MATERIALES COMPUESTOS FOTOCATALÍTICOS BASADOS EN DIÓXIDO DE TITANIO Y SUS PRODUCTOS DERIVADOS SOBRE UN SOPORTE DE METACAOLÍN.

Uso de un material compuesto para la preparación de aglutinantes hidráulicos,

productos premezclados secos, composiciones cementosas o productos cementosos con actividad fotocatalítica, comprendiendo dicho compuesto dióxido de titanio unido a un soporte de metacaolín mediante tratamiento térmico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/067728.

Solicitante: ITALCEMENTI S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA G. CAMOZZI, 124 24121 BERGAMO ITALIA.

Inventor/es: CASSAR, LUIGI, ANCORA,Renato, BORSA,Massimo.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 17 de Diciembre de 2008.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D53/88B
  • B01J21/06T
  • B01J21/16 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01J PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS, QUIMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS (procedimientos o aparatos para usos específicos, ver las clases correspondientes a los procedimientos o al equipo, p. ej. F26B 3/08). › B01J 21/00 Catalizadores que contienen los elementos, los óxidos o los hidróxidos de magnesio, de boro, de aluminio, de carbono, de silicio, de titanio, de zirconio o de hafnio. › Arcillas u otros silicatos minerales.
  • B01J35/00D
  • B01J35/00D6
  • B01J37/00B
  • C04B14/30G
  • C04B20/10F4
  • C04B28/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 28/00 Composiciones para morteros, hormigón o piedra artificial que contienen ligantes inorgánicos o que contienen el producto de reacción de un ligante inorgánico y un ligante orgánico, p. ej. que contienen cemento de policarboxilatos. › que contienen cementos hidráulicos distintos que los de sulfato de calcio.
  • C09C1/36D
  • C09C1/36D6

Clasificación PCT:

  • B01J35/00 B01J […] › Catalizadores en general, caracterizados por su forma o propiedades físicas.
  • C04B14/30 C04B […] › C04B 14/00 Empleo de materias inorgánicas como cargas, p. ej. pigmentos, para morteros, hormigón o piedra artificial; Tratamiento de materias inorgánicas especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón o piedra artificial (elementos de armadura para la construcción   E04C 5/00). › Oxidos distintos de la sílice.
  • C04B20/10 C04B […] › C04B 20/00 Empleo de materias como cargas para morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00 y caracterizadas por la forma o distribución de los granos; Tratamiento de materias especialmente adaptado para reforzar sus propiedades de carga en los morteros, hormigón o piedra artificial previsto en más de un grupo del C04B 14/00 - C04B 18/00; Materiales expandidos o desfibrados (elementos de armadura   E04C 5/00). › Revestimiento o impregnación.
  • C09C1/36 C […] › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Compuestos de titanio.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania, Bosnia y Herzegovina, Bulgaria, República Checa, Estonia, Croacia, Hungría, Islandia, Noruega, Polonia, Eslovaquia, Turquía, Malta, Serbia.

