Легированные азотом наночастицы TiO2 и их применение в фотокатализе

2
2
2
1. Суспензия наночастиц легированного азотом TiO (TiO-N) в органическом и/или водном растворителе, в которой наночастицы TiO-N включают по меньшей мере кристаллическую фазу брукита в количестве, составляющем от 10 до 99 мас.% от массы наночастиц, и кристаллическую фазу рутила в количестве, составляющем от 25 до 90 мас.% от массы наночастиц.
2. Суспензия наночастиц по п. 1, в которой указанная кристаллическая фаза брукита присутствует в количестве, составляющем от 10 до 75 мас.% от массы наночастиц.
2
3. Суспензия наночастиц по п. 1 или 2, в которой указанные наночастицы TiO-N дополнительно включают кристаллическую фазу анатаза.
4. Суспензия наночастиц по п. 3, в которой указанная кристаллическая фаза анатаза присутствует в количестве, составляющем от 1 до 10 мас.% от массы наночастиц.
5. Суспензия наночастиц по п. 3, в которой указанная кристаллическая фаза анатаза присутствует в количестве, составляющем от 25 до 90 мас.% от массы наночастиц.
2
6. Суспензия наночастиц по любому из пп. 1-5, в которой содержание легирующего азота в наночастицах TiO-N составляет от 1 до 5 мас.% предпочтительно от 1,5 до 3 мас.% от массы наночастиц.
7. Суспензия наночастиц по любому из пп. 1-6, включающая по меньшей мере один биоцид, предпочтительно выбранный из соли серебра или наночастиц серебра, наночастиц ZnO, соли меди или наночастиц меди или смесей перечисленных веществ.
2
8. Наночастицы TiO-N, получаемые нанесением суспензии наночастиц по любому из пп. 1-7 на основу и удалением растворителя.
2
2
9. Способ получения суспензии наночастиц легированного азотом TiO (TiO-N) по любому из пп. 1-7, где способ включает следующие этапы:
2
a) получение суспензии наночастиц TiO в воде;
b) добавление к суспензии азотсодержащего легирующего агента и перемешивание до гомогенного состояния;
c) сушку суспензии, к которой добавлен азотсодержащий легирующий агент, до получения порошка, в котором остаточное содержание воды составляет от 0 до 15 мас.%;
d) кальцинацию высушенного порошка при температуре, составляющей от 400 до 600°С, в результате чего получают кальцинированный порошок;
2
e) измельчение кальцинированного порошка в органическом и/или водном растворителе, в результате чего получают суспензию TiO-N наночастиц в растворителе;
f) разбавление суспензии, полученной в этапе е), дополнительным количеством растворителя.
2
2
10. Способ по п. 9, в котором суспензия наночастиц TiO в воде, получаемая в этапе а), представляет собой суспензию наночастиц TiO в кристаллической форме анатаза.
11. Способ по п. 9 или 10, в котором в этапе b) азотсодержащий легирующий агент выбран из неорганической соли аммония и азотсодержащего органического соединения и предпочтительно представляет собой цитрат аммония или триэтаноламин.
12. Способ по любому из пп. 9-11, в котором:
температура этапа с) сушки составляет от 100 до 150°С, предпочтительно от 110 до 140°С, и сушку проводят в течение времени, составляющего от 10 до 24 ч, предпочтительно от 15 до 20 ч.
13. Способ по любому из пп. 9-12, в котором кальцинацию, проводимую в этапе d), предпочтительно выполняют при температуре, составляющей от 450 до 500°С, и в течение времени, составляющего от 1 до 2 ч, предпочтительно при повышении температуры в течение 1 или 2 часов, и при этом градиент нагревания может составлять от 7 до 14°С в минуту.
14. Способ по любому из пп. 9-13, в котором в этапе е) измельчение выполняют при скорости, составляющей от 1000 до 2000 об./мин, в течение времени, составляющего от 30 до 120 мин, предпочтительно от 80 до 100 мин.
15. Способ по любому из пп. 9-14, в котором растворитель, применяемый в этапах е) и f), выбран из этилового спирта, ацетона, воды или их смесей.
16. Способ по любому из пп. 9-15, в котором при выполнении этапа f) в суспензию добавляют по меньшей мере один биоцид, предпочтительно выбранный из соли серебра или наночастиц серебра, наночастиц ZnO, соли меди или наночастиц меди или смесей перечисленных веществ.
2
2
17. Способ получения кальцинированного порошка легированного азотом TiO (TiO-N), где способ включает этапы a)-d) по п. 9.
2
2
18. Кальцинированный порошок TiO-N, получаемый способом по п. 17, в котором TiO-N включает по меньшей мере кристаллическую фазу брукита в количестве, составляющем от 10 до 99 мас.% в пересчете на массу порошка, и кристаллическую фазу рутила в количестве, составляющем от 25 до 90 мас.% в пересчете на массу порошка.
x
19. Применение суспензии наночастиц по любому из пп. 1-7 или наночастиц по п. 8 или кальцинированного порошка по п. 18 в качестве фотокатализатора, активируемого УФ и/или видимым светом, для удаления органических загрязняющих веществ из воздуха или воды, предпочтительно от NO, ЛОС и ЛОР, бактерий, плесени или пахучих веществ.
20. Применение суспензии наночастиц по любому из пп. 1-7 для нанесения в виде покрытия на пластмассовую, текстильную, нетканую, металлическую, стеклообразную или керамическую основу, предпочтительно выбранную из стекла, керамики, металла, текстильного материала, нетканого материала, бумаги, картона и пластмассового материала, где пластмассовый материал предпочтительно выбран из ПММА (полиметилметакрилата), ПА (полиамида), ПК (поликарбоната), ПМК (полимолочной кислоты), ПЭТ (полиэтилентерефталата), ПЭ (полиэтилена), ПВХ (поливинилхлорида) и ПС (полистирола).
2
21. Основа, на которую нанесено покрытие из наночастиц TiO-N по п. 8, где указанная основа предпочтительно представляет собой фильтр для очистки воздуха или воды.
2
2
22. Устройство для снижения концентрации веществ, загрязняющих воздух или воду, или система освещения, на всю или на часть поверхности которых нанесено покрытие из наночастиц TiO-N по п. 8, где указанное устройство включает источник УФ и/или видимого света и необязательно основу, на которую нанесено покрытие из наночастиц TiO-N по п. 8.
23. Устройство по п. 22, в котором указанная система освещения выбрана из светодиодной панели, прожектора, электрической лампочки или декоративного объекта, такого как потолочный светильник, лампа или люстра, и включает опору для одного или более осветительных элементов, которые могут быть размещены в виде цепочки или могут быть размещены иным образом, где указанные осветительные элементы имеют внутренние и/или внешние светорассеивающие поверхности, и предпочтительно систему вентиляции и/или распределения воздуха.