[发明专利]一种利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法及产品

说明书

本发明提供了一种利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法及产品。废弃水泥为水泥的水化产物，该方法包括以下步骤：将废弃水泥粉末进行灼烧并冷却，然后将灼烧后的废弃水泥粉末与可作为吸水剂的固体铵盐混匀，然后加入浓酸混匀后加热蒸干并洗涤以制备纳米二氧化硅。制备所得纳米硅材料具有大的比表面积、多级孔结构，有望应用在环境修复和能量储存等领域。该方法简单、高效、成本低，制备周期短，有利于纳米硅的规模化制备。本发明为废弃水泥的资源化利用提供了新方法，又为纳米硅材料的制备提供了新思路。

技术领域

本发明涉及无机纳米硅材料制备及固废资源综合利用领域，且特别涉及一种利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法及产品。

背景技术

水泥作为人类活动中生产和使用最多的工程材料，被广泛应用于建筑、桥梁、道路等方面，为人类社会的发展和福利做出了巨大贡献。同时，水泥的广泛使用也产生了大量的废弃水泥。有数据显示，预计到2020年我国产生的废弃水泥量将达到20亿吨。如果对废弃水泥处置不当，不仅会对环境造成影响，而且是对资源的浪费。目前，废弃水泥的处理处置主要是填埋或者回收再利用。例如，使用废弃水泥为原料，采用一定的工艺来制备再生集料或再生水泥，但目前废弃水泥的再生利用率较低。目前废弃水泥处理处置方法较少，现有方法制备的衍生材料附加值不高，因此，进一步开发废弃水泥的资源化利用方法仍然十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法及产品，以解决利用废弃水泥制备的衍生材料附加值不高的问题。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法，废弃水泥为水泥的水化产物，包括以下步骤：将废弃水泥粉末进行灼烧并冷却，然后将灼烧后的废弃水泥粉末与可作为吸水剂的固体铵盐混匀，然后加入浓酸混匀后加热蒸干并洗涤以制备纳米二氧化硅。

本发明还提供了上述方法制备得到的产品。

本发明实施例的利用废弃水泥制备纳米硅材料的方法及产品的有益效果是：以废弃水泥为原料，先灼烧，然后选择性酸洗、脱水得到纳米二氧化硅，然后经过金属热还原和再酸洗，可制备纳米硅材料。制备所得纳米硅材料具有大的比表面积、多级孔结构，有望应用在环境修复和能量储存等领域。该方法简单、高效、成本低，制备周期短，原材料选择范围大，有利于纳米硅的规模化制备，很容易实现工业化推广和应用。

本发明的方法制备的纳米硅材料具有大的比表面积(最高可达约110m²/g)和孔体积(最高可达约0.64cm³/g)、多级孔结构(介孔和大孔)，有望应用在环境修复和能量储存等领域。

本发明的方法可以变废为宝，为废弃水泥的资源化利用提供了新方法，又为纳米硅材料的制备提供了新思路。

附图说明

图1是实施例1制备得到的纳米二氧化硅的X射线衍射图。

图2是实施例1制备得到的纳米二氧化硅的扫描电子显微镜图。

图3是实施例1制备得到的纳米硅材料的X射线衍射图。

图4是实施例1制备得到的纳米硅材料的Si 2p高分辨X射线荧光光谱图。

图5是实施例1制备得到的纳米硅材料的扫描电子显微镜图。

图6是实施例1制备得到的纳米硅材料的氮气吸脱附曲线。

图7是实施例1制备得到的纳米硅材料的孔径分布图。

具体实施方式