[发明专利]钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料及其应用

说明书

本发明公开了一种钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料及其应用，属于光催化领域。本发明光催化材料以高钛型高炉渣为原料制备得到：将高钛型高炉渣与水混合，加入乙酸，得溶液A；将Co(NO₃)₂·6H₂O与水混合，得溶液B；将溶液B滴入溶液A中，调节体系pH至4～5，得悬浊液；悬浊液经干燥、研磨及煅烧，得钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料。本发明通过采用液相法，以含钛高炉渣为原料，Co(NO₃)₂·6H₂O为掺杂离子给体，制备Co掺杂含钛高炉渣的光催化剂，考察不同制备条件对催化剂晶体结构及大小的影响，用所制备的催化剂进行光催化分解有机物的研究，考察质量掺杂比、煅烧温度、煅烧时间等对光催化性能的影响。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，具体涉及一种以高钛型高炉渣为原料、钴掺杂的光催化材料。

背景技术

TiO₂由于光化学性质稳定、无毒、光催化效果好而受到广泛的关注。以纯TiO₂作为光催化材料已经在很多领域得到应用，光催化建材、空气净化剂、污水处理设备等都已经问世，但因纯TiO₂大批量使用成本过高使应用受到限制。

攀钢高炉渣既是一种工业废弃物，更是富含钛元素的二次资源。近几十年来，高钛型高炉渣资源利用主要是提取钛资源制备含钛化合物、含钛合金。高炉渣中TiO₂质量分数为 20～23％，各种元素都是稳定元素，利用它作为光催化降解剂是完全可能的。但直接利用高钛型高炉渣制备光催化材料，其光催化响应较弱，光催化降解率较低，不能满足各应用领域的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何以高钛型高炉渣为原料制备性能优异的光催化剂。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供了一种钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料，其由以下方法制备得到：

A、将高钛型高炉渣与水混合均匀，搅拌下加入乙酸，得溶液A；

B、将Co(NO₃)₂·6H₂O与水混合均匀，得溶液B；

C、将溶液B滴入溶液A中，滴加完毕，调节体系pH至4～5，搅拌后，再在水浴下剧烈搅拌，得悬浊液；

D、将悬浊液干燥，烘干固体研磨后，再经900℃以下煅烧，得钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤A中，所述高钛型高炉渣与水的质量比为1：4～1：6。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤A中，所述乙酸的浓度为 3～5mol/L。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，所述高钛型高炉渣与乙酸的质量体积比为1：0.5～0.8g/mL。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤C中，滴加完毕后，控制体系内Co和Ti的质量比为0.01～0.05：1。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤C中，采用硝酸调节pH；所述硝酸的浓度为1～1.5mol/L。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤C中，水浴前，所述搅拌的速度为30～40r/min，时间为1～2h。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，水浴时，所述剧烈搅拌的速度为 60～70r/min，时间为2～2.5h。

其中，上述所述的钴掺杂高钛型高炉渣光催化材料中，步骤C中，所述水浴的温度为 58～62℃。