[发明专利]一种利用铁尾矿制备的光催化材料及其方法和应用

说明书

本发明公开了一种利用铁尾矿制备的光催化材料及其方法和应用，属于固体废弃物资源化利用技术领域。该材料按照以下步骤进行制备：将铁尾矿干燥过筛后，备用；以水为溶剂，加入二氧化钛和铁尾矿搅拌均匀后，加热至100‑110℃进行聚合，待其冷却至室温后进行超声、干燥、研磨得到混合物，备用；将混合物在惰性气体气氛下、升温速率为3‑10℃/min，200‑1000℃下煅烧得到光催化材料。本发明所制备的光催化材料对强力霉素具有良好的降解效果。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，更具体的涉及一种利用铁尾矿制备的光催化材料及其方法和应用。

背景技术

铁尾矿是铁矿石选矿后剩余的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。我国现有尾矿库12718座，其中已闭库的尾矿库1024座，占总数的8％。在现存的尾矿中铁尾矿占到了1/3，铁尾矿的颗粒细小、结构松散，大量的铁尾矿露天堆弃，不仅占用土地，还易产生扬尘或随降雨流失，引发一系列的环境问题，严重危害生态环境及库区周边人民群众的生命财产安全。因此，寻求经济、高效、环境友好的铁尾矿综合利用方式，在更多的领域拓展铁尾矿的利用途径，对解决我国铁尾矿堆积具有重要意义。

TiO₂纳米材料化学性质稳定、耐酸碱和光的腐蚀、无毒、光催化活性高、成本低廉、易生产等优点，成为最具开发前景的绿色环保型光催化剂。目前，研究人员详细研究过的TiO₂光催化降解的污染物已达100种以上，如废水中的染料，水体中残留的药物、洗涤剂中残留的表面活性剂等。难降解有机微污染物或者内分泌干扰物，如双酚A、硝基酌、丙酮等。其次，汞、铬、铜等重金属离子的污染问题也可以利用TiO₂光催化解决。可降解空气中的污染物甲醛等。同时也能对氯化物、亚硝酸盐等无机污染物进行降解处理。但是，TiO₂纳米材料也存在其结构固有的缺陷：量子效率较低(～4％)和禁带宽度为3.2eV，其无可见光无响应的，这些成为其实际应用的“瓶颈”。目前商业上有的P25TiO₂因这两个缺陷，使得应用受到了极大地限制。作为光催化技术的核心，催化剂的光捕获能力和活性高低直接决定了其对污染物的降解能力。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种利用铁尾矿制备的光催化材料及其方法和应用，不仅提高了铁尾矿的利用率，还提高了TiO₂在可见光区的光催化能力。

本发明的第一个目的是提供一种利用铁尾矿制备光催化材料的方法，按照以下步骤进行制备：

步骤1、将铁尾矿干燥过筛后，备用；

步骤2、以水为溶剂，加入二氧化钛和铁尾矿搅拌均匀后，加热至100-110℃进行聚合，待其冷却至室温后进行超声、干燥、研磨得到混合物，备用；

步骤3、将混合物在惰性气体气氛下、升温速率为3-10℃/min，200-1000℃下煅烧得到光催化材料。

优选的，步骤2中，二氧化钛、铁尾矿、超纯水的比例为2-8g:2-8g:150mL。

优选的，步骤2中，加热时间为15-20min。

优选的，升温至200-1000℃后，保温15min-4h。

优选的，步骤3中，煅烧温度为300℃

优选的，步骤3中，煅烧完成后，待其自然冷却至室温后取出，分别用无水乙醇和超纯水清洗三次，再置于烘箱中干燥，得到光催化材料。

本发明的第二个目的提供上述方法获得的利用铁尾矿制备的光催化材料。

本发明的第三个目的是上述利用铁尾矿制备的光催化材料在降解抗生素中的应用。

优选的，抗生素为强力霉素。