PDF original: ES-2371522_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Materiales compuestos fotocatalíticos basados en dióxido de titanio y sus productos derivados sobre un soporte de metacaolín Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a nuevos materiales compuestos fotocatalíticos y sus productos derivados, que comprenden dióxido de titanio sobre un soporte de metacaolín. Técnica antecedente [0002] El dióxido de titanio, en su forma cristalina anatasa, es un agente fotocatalítico conocido. En presencia de luz y humedad ambiente, cataliza la oxidación de diversos contaminantes presentes en la atmósfera, favoreciendo el proceso de degradación y eliminación. [0003] En el campo de la construcción se conocen convencionalmente los productos de cemento, que contienen dióxido de titanio a granel o como capas de recubrimiento de superficie (documentos PCT/EP9704008, EP885857, EP1196359). [0004] La acción fotocatalítica del dióxido de titanio protege los productos de hormigón del cambio de color causado por los contaminantes medioambientales. Además, los edificios construidos con estos productos tienen un aspecto mucho más agradable, debido a la duración permanente del color original, sin la necesidad de ciclos frecuentes de limpieza de la superficie. El dióxido de titanio también se usa en pinturas, pastas, u otras composiciones de recubrimiento para su aplicación en edificios preexistentes, para preservar el color original. (documento MI2007A001508). [0005] También existen productos de pavimentación vial urbana que contienen dióxido de titanio, tales como adoquines, productos para el afirmado de carreteras, etc. (documentos PCT/EP2004/0015, PCT/EP2005/0529). Estos productos se usan predominantemente para reducir los contaminantes del tráfico urbano (N-óxidos, hidrocarburos, etc.): estas sustancias se absorben en la superficie porosa del producto y se oxidan para formar componentes no volátiles, que puede arrastrar el agua de lluvia. [0006] Aunque los productos de hormigón mencionados anteriormente han demostrado ser eficaces para el objetivo en cuestión, se lleva a cabo una búsqueda continua y constante para identificar nuevas composiciones y productos con mayor capacidad fotocatalítica, o con la misma capacidad, pero con un contenido menor de fotocatalizador. [0007] Esto último es particularmente importante en el sector del hormigón, que se caracteriza por el uso de enormes cantidades de productos que tienen una relación coste/peso muy baja: para estos productos, la adición de aditivos químicos finos, tales como dióxido de titanio, conduce a un incremento muy alto del precio. Esto explica la importancia de mantener un alto nivel de efectos fotocatalíticos, mientras se usen menores cantidades de fotocatalizador. [0008] En todos los productos mencionados anteriormente, no existe una interacción específica entre la fotocatálisis y los elementos de soporte, los productos a granel mencionados anteriormente se obtienen por medio de un proceso sencillo de mezcla física de los diversos componentes, mientras que los productos recubiertos se obtienen a través de la estratificación del fotocatalizador en un soporte preexistente. En ambos casos, la relación entre los dos componentes es la de adyacencia. [0009] En el sector de los productos fotocatalíticos, así como en el del cemento, también se conoce el uso de otros materiales inorgánicos inertes, tales como arcilla, caolín, etc. Por ejemplo, la patente KR-A-20010074099 describe un ladrillo fotocatalítico basado en arcilla, caolín y grafito (AI2Si2O5 (OH)4), cubierto con una capa superficial de óxido de titanio. La patente CN-A-1696228 describe una pintura que contiene nanopartículas de dióxido de titanio dopado, caolín, wallastonita, carbonato de calcio y otros componentes. Sumario [0010] Un primer objetivo de la presente invención es proporcionar un nuevo material compuesto fotocatalítico, adecuado para obtener aglutinantes y productos derivados con alta eficacia fotocatalítica, mientras se usen pequeñas cantidades de fotocatalizador. La invención también tiene por objeto proporcionar un material compuesto del tipo mencionado anteriormente, en el que el fotocatalizador esté unido de una manera fuerte y estable a un material de soporte. Un objetivo adicional de la invención es proporcionar materiales compuestos y productos derivados, que sean activos no sólo para la reactividad en superficies, sino también a granel, en otras palabras, también dentro de las capas, no en la superficie. Estos y otros objetivos se logran por medio de nuevos compuestos fotocatalíticos y sus productos derivados (aglutinantes, productos premezclados secos, composiciones cementosas, y productos fabricados acabados) de acuerdo con la presente invención, que comprenden dióxido de titanio sobre un 2 E08864827 10-11-2011   soporte de metacaolín; la invención también incluye el método para obtener estos productos y su uso industrial. En comparación con los productos conocidos del sector, el material compuesto de acuerdo la invención proporciona aglutinantes fotocatalíticos de alta eficacia, a pesar de que contienen una pequeña cantidad de fotocatalizador, generalmente menor que las cantidades utilizadas en la técnica anterior conocida. [0011] En el material compuesto, objeto de esta invención, el dióxido de titanio se une al soporte de metacaolín de una manera estable y una forma física característica. Descripción de las figuras adjuntas [0012] - La figura 1 es una foto tomada con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que muestra granos de cristal de TiO2 sobre un soporte de alúmina. - La figura 2 es una foto tomada con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que muestra granos de cristal de TiO2 sobre un soporte de caolín; - La figura 3 es una foto tomada con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que muestra granos de cristal TiO2 sobre un soporte de aluminio de acuerdo con la invención. - Las figuras 4 y 5 son fotos tomadas con un microscopio electrónico de barrido (SEM), que muestran granos de cristal de TiO2 sobre un soporte de caolín; (en una relación de peso 50/50), de acuerdo con la invención. Descripción detallada [0013] El compuesto fotocatalítico de la presente invención comprende dióxido de titanio, como un agente fotocatalizador, sobre un soporte de metacaolín. [0014] El dióxido de titanio (denominado también en el presente documento como TiO2) se usa preferentemente en su forma cristalina anatasa. En el TiO2 que se usa en el presente documento, esta forma está presente en una forma prevalente o exclusiva: el término "prevalente" se