矿渣基无机聚合物-氧化铁半导体复合催化剂制备及在染料降解中的应用

摘要

本发明公开了一种新型矿渣基无机聚合物-氧化铁半导体复合催化剂的制备及其在染料降解中的应用。该制备方法涉及无机聚合物的合成及氧化铁半导体的负载两步反应，以工业固体废弃物矿渣为原料，在硅酸钠的激发下，合成矿渣基无机聚合物胶凝材料，将该无机聚合物胶凝材料浸渍于硝酸铁水溶液中，再经焙烧形成无机聚合物-氧化铁半导体复合催化剂。将该半导体复合催化剂用于光催化刚果红染料及亚甲基蓝染料的降解反应，最高降解率均高达100%，降解效率高，无二次污染；该半导体复合催化剂的制备工艺简单，成本低廉，可实现规模化制备。

主权项

矿渣基无机聚合物‑氧化铁半导体复合催化剂用于刚果红染料及亚甲基蓝染料降解的应用，其中，所述的矿渣基无机聚合物‑氧化铁半导体复合催化剂以工业固体废弃物矿渣为原料，矿渣选用龙钢的矿渣，所述的矿渣的主要化学质量百分数组成为：CaO：35.23%，SiO₂：27.51%，Al₂O₃：10.59%，MgO：7.11%，SO₃：1.41%，TiO₂：1.16%，Fe₂O₃：1.03%，K₂O：0.70%，Na₂O：0.57%，MnO：0.48%，BaO：0.38%，其它：13.83%；经球磨2小时，测试矿渣的密度为3.10×10³kg/m³，比表面积为483m²/kg；在硅酸钠的激发下，生成矿渣基无机聚合物胶凝材料，然后将该矿渣基无机聚合物胶凝材料浸渍于硝酸铁水溶液中，再经焙烧形成矿渣基无机聚合物‑氧化铁半导体复合催化剂；具体制备包括下列步骤：（1）准确称取矿渣原料，置入净浆搅拌机中；（2）将配方量的硅酸钠溶入定量水中，激发剂硅酸钠的掺量为原料重量的10%，水与矿渣的质量比为0.32；然后将硅酸钠水溶液加入净浆搅拌机中拌和形成混合均匀的浆体；（3）将浆体装入模具中成型，1d后脱模，放入养护室中室温养护7d，然后装入塑料袋中并进行密封，在65℃下养护24h，得到矿渣基无机聚合物胶凝材料，然后敲碎，过120目～55目筛，制得0.125mm～0.315mm的碱激发矿渣基无机聚合物胶凝颗粒；（4）准确称取矿渣基无机聚合物胶凝颗粒，倒入定量摩尔浓度的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液中，氧化铁的负载量为矿渣基无机聚合物胶凝颗粒质量的0.5%～10%，室温下进行浸渍24h，65℃下烘干，再将烘干后的样品放入马弗炉中，300℃焙烧3h，得到不同氧化铁负载量的矿渣基无机聚合物‑氧化铁半导体复合催化剂。