[发明专利]一种钒钛工业废渣制备光触媒纳米材料的方法及产品

说明书

本发明涉及一种钒钛工业废渣制备光触媒纳米材料的方法及产品，属于光触媒材料技术领域，该方法以钒钛工业废渣为原料，将原料通过水热法在强碱溶液中进行纳米化，然后在酸溶液中进行离子置换，再通过结晶化反应，最后除杂，即制得光触媒纳米材料。该光触媒纳米材料具有近全光谱(300‑800nm)的光吸收特性，良好的光触媒活性和稳定性，相比于常规P25二氧化钛(平均粒径为25纳米的锐钛矿晶和金红石晶混合相的二氧化钛)，该光触媒纳米材料将光催化活性提高了3.8倍。本发明制备方法简单，易操作且产率高，将钒钛工业废渣的综合利用率提高约80％，不但节约能耗，还可以降低成本，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于光触媒材料技术领域，具体涉及一种钒钛工业废渣制备光触媒纳米材料的方法及产品。

背景技术

在化学中，光触媒指的是能够加速光化学反应的催化剂。当光照射到光触媒材料上，光触媒材料价带上的电子跃迁到导带，而在价带上形成空穴，电子和空穴分别具有强的还原性和氧化性，可使光触媒表面吸附物质发生氧化还原反应，将光能转化为化学能。在光化学反应中，光触媒材料不会发生消耗，可持续使用。光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、挥发性有机物等污染物，并具有高效广泛的消毒性能，能杀死细菌并将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。

光触媒材料主要有二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁、钛酸锶等，其中以二氧化钛最具有代表性，二氧化钛光触媒应用也更为广泛。二氧化钛具有物理化学性质稳定、无毒、热稳定、最佳白度等特点，但是其有制备成本较高、可见光吸收低等不足之处。二氧化钛仅能吸收占太阳光能量4-5％的紫外光，而约50％的可见光无法利用，损失大部分太阳光的能量。

钒钛工业废渣是钒钛磁铁矿冶炼后经空冷或水淬形成的冶炼渣，渣中含有可回收利用的钛、钒和铁等元素及其氧化物，其中钛含量(以二氧化钛计)12％以上。钒钛工业废渣中的钒钛资源无法回收，每年300多万吨废渣只能堆积在山谷之中，累计已近亿吨，其大量堆放不仅占用土地，还会污染自然环境。当前，钒钛工业废渣已经得到进一步综合利用，如制成陶瓷、水泥、矿渣砂、彩色路面砖等建筑材料。但是，上述综合利用方式并未有效利用钒钛工业废渣中各种元素。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钒钛工业废渣制备光触媒纳米材料的方法；目的之二在于提供一种由钒钛工业废渣制备的光触媒纳米材料。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种钒钛工业废渣制备光触媒纳米材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钒钛工业废渣进行球磨，获得钒钛工业废渣粉体；

(2)将步骤(1)中获得的钒钛工业废渣粉体加入含有pH值为13.5-15.0的碱溶液的反应釜内，在180-240℃下反应24-72h；所述步骤(1)中获得的钒钛工业废渣粉体与所述碱溶液的质量体积比为1:60-3:50；

(3)按质量体积比1:500-1:100将经步骤(2)处理后的钒钛工业废渣粉体加入pH值为-0.5-1.0的酸溶液中静置10-48h后洗涤；

(4)将经步骤(3)处理后的钒钛工业废渣粉体加入含有水的反应釜内，在180-240℃下反应24-72h；所述经步骤(3)处理后的钒钛工业废渣粉体与所述水的质量体积比为1:60-3:50；

(5)按质量体积比1:500-1:100将经步骤(4)处理后的钒钛工业废渣粉体加入pH值为0.3-1.0的酸溶液中于室温下搅拌5-12h，过滤即可；

步骤(2)-步骤(5)中，所述质量体积比的单位为g:mL。

优选的，步骤(1)中，所述钒钛工业废渣粉体的粒径为100nm-5μm。