一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113877621A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111283564.7(22)申请日2021.11.01(71)申请人武汉工程大学地址430205湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷一路206号(72)发明人柯军吴慧许德昇(74)专利代理机构武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙)42231代理人姜婷(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J35/02(2006.01)C01B3/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用。该制备方法包括以下步骤：赤泥经酸浸出获得赤泥浸出液；调节赤泥浸出液的pH至8～9获得活性赤泥前驱体；活性赤泥前驱体经煅烧获得活性赤泥；含三聚氰胺与活性赤泥的水溶液经热处理获得赤泥改性氮化碳纳米材料。本发明利用活性赤泥中铁离子与氰基的反应来调控氮化碳层状和多孔结构，代替了传统的化学刻蚀或剥离途径，成功实现了利用赤泥改性氮化碳纳米材料，提高赤泥资源化利用产品附加值的目的；本发明制备的层状赤泥改性氮化碳纳米材料形貌均一、尺寸调控范围广，具有较高的光催化分解水产氢性能。CN113877621ACN113877621A权利要求书1/1页1.一种赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：赤泥经酸浸出获得赤泥浸出液；调节所述赤泥浸出液的pH至8～9获得活性赤泥前驱体；所述活性赤泥前驱体经煅烧获得活性赤泥；含三聚氰胺与所述活性赤泥的水溶液经热处理获得赤泥改性氮化碳纳米材料。2.根据权利要求1所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，浸出过程中，采用的酸为无机酸。3.根据权利要求2所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，浸出过程中，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的至少一种。4.根据权利要求2所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，浸出过程中，所述无机酸的摩尔浓度为1～20mol/L，所述无机酸与赤泥的液固比为5～30mL/g。5.根据权利要求1所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，浸出过程中，浸出温度为60～100℃，时间5～24h。6.根据权利要求1所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，煅烧温度为200～700℃，煅烧时间为1～6h。7.根据权利要求1所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，含三聚氰胺与活性赤泥的水溶液中，三聚氰胺的质量浓度为0.1～1g/mL；活性赤泥与三聚氰胺的质量比为(0.005～0.5)：1。8.根据权利要求1所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法，其特征在于，热处理的温度为450～600℃，热处理时间为1～8h。9.一种赤泥改性氮化碳纳米材料，其特征在于，所述赤泥改性氮化碳纳米材料通过权利要求1～8中任一项所述赤泥改性氮化碳纳米材料的制备方法得到。10.一种如权利要求9所述赤泥改性氮化碳纳米材料的应用，其特征在于，所述赤泥改性氮化碳纳米材料应用于光催化水解产氢。2CN113877621A说明书1/5页一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及赤泥资源化利用技术领域，尤其涉及一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]赤泥作为大综合型固体废弃物的综合利用发展越来越受到重视。赤泥是制铝工业提取氧化铝时所产生的强碱性废渣，因其含有丰富Fe2O3而呈现赤红色。在我国，90％以上的氧化铝和氢氧化铝产品都是由拜耳法生产，平均每生产1吨氧化铝，将会产生1～1.4吨的赤泥。然而赤泥碱性强、成分复杂，其综合利用率不足4％。目前，在我国乃至世界，赤泥主要处理方式为堆存处置。赤泥堆存不仅占用大量土地，增加维护费用，而且赤泥中强碱性物质与重金属离子进入土壤和地下水，造成土壤碱化，地下水污染等环境问题，同时存在赤泥堆场溃坝等安全问题，会对当地周边环境和社会造成重要危害。如何妥善处置和利用赤泥是目前氧化铝行业想要可持续发展所必须解决的难题，对人类和生态环境都具有重大意义。[0003]现阶段对赤泥综合利用主要集中在建材、路基、有价金属回收、催化剂制备等领域。制备工艺效率不高，成本居高不下，加之产品的附加值普遍不高，因此对赤泥的利用率很低。虽然有大量专利公开了赤泥的综合利用途径，但是直接以炼铝行业固废赤泥为原料，通过简单工艺方法制备高附加值光催化制氢材料的研究却鲜有报道，从而限制了赤泥利用效率的提高。发明内容[0004]有鉴于此，有必要提供一种赤泥改性氮化碳纳米材料及其制备方法和应用，用以解决现有技术中赤泥利用率低的技术问题。[0005