CN102989457A - 一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法，属于光催化材料的制备方法，主要使用来源广泛的含二氧化钛的高炉渣，添加少量的过渡族金属或稀土化合物，通过原料熔化、氧化、磁选、溶解、分离、搅拌、干燥、焙烧工艺步骤，实现钛铁光催化剂的制备。本发明的产品具有光催化性能，不但可以用于污水处理，而且可以去除空气中的有害气体，如硫化物、氮化物等；还可以应用于医疗卫生等场所，起到杀菌除臭的作用，是新型的环保材料。本方法还可制作块体材料。
Description
技术领域
本发明属于一种光催化材料的制备方法，特别涉及一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法。
背景技术
通过光催化氧化还原效应降解有害污染物，无二次污染，是具有开发前途的绿色环保型催化技术。多种类型的多金属复合氧化物具有优良的氧化还原性能，并在化学反应中显示较高活性，其中钙钛矿ABO3复合氧化物、类钙钛矿A2BO4复合氧化物及尖晶石AB2O4复合氧化物是三种不同结构的新型半导体光催化材料，具有可见光利用率高、光催化效率高的特点。铁钛氧化物和锌铁氧化物在电极、气敏传感器、磁性材料、催化剂特别是用于催化分解二氧化碳等领域的应用越来越受到人们的关注，具有广阔的潜在应用前景。锌铁氧化物作为新型半导体光催化材料的研究已有报道，而废弃钛钢合金制备光催化材料的研究国内外尚未见报道。
发明内容
针对现有用纯二氧化钛作为光催化材料的成本高，及含二氧化钛的高炉渣不能利用的问题，本发明提供一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法。本发明的特点是使用目前产量巨大的废弃钛钢合金作为原料，经过熔化、氧化，再溶解分离后滴加碳酸钠沉淀，最后干燥、焙烧制成本发明的光催化材料。
本发明所用原料为：废弃钛钢合金、盐酸溶液、硝酸溶液、碳酸钠溶液。
一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法，具体制备的方法如下：
(1)把废弃钛钢置于高温炉中，在氧化气氛和0.3～0.6MPa条件下进行熔化、氧化；
(2)用磁选方法预选出金属铁；
(3)把氧化后的钛钢物质置于体积比为3∶1的盐酸和硝酸溶液中进行溶解，以金属离子计，溶液中钛、铁离子摩尔比为2∶1，残渣分离；
(4)往上述分离后的溶液中在搅拌状态下滴加碳酸钠，生成碳酸铁和碳酸钛；滴加过程中，应保持混合体系处于搅拌状态，防止生成沉淀物不均匀，搅拌的速度为1000～3000rm/min，滴加的速度为50～100滴/min；
(5)对沉淀物在105～110℃下干燥1～2小时，反复3～5遍；再在800～900℃焙烧5～6小时，高温下碳酸钛和碳酸铁失水转化为氧化钛和氧化铁，温度继续升高，铁原子进入氧化钛的晶格中，从而实现钛铁光催化剂的制备。
本发明制备的光催化材料的原料来源广泛，主要为废弃钛钢合金，这是一种冶金工业的废弃物，如不利用不但污染环境，而且也是资源的巨大浪费，本发明为一次性(整体)利用废弃钛钢合金这种废弃物寻找了一个无新的废气物、无新的污染，使废物增值、符合生态规律的合理有效的途径。
本发明的产品具有光催化性能，不但可以用于污水处理，而且可以去除空气中的有害气体，如硫化物、氮化物等；还可以应用于医疗卫生等场所，起到杀菌除臭的作用，是新型的环保材料。本方法还可制作块体材料。
具体实施方式
实例1
按照本发明提供的工艺方法制备出一种光催化材料：把废弃钛钢置于高温炉中，在氧化气氛和0.3MPa条件下进行熔化、氧化；用磁选方法预选出金属铁；把氧化后的钛钢物质置于体积比为3∶1的盐酸和硝酸溶液中进行溶解，以金属离子计，溶液中钛、铁离子摩尔比为2∶1，残渣分离；往上述分离后的溶液中在搅拌状态下滴加碳酸钠，生成碳酸铁和碳酸钛；滴加过程中，应保持混合体系处于搅拌状态，防止生成沉淀物不均匀，搅拌的速度为1000rm/min，滴加的速度为50滴/min；对沉淀物在105℃下干燥1小时，反复3遍；再在800℃焙烧5小时，高温下碳酸钛和碳酸铁失水转化为氧化钛和氧化铁，温度继续升高，铁原子进入氧化钛的晶格中，从而实现钛铁光催化剂的制备。
实例2
按照本发明提供的工艺方法制备出一种光催化材料：把废弃钛钢置于高温炉中，在氧化气氛和0.5MPa条件下进行熔化、氧化；用磁选方法预选出金属铁；把氧化后的钛钢物质置于体积比为3∶1的盐酸和硝酸溶液中进行溶解，以金属离子计，溶液中钛、铁离子摩尔比为2∶1，残渣分离；往上述分离后的溶液中在搅拌状态下滴加碳酸钠，生成碳酸铁和碳酸钛；滴加过程中，应保持混合体系处于搅拌状态，防止生成沉淀物不均匀，搅拌的速度为2000rm/min，滴加的速度为80滴/min；对沉淀物在107℃下干燥1.5小时，反复4遍；再在850℃焙烧5.5小时，高温下碳酸钛和碳酸铁失水转化为氧化钛和氧化铁，温度继续升高，铁原子进入氧化钛的晶格中，从而实现钛铁光催化剂的制备。
实例3
按照本发明提供的工艺方法制备出一种光催化材料：把废弃钛钢置于高温炉中，在氧化气氛和0.6MPa条件下进行熔化、氧化；用磁选方法预选出金属铁；把氧化后的钛钢物质置于体积比为3∶1的盐酸和硝酸溶液中进行溶解，以金属离子计，溶液中钛、铁离子摩尔比为2∶1，残渣分离；往上述分离后的溶液中在搅拌状态下滴加碳酸钠，生成碳酸铁和碳酸钛；滴加过程中，应保持混合体系处于搅拌状态，防止生成沉淀物不均匀，搅拌的速度为3000rm/min，滴加的速度为100滴/min；对沉淀物在110℃下干燥2小时，反复5遍；再在900℃焙烧6小时，高温下碳酸钛和碳酸铁失水转化为氧化钛和氧化铁，温度继续升高，铁原子进入氧化钛的晶格中，从而实现钛铁光催化剂的制备。
Claims (1)
1.一种废弃钛钢合金制备光催化材料的方法，其特征在于：
(1)把废弃钛钢置于高温炉中，在氧化气氛和0.3～0.6MPa条件下进行熔化、氧化；
(2)用磁选方法预选出金属铁；
(3)把氧化后的钛钢物质置于体积比为3∶1的盐酸和硝酸溶液中进行溶解，以金属离子计，溶液中钛、铁离子摩尔比为2∶1，残渣分离；
(4)往上述分离后的溶液中在搅拌状态下滴加碳酸钠，生成碳酸铁和碳酸钛；滴加过程中，应保持混合体系处于搅拌状态，防止生成沉淀物不均匀，搅拌的速度为1000～3000rm/min，滴加的速度为50～100滴/min；
(5)对沉淀物在105～110℃下干燥1～2小时，反复3～5遍；再在800～900℃焙烧5～6小时，高温下碳酸钛和碳酸铁失水转化为氧化钛和氧化铁，温度继续升高，铁原子进入氧化钛的晶格中，从而实现钛铁光催化剂的制备。
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