一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，涉及光催化技术领域，制备方法包括以下步骤：步骤一：制备含钛高炉渣粉体；步骤二：含钛高炉渣粉体和含硼化合物粉体混合制得混合粉体；步骤三：稳泡剂浸泡于去离子水中，搅拌制得溶液；步骤四：将促凝剂、异丁烯‑马来酸酐共聚物和混合粉体加入步骤三的溶液中，搅拌，制得硼掺杂含钛高炉渣浆料；步骤五：向浆料中加入发泡剂，搅拌，制得泡沫浆料；步骤六：将泡沫浆料注入模具中，原位固化，脱模，制得坯体；步骤七：坯体干燥，煅烧，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂；本发明专利技术制备工艺简单、成本低；其制品孔隙率高、孔径小、光催化降解性能好。

Preparation of boron doped porous ceramic photocatalyst for blast furnace slag containing titanium

【技术实现步骤摘要】
一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法
本专利技术涉及光催化
，具体涉及一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法。
技术介绍
现代工业的发展给人类带来巨大财富，但是也给环境带来了严重的污染。其中，水污染更为严重。随着我国纺织印染行业的快速发展，印染废水成为我国工业废水中重要的污染源之一，致使水资源严重恶化，严重危及人类的健康。近年来，我国印染废水的总排放量约为15亿吨/年。因此，如何提高废水的治理效率，并降低治理成本，已成为现代化发展的当务之急。含钛高炉渣是钒钛磁铁矿在采用高炉-转炉冶炼提取铁、钒资源过程中产生的一种工业副产物。据统计，当前我国含钛高炉渣堆放量超过7000万吨，且每年以300～400万吨的堆积量增加。与普通高炉渣相比，含钛高炉渣中二氧化钛的含量约为10～24％。钛是我国重要的战略资源，含钛高炉渣是我国特有的人造二次钛资源。大量含钛高炉渣的堆积，不仅浪费宝贵的钛资源，而且占用大量土地。若处理不当，会严重污染环境、破坏生态平衡。如何低成本、高附加值的全组分综合利用含钛高炉渣是当务之急。众所周知，二氧化钛具有优异的催化活性、无毒、化学稳定好等优点，在光催化处理染料废水领域得到了广泛的研究与应用。而含钛高炉渣中因含有约10～24％的二氧化钛，使其具有一定的光催化性能。因此，含钛高炉渣整体用作光催化材料成为高附加值、整体综合利用的一个研究热点。目前，常用的光催化剂有零维超细粉体、二维膜状或网状光催化材料及三维的气凝胶光催化材料。零维的光催化粉体虽然具有优异的光催化性能，但光催化降解后催化粉体分离回收困难，易造成二次污染；二维的膜状或网状光催化材料较零维粉体更易分离回收利用，但光催化能力有限；三维的气凝胶光催化材料，虽然是具有较多气孔的块体光催化材料，但其力学性能差，气孔结构脆弱，难以重复循环利用。因此，开发力学性能好、可重复循环利用的块体光催化材料是光催化领域的一个研究热点。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术的不足，提供了一种工艺简单、易于控制和成本低的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，采用该工艺制备的含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂具有孔隙率高、孔径小、光催化降解性能好、力学性能优异和产业化应用前景大。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将含钛高炉渣通过粉碎、振动磨、球磨和过筛制得含钛高炉渣粉体；步骤二：将80～99.8wt％所述的含钛高炉渣粉体和0.2～20wt％含硼化合物粉体混合均匀，制得混合粉体；步骤三：按稳泡剂:去离子水的质量比为(0.0005～0.01):1，将稳泡剂浸泡于去离子水中24～48h，搅拌制得溶液；步骤四：按促凝剂:异丁烯-马来酸酐共聚物:混合粉体:去离子水的质量比为(0.005～0.05):(0.002～0.02):(1～4):1，将促凝剂、异丁烯-马来酸酐共聚物和混合粉体加入步骤三制得的溶液中，搅拌5～30min，制得硼掺杂含钛高炉渣浆料；步骤五：按发泡剂:硼掺杂含钛高炉渣浆料的体积比为(0.004～0.02):1，向所述硼掺杂含钛高炉渣浆料中加入发泡剂，搅拌5～40min，制得泡沫浆料；步骤六：将所述泡沫浆料注入模具中，在0～60℃条件下原位固化12～48小时，脱模，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体；步骤七：将所述硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体在60～180℃干燥6～48h，然后在800～1400℃条件下煅烧l～6h，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂。优选地，所述含钛高炉渣中二氧化钛含量≥10％。优选地，所述含硼化合物为硼酸钠、硼酸钾、氧化硼、碳化硼、硼氢化钠、硼氢化钾中的一种，硼酸钠、硼酸钾、氧化硼、碳化硼、硼氢化钠、硼氢化钾为工业纯或为分析纯。优选地，所述稳泡剂为聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶、聚丙烯酰胺中的一种，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶、聚丙烯酰胺为工业纯或为分析纯。优选地，所述异丁烯-马来酸酐共聚物为工业纯。优选地，所述促凝剂为乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种，乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚为工业纯或为分析纯。优选地，所述发泡剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸三乙醇胺、工业发泡剂中的一种，十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸三乙醇胺、工业发泡剂为工业纯或为分析纯。由于采用上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：1、本专利技术对设备要求低，工艺简单、易于控制。2、本专利技术所用主要原料含钛高炉渣为工业固废，价格低廉，以含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂降解染料废水，实现“以废治废、变废为宝”。3、本专利技术所制备的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂，孔隙率高、孔径小、光催化效率高，力学性能优异，可重复循环利用。因此，本专利技术具有工艺简单、易于控制和成本低；用该方法制备的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂孔隙率高、孔径小、光催化效率高，力学性能优异、可重复循环利用和应用前景大。附图说明图1为本专利技术制备的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的SEM图(低倍)；图2为本专利技术制备的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂SEM图(高倍)。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：含钛高炉渣中二氧化钛含量≥10％。稳泡剂为聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶、聚丙烯酰胺中的一种，聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、明胶、聚丙烯酰胺为工业纯或为分析纯。异丁烯-马来酸酐共聚物为工业纯。发泡剂为十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸三乙醇胺、工业发泡剂中的一种，十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸三乙醇胺、工业发泡剂为工业纯或为分析纯。促凝剂为乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚中的一种，乙二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚为工业纯或为分析纯。实施例1：一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将含钛高炉渣通过粉碎、振动磨、球磨和过筛制得含钛高炉渣粉体；步骤二：将80wt％所述的含钛高炉渣粉体和20wt％硼酸钾粉体混合均匀，制得混合粉体；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：将含钛高炉渣通过粉碎、振动磨、球磨和过筛制得含钛高炉渣粉体；/n步骤二：将80～99.8wt％所述的含钛高炉渣粉体和0.2～20wt％含硼化合物粉体混合均匀，制得混合粉体；/n步骤三：按稳泡剂:去离子水的质量比为(0.0005～0.01):1，将稳泡剂浸泡于去离子水中24～48h，搅拌制得溶液；/n步骤四：按促凝剂:异丁烯-马来酸酐共聚物:混合粉体:去离子水的质量比为(0.005～0.05):(0.002～0.02):(1～4):1，将促凝剂、异丁烯-马来酸酐共聚物和混合粉体加入步骤三制得的溶液中，搅拌5～30min，制得硼掺杂含钛高炉渣浆料；/n步骤五：按发泡剂:硼掺杂含钛高炉渣浆料的体积比为(0.004～0.02):1，向所述硼掺杂含钛高炉渣浆料中加入发泡剂，搅拌5～40min，制得泡沫浆料；/n步骤六：将所述泡沫浆料注入模具中，在0～60℃条件下原位固化12～48小时，脱模，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体；/n步骤七：将所述硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体在60～180℃干燥6～48h，然后在800～1400℃条件下煅烧l～6h，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂。/n...