refiere al TiO2 en su forma anatasa para al menos el 50% del peso en relación con el TiO2 total; los términos "exclusivo" o "total" se refieren al 100%; en una realización particularmente preferida de la invención, dicho porcentaje de anatasa es de al menos el 90%. Las partículas de dióxido de titanio tienen una superficie específica BET preferentemente entre 5 y 350 m 2 /g y, más concretamente, entre 100 y 300 m 2 /g. [0015] El metacaolín que se usa como un soporte (AI2O32SiO2) es la forma deshidroxilada del mineral de arcilla caolinita, obtenido comúnmente por calcinación; el metacaolín está disponible en el mercado (por ejemplo: véase el producto METASTAR501 usado en los experimentos del presente documento, que tiene una superficie específica BET de 12,6 m 2 /g). [0016] En la presente descripción, el término "fotocatalítico" se refiere a las propiedades del producto en cuestión que, en presencia de luz y aire, es capaz de catalizar una reacción de descomposición de uno o varios contaminantes presentes en el medioambiente, ya sean estos inorgánicos u orgánicos; siendo ejemplos de estos contaminantes: policondensados aromáticos, aldehídos, hollín de concentración PM10, óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). [0017] Preferentemente, el 50% del peso de los materiales compuestos de acuerdo con la invención está compuesto de dióxido de titanio y el 50% restante del soporte de metacaolín. Sin embargo, la invención incluye cualquier otra relación entre estos dos componentes. El material compuesto de dióxido de titanio/metacaolín está presente "a granel", en otras palabras, se añade "a granel", al hormigón, de una manera para que no sólo se distribuya en la superficie del hormigón, sino también a través de las capas internas profundas. [0018] El compuesto puede usarse en la elaboración de productos derivados, tales como aglutinantes, productos premezclados secos y composiciones cementosas listas para usar (particularmente pasta, mezclas de argamasa u hormigón), y como tal, cada uno de estos productos comprende una realización específica de la invención. [0019] El aglutinante de acuerdo con la invención comprende el material compuesto mencionado anteriormente mezclado con un aglutinante hidráulico adecuado. En el aglutinante de acuerdo con la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de un material compuesto para la preparación de aglutinantes hidráulicos, productos premezclados secos, composiciones cementosas o productos cementosos con actividad fotocatalítica, comprendiendo dicho compuesto dióxido de titanio unido a un soporte de metacaolín mediante tratamiento térmico. 2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho material compuesto comprende un 50% en peso de dióxido de titanio y un 50% en peso de metacaolín. 3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un 20% en peso de dióxido de titanio y un 80% en peso de metacaolín. 4. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho material compuesto comprende un 30% en peso de dióxido de titanio y un 70% en peso de metacaolín. 5. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que en dicho material compuesto el dióxido de titanio predomina en la forma cristalográfica anatasa. 6. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, en el que el dióxido de titanio tiene una superficie específica BET entre 5 y 350 m 2 /g. 7. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha composición de cemento es una pasta. 8. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha composición de cemento es una argamasa. 9. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha composición de cemento es un hormigón. 10. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura entre 300 ºC y 700 ºC. 11. Uso de acuerdo con la reivindicación 10, en el que dicho tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura entre 350 y 650 ºC: 12. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 y 10, en el que dicho tratamiento térmico se lleva a cabo entre 1 y 5 horas. 13. Un aglutinante fotocatalítico, que comprende un compuesto de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en una mezcla con un aglutinante hidráulico. 14. El aglutinante de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que comprende entre el 0,1 y el 10% en peso de dióxido de titanio. 15. El aglutinante de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que comprende entre el 0,1 y el 4% en peso de dióxido de titanio. 16. El aglutinante de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que comprende el 3,3% en peso de TiO2. 17. El aglutinante de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado por que el aglutinante hidráulico es un cemento o una cal. 18. Un producto premezclado seco, caracterizado por que comprende el aglutinante de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 13 a 17, agregados y aditivos de cemento. 19. Una composición cementosa que comprende un compuesto fotocatalítico de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores. 20. La composición de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizada por que es una pasta, una argamasa o un hormigón. 21. Un método para la preparación de un material compuesto de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende la etapa de proporcionar un contacto recíproco entre metacaolín y dióxido de titanio o uno de sus precursores. 22. El método de acuerdo con la reivindicación 21, caracterizado por que el producto obtenido a partir de dicho contacto, se somete a un tratamiento térmico a una temperatura entre 300 ºC y 700 ºC, durante un periodo de tiempo entre 1 y 5 horas. 9 E08864827 10-11-2011   23. Un producto de cemento fotocatalítico obtenido a partir de una composición de cemento, de acuerdo con la reivindicación 19. 24. Un producto de acuerdo con la reivindicación 23, elegido entre elementos arquitectónicos, adoquines lisos, productos de afirmado de carreteras, techos de bóvedas túneles o garajes, adoquines redondos, bloques, ladrillos, fuentes, bancos para sentarse, y elementos monumentales. 25. Un método para la reducción de contaminantes presentes en el entorno, caracterizado por la exposición de dicho entorno, en presencia de luz y aire, a uno o más productos, de acuerdo con las reivindicaciones 23 y 24. 26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dichos contaminantes se eligen entre policondensados aromáticos, aldehídos, hollín de concentración PM10, óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). E08864827 10-11-2011   11 E08864827 10-11-2011   12 E08864827 10-11-2011

 

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