ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния

Классы МПК:C01B33/14 коллоидный диоксид кремния, например дисперсии, гели, золи
C01B33/159 покрытие или гидрофобизация
C01B13/14 способы получения оксидов или гидроксидов вообще
B01J21/06 кремний, титан, цирконий или гафний; их оксиды или гидроксиды
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВРСИТЕТ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-12-19
публикация патента:

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.

Рисунки к патенту РФ 2528667

способ получения композиционных материалов на основе диоксида   кремния, патент № 2528667 способ получения композиционных материалов на основе диоксида   кремния, патент № 2528667 способ получения композиционных материалов на основе диоксида   кремния, патент № 2528667

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 SiO 2/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 SiO 2 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 TiCl 3 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, МПК 7 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 TiO 2.

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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

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.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2528667

patent-2528667.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01B33/14 коллоидный диоксид кремния, например дисперсии, гели, золи

Патенты РФ в классе C01B33/14:
способ получения геля кремниевой кислоты -  патент 2525087 (10.08.2014)
способ получения минеральной кремниевой воды -  патент 2523415 (20.07.2014)
дисперсия гидрофобизированных частиц диоксида кремния и изготовленные из нее гранулы -  патент 2472823 (20.01.2013)
способ получения кремнийоксидных соединений, легированных алюминием и редкоземельными элементами -  патент 2436731 (20.12.2011)
способ получения золя оксида кремния, модифицированного алюминатом натрия -  патент 2433953 (20.11.2011)
оксиды кремния -  патент 2431465 (20.10.2011)
способ получения наночастиц кремнезема -  патент 2426692 (20.08.2011)
содержащая смешанный оксид кремния и титана дисперсия для получения титаносодержащих цеолитов -  патент 2424978 (27.07.2011)
способ упрочнения фотонно-кристаллических пленок на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема -  патент 2399586 (20.09.2010)
способ получения фотонно-кристаллических опаловых пленок -  патент 2389683 (20.05.2010)

Класс C01B33/159 покрытие или гидрофобизация

Класс C01B13/14 способы получения оксидов или гидроксидов вообще

Патенты РФ в классе C01B13/14:
способ получения наноразмерных оксидов металлов из металлоорганических прекурсоров -  патент 2526552 (27.08.2014)
композиция на основе сложных оксидов циркония, фосфора и кальция для получения покрытия -  патент 2502667 (27.12.2013)
способ производства металлических продуктов -  патент 2478566 (10.04.2013)
способ непрерывного получения металлооксидного катализатора и аппарат для его осуществления -  патент 2477653 (20.03.2013)
способ получения чистого нанодисперсного порошка диоксида титана -  патент 2470855 (27.12.2012)
способ получения нановискерных структур оксида меди -  патент 2464224 (20.10.2012)
способ получения нанокристаллических порошков оксидов металлов -  патент 2425803 (10.08.2011)
наночастицы гетерокристаллического минерала для применения в качестве лекарственного средства -  патент 2423134 (10.07.2011)
способ получения нанодисперсных оксидов металлов -  патент 2407705 (27.12.2010)
способ получения частиц легированных оксидов металлов -  патент 2404119 (20.11.2010)

Класс B01J21/06 кремний, титан, цирконий или гафний; их оксиды или гидроксиды

Патенты РФ в классе B01J21/06:
способ получения этилена -  патент 2528830 (20.09.2014)
способ получения высокооктанового автомобильного бензина -  патент 2524213 (27.07.2014)
способ приготовления титаноксидного фотокатализатора, активного в видимой области спектра -  патент 2520100 (20.06.2014)
композиция на основе оксидов циркония, церия и другого редкоземельного элемента при сниженной максимальной температуре восстанавливаемости, способ получения и применение в области катализа -  патент 2518969 (10.06.2014)
катализатор и способ синтеза олефинов из диметилового эфира в его присутствии -  патент 2518091 (10.06.2014)
фотокаталитические композиционные материалы, содержащие титан и известняк без диоксида титана -  патент 2516536 (20.05.2014)
катализатор очистки выхлопных газов и способ его изготовления -  патент 2515542 (10.05.2014)
способ приготовления катализатора для полного окисления углеводородов, катализатор, приготовленный по этому способу, и способ очистки воздуха от углеводородов с использованием полученного катализатора -  патент 2515510 (10.05.2014)
катализатор для получения бутадиена превращением этанола -  патент 2514425 (27.04.2014)
фотокатализатор на основе оксида титана и способ его получения -  патент 2508938 (10.03.2014)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

Класс B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты

Патенты РФ в классе B82Y30/00:
способ получения железного порошка -  патент 2529129 (27.09.2014)
режущая пластина -  патент 2528288 (10.09.2014)
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
ветошь для чистки ствола огнестрельного оружия -  патент 2527577 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ получения наноматериала на основе рекомбинантных жгутиков археи halobacterium salinarum -  патент 2526514 (20.08.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
нанокомпозит на основе никель-хром-молибден -  патент 2525878 (20.08.2014)
износостойкий композиционный керамический наноструктурированный материал и способ его получения -  патент 2525538 (20.08.2014)
способ получения поликристаллического композиционного материала -  патент 2525005 (10.08.2014)


Наверх