[發明專利]一種赤泥改性氮化碳納米材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111283564.7
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113877621A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 柯軍;吳慧;許德昇
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/02;C01B3/04
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本發明涉及一種赤泥改性氮化碳納米材料及其制備方法和應用。該制備方法包括以下步驟：赤泥經酸浸出獲得赤泥浸出液；調節赤泥浸出液的pH至8～9獲得活性赤泥前驅體；活性赤泥前驅體經煅燒獲得活性赤泥；含三聚氰胺與活性赤泥的水溶液經熱處理獲得赤泥改性氮化碳納米材料。本發明利用活性赤泥中鐵離子與氰基的反應來調控氮化碳層狀和多孔結構，代替了傳統的化學刻蝕或剝離途徑，成功實現了利用赤泥改性氮化碳納米材料，提高赤泥資源化利用產品附加值的目的；本發明制備的層狀赤泥改性氮化碳納米材料形貌均一、尺寸調控范圍廣，具有較高的光催化分解水產氫性能。

技術領域

本發明涉及赤泥資源化利用技術領域，尤其涉及一種赤泥改性氮化碳納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

赤泥作為大綜合型固體廢棄物的綜合利用發展越來越受到重視。赤泥是制鋁工業提取氧化鋁時所產生的強堿性廢渣，因其含有豐富Fe₂O₃而呈現赤紅色。在我國，90％以上的氧化鋁和氫氧化鋁產品都是由拜耳法生產，平均每生產1噸氧化鋁，將會產生1～1.4噸的赤泥。然而赤泥堿性強、成分復雜，其綜合利用率不足4％。目前，在我國乃至世界，赤泥主要處理方式為堆存處置。赤泥堆存不僅占用大量土地，增加維護費用，而且赤泥中強堿性物質與重金屬離子進入土壤和地下水，造成土壤堿化，地下水污染等環境問題，同時存在赤泥堆場潰壩等安全問題，會對當地周邊環境和社會造成重要危害。如何妥善處置和利用赤泥是目前氧化鋁行業想要可持續發展所必須解決的難題，對人類和生態環境都具有重大意義。

現階段對赤泥綜合利用主要集中在建材、路基、有價金屬回收、催化劑制備等領域。制備工藝效率不高，成本居高不下，加之產品的附加值普遍不高，因此對赤泥的利用率很低。雖然有大量專利公開了赤泥的綜合利用途徑，但是直接以煉鋁行業固廢赤泥為原料，通過簡單工藝方法制備高附加值光催化制氫材料的研究卻鮮有報道，從而限制了赤泥利用效率的提高。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種赤泥改性氮化碳納米材料及其制備方法和應用，用以解決現有技術中赤泥利用率低的技術問題。

本發明的第一方面提供一種赤泥改性氮化碳納米材料的制備方法，包括以下步驟：

赤泥經酸浸出獲得赤泥浸出液；

調節赤泥浸出液的pH至8～9獲得活性赤泥前驅體；

活性赤泥前驅體經煅燒獲得活性赤泥；

含三聚氰胺與活性赤泥的水溶液經熱處理獲得赤泥改性氮化碳納米材料。

本發明的第二方面提供一種赤泥改性氮化碳納米材料，該赤泥改性氮化碳納米材料通過本發明第一方面提供的赤泥改性氮化碳納米材料的制備方法得到。

本發明的第三方面提供一種赤泥改性氮化碳納米材料的應用，該赤泥改性氮化碳納米材料應用于光催化水解產氫。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明利用活性赤泥中鐵離子與氰基的反應來調控氮化碳層狀和多孔結構，代替了傳統的化學刻蝕或剝離途徑，成功實現了利用赤泥改性氮化碳納米材料，提高赤泥資源化利用產品附加值的目的；

本發明制備的層狀赤泥改性氮化碳納米材料形貌均一、尺寸調控范圍廣，具有較高的光催化分解水產氫性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所得產物的XRD圖；

圖2為本發明實施例2所得產物的SEM圖；

圖3為本發明實施例3制得產物的XRD圖；

圖4為本發明實施例3制得產物的SEM圖；

圖5為本發明實施例3制得產物的光催化分解水產氫性能圖。

具體實施方式