Способ получения композита на основе нанооксидов титана и кремния

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ НАНООКСИДОВ ТИТАНА И КРЕМНИЯ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Мурашкевич Анна Николаевна Алисиенок Ольга Александровна Жарский Иван Михайлович Юхно Елена Казимировна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) 1. Способ получения композита на основе нанооксидов титана и кремния, при котором смешивают золи диоксидов титана и кремния с размером частиц 10-15 нм и содержанием твердой фазы в пересчете на оксиды 2,5-3,0 мас.в присутствии структурообразователя,в качестве которого используют амины - диэтиламин, додециламин или полиэтиленполиамин, сушат и прокаливают полученный продукт при температуре 550-600 С. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что структурообразователь добавляют в количестве, соответствующем молярному соотношению (22)амин, равному 1(0,251,0). Изобретение относится к способам получения композита на основе нанооксидов титана и кремния, применяемого в качестве катализатора процессов очистки топливных фракций нефти, гидрирования угарного газа, разложения цианидов, фотодеградации азокрасителей,мультикомпонентного синтеза кардиотропных препаратов типа нифедипина. Известен способ получения композита 1 при использовании в качестве исходных- и -содержащих компонентов алкоксидов титана и кремния. Однако данные реагенты дороги, дефицитны, огнеопасны и, поскольку они не смешиваются с водой, требуют применения при синтезе достаточно больших объемов органических растворителей (абсолютного этилового и изопропилового спиртов), что автоматически превращает производство данного продукта в категорию горючее и взрывоопасное и существенно увеличивает себестоимость продукта. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения композита, включающий смешение растворов силиката щелочного металла, 2 и карбоната аммония, выдержку полученной суспензии в течение часа, фильтрацию и отмывку слабым раствором уксусной кислоты,имеющим 3 и температуру 40-50 С, сушку до постоянной массы при Т 120 С. Коэффициент фильтрации (0,8-5,0)10-5 см/с, удельная поверхность 176-325 м 2/г 2. 18320 1 2014.06.30 Недостатками известного способа являются невысокая величина удельной поверхности продукта (уд 176-325 м 2/г) и заметное уменьшение данного показателя при термообработке при повышенных температурах. Как показано в 3, прокалка такого продукта в интервале температур 150-600 С приводит к уменьшению величины удельной поверхности в зависимости от соотношения оксидов до 30-120 м 2/г, что может сопровождаться снижением его каталитической активности, поскольку многочисленные процессы органического гетерогенного катализа протекают при повышенных температурах. Задачей предлагаемого изобретения является повышение величины удельной поверхности продукта, прокаленного при температурах 550-600 С. Поставленная задача решается тем, что в способе получения композита на основе нанооксидов титана и кремния, включающем смешение титан- и кремнийсодержащего компонентов, сушку и последующую прокалку продукта, в качестве исходных кремний- и титансодержащих компонентов используют золи диоксида титана и кремния с размером частиц 10-15 нм и концентрацией по твердой фазе в пересчете на оксиды 2,5-3,0 , а смешение золей проводят в присутствии раствора структурообразователя, в качестве которого используют амины - диэтиламин, додециламин, полиэтиленполиамин, с последующей сушкой продукта при 150 С и дальнейшей прокалкой при 550-600 С. Отличительными признаками предлагаемого изобретения являются использование в качестве исходных кремний- и титансодержащих компонентов золей диоксида кремния и титана с размером частиц 10-15 нм и содержанием твердой фазы в пересчете на оксид 2,5-3,0 применение в качестве структурообразователей аминов - ДДА, ПЭПА, ДЭА, взятых в количествах, обеспечивающих молярное отношение (22)амин 1(0,25 - 1) прокалка промежуточного продукта при температурах 550-600 С, обеспечивающая полное удаление структурообразователя при сохранении развитой удельной поверхности продукта и частичную кристаллизацию титансодержащего компонента, который чаще всего является носителем активных каталитических центров и при использовании такого композита в качестве фотокатализатора должен быть кристаллическим. Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами. Пример 1. Для получения золя 2 используется реакция гидролиза фторокремниевой кислоты в присутствии карбоната кальция при перемешивании. После достижения раствором 5,1-5,3 осуществляют разделение 2 и золя 2 на центрифуге 4. Для получения золя 2 используется реакция гидролиза тетрахлорида титана водным раствором карбоната аммония в присутствии изопропилового спирта с последующей пептизацией отфильтрованного и отмытого осадка в водном растворе азотной кислоты 5. Для синтеза композита 2-2 смешивают 6,60 г золя 2 (3 мас. ) и 60,00 г золя 2 (3 мас. ). Далее добавляют 3,00 г спиртового раствора додециламина, т.е. молярное отношение (22)амин 10,50, тщательно перемешивают, сушат при 150 С до постоянной массы с последующим прокаливанием при 550 С в течение 3 ч. Пример 5. Для синтеза композита 2-2 смешивают 33,30 г золя 2 (3 мас. ) и 33,3 г золя 2 (3 мас. ), добавляют 2 г водного раствора диэтиламина, тщательно перемешивают,сушат при 150 С до постоянной массы с последующим прокаливанием при 550 С в течение 3 ч. Результаты остальных опытов и данные по известному способу приведены в таблице. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение композита, который после прокалки при 500-600 С имеет развитую удельную поверхность, что обеспечит его высокую каталитическую и фотокаталитическую активность. Прокалка продукта при температурах, более низких чем 550 С, не обеспечивает полное удаление структурообразователя, а увеличение температуры выше 600 С также не 2 18320 1 2014.06.30 желательно, поскольку может привести к существенному снижению удельной поверхности получаемого продукта. Изобретение представляет интерес для предприятий текстильной промышленности ОАО Свитанок, ОАО Бобруйсктрикотаж предприятий фарминдустрии заводы медицинских препаратов в гг. Минск, Несвиж, Борисов предприятий машиностроения Минский завод колесных тягачей и др. Условия и результаты получения композита согласно прототипу и предлагаемому изобретения Условия получения Примеры Количество по спо- Исходные реагенты, структурообрасобу по- структурообразовазователя на лучения тель 1 моль(4)23 Предлагаемый способ золь 2, золь 2,1 0,500 додециламин золь 2, золь 2,2 0,250 додециламин золь 2, золь 2,3 0,500 додециламин золь 2, золь 2,4 0,625 полиэтиленполиамин золь 2, золь 2,5 1,000 диэтиламин Применение данного продукта позволит создать высокоэффективные фотокаталитические системы очистки водных стоков предприятий от органических красителей, синтеза лекарственных препаратов кардиотропного ряда, эффективный наполнитель электрореологических жидкостей. Организация производства композита в Республике Беларусь и применение в процессах фотокаталитической деструкции водных стоков текстильных предприятий позволит повысить экологическую безопасность производства за счет уменьшения концентрации окрашенных органических веществ в стоках. Применение в качестве наполнителя электрореологических дисперсий позволит создать ряд новых устройств, облегчающих работу тормозных и демпфирующих систем в машиностроении. Применение в качестве гетерогенного катализатора синтеза лекарственных препаратов позволит увеличить эффективность лекарственного действия препаратов по сравнению с известными. 18320 1 2014.06.30 Источники информации 1.5789528, МПК 08 63/78, 1998. 2.11712 1, 2009 (прототип). 3. Мурашкевич А.Н., Лавицкая А.С., Алисиенок О.А., Жарский И.М. Синтез и свойства мезопористого композита на основе оксидов титана и кремния // Неорган. материалы.- 2009. - Т. 45. -10. - С. 1-7. 4. Мурашкевич А.Н., Жарский И.М. Кремнийсодержащие продукты комплексной переработки фосфатного сырья. - Минск БГТУ, 2002. - 389 с. 5. Алисиенок О.А. Влияние условий образования на свойства гидрозолей диоксида титана // Материалы первой всероссийской конференции Золь-гель синтез и исследование неорганических соединений, гибридных функциональных материалов и дисперсных систем. - Санкт-Петербург, 22-24 ноября 2010. - С. 147. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4