專利名稱：一種利用強磁場改性高鈦渣制備光催化材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及光催化材料的制備，具體涉及一種利用強磁場改性高鈦渣制備光催化材料的方法。
背景技術(shù)：
1972年日本的Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)受光輻射的TiO2表面能夠發(fā)生水的持續(xù)氧化還原反應(yīng)(請參考Fujishima A，Honda K.Photocatalysis of water at a semiconductorelectrode[J]，Nature，1972，238(5358)37-38)，1976年S.N.Frank等將半導(dǎo)體材料用于光催化降解污染物(請參考Frank S.N，Bard A.J.Heterogeneous photcatalytic oxidation of cyanideion in aqueous solutions at TiO2powder[J]，J.Am.Chem.Soc.，1977，99(1)303-304)，自此半導(dǎo)體多相光催化反應(yīng)得到了深入廣泛的研究。研究表明半導(dǎo)體的光催化作用是半導(dǎo)體在可見光或紫外光作用下產(chǎn)生電子一空穴對，而吸附在半導(dǎo)體表面的O2、H2O及污染物分子接受光生電子或空穴，發(fā)生一系列氧化還原反應(yīng)，使有毒污染物得以降解成無毒或毒性較小的物質(zhì)，從而形成光催化降解過程。目前廣泛研究的半導(dǎo)體光催化劑有TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PBs、SnO2、In2O3、ZnS、SrTiO3、SiO2等十幾種。這些半導(dǎo)體氧化物均具有一定的光催化活性，但其中大部分易發(fā)生化學(xué)或光化學(xué)腐蝕。TiO2具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性、并且無毒、不會造成二次污染，另外它還具有氧化能力強、催化活性高等特點，是良好的抗菌材料，但是純TiO2成本高。
如能用高鈦渣代替純二氧化鈦作為光催化材料，可以充分利用我國的礦產(chǎn)資源，不但降低光催化材料的成本，而且為我國大量的高鈦渣提供了合理用于環(huán)境治理利用途徑。
發(fā)明內(nèi)容
針對目前TiO2光催化材料制備方法及高鈦渣利用方法的不足之處，本發(fā)明提供一種利用強磁場改性高鈦渣制備光催化材料的方法。
本發(fā)明所提供的光催化材料采用高鈦渣經(jīng)過粉碎、焙燒、高強磁場活化改性而成。
所述高鈦渣，含鈦量以TiO2計，按重量百分比TiO2≥87.67％。
本發(fā)明所提供的光催化材料的制備及改性方法，工藝步驟如下1、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機球磨至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在400～1200℃溫度下，恒溫焙燒活化1～3小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在模具里單向壓成型后，放在坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里升磁，磁場強度為1～12T，將溫度升至750～900℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性0.5～1.5小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
經(jīng)上述工藝處理，含鈦渣中的鈦轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄獯呋钚缘牟牧稀?br>
本發(fā)明提供的光催化材料以高鈦渣為原料，經(jīng)過簡單的球磨粉碎和焙燒、高強磁場等活化工藝制備而成，成本低，可廣泛用于建材、環(huán)保、化工等領(lǐng)域，而且能夠更加有效地開發(fā)利用我國有限的鈦資源，具有非常重大的經(jīng)濟意義。
附圖為高鈦渣的X射線衍射圖譜。
具體實施例方式
實施采用的高鈦渣來自于錦州鐵合金廠。表1為高鈦渣的化學(xué)組成。
表1高鈦渣的化學(xué)組成(重量％)
實施例11、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在800℃溫度下，恒溫焙燒活化2小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為6T，將溫度升至800℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性1小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
分別將制備的高鈦渣粉0.5g及100ml初始濃度為5mg/l的亞甲基藍溶液加入反應(yīng)器中，在300μW/cm2波長分別為254nm和365nm的紫外光照射下，降解60min后，靜置30min，取上層清液，再離心30min，測量溶液的吸光度三次，分別計算其降解率并最終計算平均降解率。實施結(jié)果表明平均降解率分別達到43.20％和20.16％，比未經(jīng)焙燒處理過的原始渣對于甲基藍溶液的降解率(29.70％和12.96％)分別提高了13.50％和7.20％。
實施例21、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在1200℃溫度下，恒溫焙燒活化1小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為6T，將溫度升至900℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性0.5小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
實施例31、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在400℃溫度下，恒溫焙燒活化3小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為6T，將溫度升至750℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性1.5小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
實施例41、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在800℃溫度下，恒溫焙燒活化2小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為4T，將溫度升至800℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性1小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
實施例51、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在800℃溫度下，恒溫焙燒活化2小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為1T，將溫度升至800℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性1小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
實施例61、球磨將高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，此時粒度可達幾百微米。然后再經(jīng)光輥球磨機磨200小時左右，至其平均粒度達到5微米以下。
2、焙燒將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在800℃溫度下，恒溫焙燒活化2小時，將高鈦渣自然冷卻至室溫后放入瑪瑙研缽內(nèi)手工磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下。
3、高強磁場活化改性將上述高鈦渣粉用壓樣機在φ8的模具里單向壓成型后，放在φ10的坩堝里。然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里(JMTD-12Tφ100mm)升磁，磁場強度為12T，將溫度升至800℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性1小時，降磁至0T。自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
權(quán)利要求
1.一種利用強磁場改性高鈦渣制備光催化材料的方法，其特征在于工藝步驟如下①球磨，將含鈦量以TiO2計、按重量百分比TiO2≥87.67％的高鈦渣先經(jīng)手工砸碎，在制樣機上將其進一步粉碎，然后再經(jīng)光輥球磨機球磨至其平均粒度達到5微米以下；②焙燒，將球磨好的高鈦渣放入馬弗爐內(nèi)，在400～1200℃溫度下，恒溫焙燒活化1～3小時，自然冷卻至室溫后將高鈦渣磨成細(xì)粉，平均粒度達到5微米以下；③高強磁場活化改性，將上述高鈦渣粉用壓樣機在模具里單向壓成型后，放在坩堝里，然后將坩堝放在超導(dǎo)強磁場系統(tǒng)里升磁，磁場強度為1～12T，將溫度升至750～900℃，在該磁場條件和溫度條件下活化改性0.5～1.5小時，降磁至0T，自然冷卻至室溫后將活化改性后的高鈦渣研磨成粉，其平均粒度達到5微米以下。
全文摘要
一種利用強磁場改性高鈦渣制備光催化材料的方法，將TiO
文檔編號C01G23/00GK1883789SQ20061004717
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者薛向欣, 劉卯, 楊合, 段培寧, 姜濤 申請人:東北大學(xué)