【技术特征摘要】
1.一种硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将含钛高炉渣通过粉碎、振动磨、球磨和过筛制得含钛高炉渣粉体；
步骤二：将80～99.8wt％所述的含钛高炉渣粉体和0.2～20wt％含硼化合物粉体混合均匀，制得混合粉体；
步骤三：按稳泡剂:去离子水的质量比为(0.0005～0.01):1，将稳泡剂浸泡于去离子水中24～48h，搅拌制得溶液；
步骤四：按促凝剂:异丁烯-马来酸酐共聚物:混合粉体:去离子水的质量比为(0.005～0.05):(0.002～0.02):(1～4):1，将促凝剂、异丁烯-马来酸酐共聚物和混合粉体加入步骤三制得的溶液中，搅拌5～30min，制得硼掺杂含钛高炉渣浆料；
步骤五：按发泡剂:硼掺杂含钛高炉渣浆料的体积比为(0.004～0.02):1，向所述硼掺杂含钛高炉渣浆料中加入发泡剂，搅拌5～40min，制得泡沫浆料；
步骤六：将所述泡沫浆料注入模具中，在0～60℃条件下原位固化12～48小时，脱模，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体；
步骤七：将所述硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂坯体在60～180℃干燥6～48h，然后在800～1400℃条件下煅烧l～6h，制得硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂。


2.根据权利要求1所述的硼掺杂含钛高炉渣多孔陶瓷光催化剂的制备方法，其特征在于，所述含钛高炉渣中二氧化钛含...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓先功，郝晶淼，殷加强，冉松林，邓海亮，陈翔，樊传刚，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34