Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO2材料的制备方法及应用
文献发布时间:2023-06-19 11:44:10
技术领域
本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
背景技术
在黄金冶炼行业,氰化物浸出金银-锌粉沉淀置换金银被广泛应用于从金属矿物中提取金。金银提取后的氰化贫液中往往含有铜、锌、铁等金属,当铜的质量浓度超过800mg/L时,金的浸出率大大降低,这就是工业上俗称的氰化贫液的“疲劳现象”。由于氰化物浓度高,直接排放会严重污染环境,危害人体健康。这部分氰化贫液需要处理。这些贫液的共同特点是高氰化物浓度和高毒性,以及氰与金属的络合,很难彻底治疗。氰化贫液的处理方法有溶剂萃取、生物降解、臭氧联合氧化和曝气生物滤池(BAF)工艺、电凝、沉淀、细菌降解。有些方法不能完全降解氰化物,且容易造成二次污染,有些成本高。光催化可以完全降解含氰废水中的氰化物,催化氧化降解氰化物逐渐成为含氰废水处理的研究热点。TiO
中国专利CN 107138161A公开一种掺杂黑色二氧化钛的制备方法,步骤一:将二氧化钛前驱体加入去离子水中进行水解,充分洗涤后干燥得到非晶氧化钛;步骤二:将非晶氧化钛与掺杂元素的前驱体充分混合均匀,置于气氛炉或真空炉中进行退火,掺杂元素与TiO
中国专利CN 107486229A公开一种介孔表面缺陷Mn-N-TiO
上述专利所用锰源均是无机锰,无机锰在后续焙烧时会产生大量的杂质,极难处理。而且,在锰掺杂过程中Mn
目前,亟需提供一种不含有其它杂质且催化性能高的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
发明内容
本发明的目的是提供一种Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
本发明所述的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
所述的无水乙醇、钛酸丁酯与去离子水的体积比为100-200:20-50:30-50。
所述的调节pH值是通过加入硝酸溶液调节pH值,硝酸溶液的浓度为2mol·L
所述的氮源为二乙醇胺。
所述的锰源为乙酰丙酮锰(II)。
所述的钛酸丁酯与氮源的摩尔比为100-5:1。
所述的钛酸丁酯与锰源的摩尔比为2000-50:1。
所述的钛酸丁酯与高硅沸石的配比为20-50:1-2,其中,钛酸丁酯以mL计,高硅沸石以g计。
所述的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
本发明所述的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
(1)将无水乙醇和钛酸丁酯混合,调节pH值至4-5,搅拌,加入去离子水继续搅拌;
(2)再加入氮源和锰源后继续搅拌,得到溶胶;
(3)在溶胶中加入高硅沸石,搅拌,得到Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
(4)将Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
步骤(1)中所述的搅拌速度为100r/min,搅拌时间为5-15min。
步骤(1)中所述的去离子水的滴加速度为0.005mL/S。
步骤(1)中所述的加入去离子水过程中持续搅拌0.5-1.5h;去离子水加入完毕后继续搅拌0.5-1h,搅拌速度为400r/min。
步骤(2)中所述的继续搅拌时间为0.5-1.5h。
步骤(3)中所述的搅拌时间为3-5h。
步骤(4)中所述的烘干温度为80-120℃。
步骤(4)中所述的热处理温度为400-600℃。
步骤(4)中所述的筛分过270-335目筛。
采用本发明所述的制备方法得到的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
所述的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
所述的高压汞灯额定功率为125-250W。
所述的在不透光条件下搅拌速度为200-300r/min,搅拌时间为3-5h。
所述的在高压汞灯照射下搅拌时间为1-3h。
所述的氰化贫液中总氰含量60-100mg/L,铁含量为20-30mg/L,铜含量为20-30mg/L,锌含量为10-20mg/L,氰化贫液用量为100mL。
采用本发明所述的制备方法得到的Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将氰化贫液放入烧杯中,Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
所述的高压汞灯置于烧杯上方10-20cm。
本发明的原理如下:
TiO
Mn、N共掺杂的协同效应来源于以下几个方面:
(1)Mn离子的掺杂有利于N掺杂浓度的增加和间质N的形成;
(2)O2p价带上方的N2p价带的中间间隙能态使TiO
(3)Mn、N共掺杂会形成新的电子态与TiO
光照射下O2p和N2p带产生的电子和空穴分别被俘获中心Mn
本发明的有益效果如下:
氰化贫液中铁与氰根形成很强的配位键,铁氰络离子[Fe(CN)
本发明提高了氰化贫液中氰根和重金属离子脱除效果,用无水乙醇为溶剂,钛酸丁酯、二乙醇胺、乙酰丙酮锰(II)被用作钛、氮和锰源,采用溶胶-凝胶法制备了Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
附图说明
图1是本发明催化原理图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将无水乙醇110mL和钛酸丁酯20mL混合,加入硝酸溶液调节pH值到4.5,硝酸溶液浓度为2mol·L
(2)氰化贫液的处理
氰化贫液中总氰含量60mg/L,铁含量为20mg/L,铜含量为22mg/L,锌含量为14mg/L,氰化贫液用量为100mL,取0.3g上述Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
实施例2
(1)Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将无水乙醇200mL和钛酸丁酯50mL混合,加入硝酸溶液调节pH值到4.5,硝酸溶液浓度为2mol·L
(2)氰化贫液的处理
氰化贫液中总氰含量100mg/L,铁含量为30mg/L,铜含量为30mg/L,锌含量为20mg/L,氰化贫液用量为100mL,取0.35g上述Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
实施例3
(1)Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将无水乙醇100mL和钛酸丁酯20mL混合,加入硝酸溶液调节pH值到4.7,硝酸溶液浓度为2mol·L
(2)氰化贫液的处理
氰化贫液中总氰含量60mg/L,铁含量为20mg/L,铜含量为24mg/L,锌含量为15mg/L,氰化贫液用量为100mL,取0.2g上述Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
实施例4
(1)Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
将无水乙醇150mL和钛酸丁酯25mL混合,加入硝酸溶液调节pH值到5,硝酸溶液浓度为2mol·L
(2)氰化贫液的处理
氰化贫液中总氰含量65mg/L,铁含量为25mg/L,铜含量为24mg/L,锌含量为18mg/L,氰化贫液用量为100mL,取0.25g上述Mn、N共掺杂的硅基纳米TiO
对比例1
在制备硅基纳米二氧化钛材料时不掺杂Mn、N,其它步骤与实施例1相同。其中,制得的硅基纳米二氧化钛的比表面积为126.04m
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