[发明专利]一种利用废旧碱性电池制备复合纳米磁性光催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧碱性电池制备复合纳米磁性光催化剂的方法，具体为：将分拆的废旧碱性电池负、正极电极材料粉碎，将负极电极材料进行微生物浸提，得到制备铁氧体的准备液A，将准备液A进行水热合成反应，得到Mn_xZn_1‑xFe₂O₄铁氧体固体粉末前驱体D，将正极电极材料进行化学浸提，得到掺锰氧化锌材料前驱体E，将Mn_xZn_1‑xFe₂O₄铁氧体固体粉末前驱体D与掺锰氧化锌材料前驱体E进行共沉淀反应，得到Mn_xZn_1‑xFe₂O₄@Zn_0.9Mn_0.1O纳米磁性光催化剂。本发明方法简单、高效且绿色环保，实现了废电池高附加值资源化的利用。

技术领域

本发明属于光催化剂材料制备方法技术领域，具体涉及一种利用废旧碱性电池制备复合纳米磁性光催化剂的方法。

背景技术

半导体纳米颗粒在紫外或太阳光下可催化降解有机污染物，其中ZnO具有宽带隙(3.4eV)、较好的生物相容性和易于制备而得到了广泛关注，但存在可见光利用效率低、纯相ZnO电子空穴对复合快及回收难等问题，限制了其使用。研究发现，尖晶石铁氧体具有比ZnO更窄的带隙，在2eV左右甚至更低，是一类潜在的可见光光催化磁性材料，因其光催化转化效率较差，纯相较少而直接用于光催化。在ZnO晶格中适当掺杂其他金属元素可以使其适合可见光吸收，相比于纯相，复合体异质结则可有效抑制光生电子和空穴的再次结合，提升光催化效率并具有更多的调变、改性的可能，可见构建新型铁氧体/氧化锌纳米复合结构是赋予材料新特性、提升其催化活性的有效途径。在废旧碱性电池中含有大量的Zn、Mn和Fe，可作为制备原料加以利用制备纳米光催化材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用废旧碱性电池制备复合纳米磁性光催化剂的方法，具有可见光利用效率高且易于磁分离回收的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种利用废旧碱性电池制备复合纳米磁性光催化剂的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将废旧碱性电池的正极和负极电池材料进行分拆，再将正极和负极电池材料分别进行机械破碎，并进行筛分，得到正极电极粉末和负极电极粉末；

步骤2，配制生物浸提培溶液，并进行菌株培养；

步骤3，将步骤1得到的负极电极粉末加入到经步骤2处理的生物浸提培养溶液中进行生物浸提，定期取样对生物浸提溶液中的锰离子、锌离子和铁离子的浓度进行监测，浸提结束后，再根据监测的浓度，向生物浸提溶液中添加锌离子、锰离子或铁离子中的一种或几种进行离子浓度调整，得到制备Mn_xZn_1-xFe₂O₄的准备液A；

步骤4，将步骤3得到的制备Mn_xZn_1-xFe₂O₄的准备液A以10℃/min的升温速率升温至45℃～55℃，并加入NaOH溶液调节pH值，得到混合液B；

步骤5，将步骤4得到的混合液B进行加热处理、连续搅拌，待混合液B呈黑色稠糊状，停止搅拌，将混合液B移至水热高压釜中进行热水合成反应，得到半成品液C，将半成品液C依次经离心、洗涤、烘干及研磨处理，得到Mn_xZn_1-xFe₂O₄铁氧体固体粉末前驱体D；

步骤6，将步骤1中得到正极电极粉末加入到盐酸中进行化学浸提，定期监测锌离子和锰离子的浓度，再根据监测的浓度，向浸提溶液中添加锌离子或锰离子进行离子浓度调整，得到Zn_0.9Mn_0.1O液体前驱体E；