
| JP2008522931A5 (ru) | ||
| JP2005538921A (ja) | ポーラスな界面活性剤媒介金属酸化物フィルム | |
| JPH10167727A (ja) | 変性酸化チタンゾル、光触媒組成物及びその形成剤 | |
| KR100618636B1 (ko) | 오염방지, 탈취, 공기정화 및 항균 작용을 갖는 섬유 및 그 제조방법 | |
| JP7416427B2 (ja) | 自己洗浄コーティング | |
| KR20120028784A (ko) | 유리기재용 초친수성 및 고투명성의 광촉매 침지 코팅 조성물 | |
| Pérez-Villar et al. | Synthesis and characterization of biocide-photocatalytic active coatings on silver painted glasses | |
| MX2008009883A (en) | Method for the preparation of aqueous dispersions of tio2 in the form of nanoparticles, and dispersions obtainable with this method |