[发明专利]一种漂浮型底泥-氮化硼复合光催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种漂浮型底泥‑氮化硼复合光催化材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)底泥干燥脱水得到底泥粉体材料；(2)将尿素和三氧化二硼按1：2质量配比混匀后在1100℃通过高温缩聚反应制备氮化硼粉体材料；(3)将底泥和氮化硼按1：0.3～1质量比研磨混匀后，加水搅拌均匀并团成块状，在1000～1500℃煅烧制备漂浮型底泥‑氮化硼复合材料。本发明首次以底泥和氮化硼为原料制备了可漂浮在水面上的复合光催化材料，可充分利用太阳光，无需搅拌，特别适用于污水处理领域。

技术领域

本发明属于底泥资源化领域，具体涉及一种漂浮型底泥-氮化硼复合光催化材料及其制备方法。

背景技术

河水中黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物经过长期物理、化学及生物的共同作用后，沉积于河道底部形成底泥。底泥沉积过多会削弱河流的输运能力，此外底泥还能吸附污染河水中的氮、磷、有机物、重金属离子等物质，这些被吸附的物质在一定条件下会从底泥中释放出来再次进入河水中造成二次污染，因此需要定期疏淤底泥以确保河流的输运能力和水质安全(土壤通报.2013,4,1017-1024；J.Soil.Sediment.2017，17：567-577)。由于底泥中含有氮、磷、重金属离子、有机物等多种物质，疏淤出的底泥要经过无害化处理后才能进行填埋或资源化利用(中国建材科技.2016,25,22-25)。我国土地资源缺乏，填埋这种处理方式很难持续,如何资源化疏淤出的底泥就成为当前的研究热点。底泥中富含黏土和泥沙等物质，硅、铝等元素的含量很高，具有很好的资源化潜力。目前常见的资源化方式包括以底泥为原料制备水泥[Appl.Clay.Sci.2016,129,35-39]、轻骨料[J.Hazard.Mater.2013,260,74-81.]、红砖[Waste.Manage.2015,38,372-380]和陶粒[环境研究与监测.2014,4,1-3.]等。

氮化硼是一种人工合成的非氧化物材料，具有抗氧化、耐高温、耐化学腐蚀等优良的物理和化学特性，在光电子器件、功能复合材料、储氢、催化等领域有广泛的应用(中国粉体工业.2015,3,7-12；材料工程.2016,44,122-128)。最近研究表明碳掺杂氮化硼具有很好的光催化活性，可在可见光照射下分解水出氢，在紫外光照射下也具有较好的光催化活性(Nat.Commun.2015,6,7698(1-7))。但氮化硼是粉体材料，使用过程中需要不断搅拌，否则会沉入水底无法接触光源，而且使用后不易回收。

通过检索，尚未发现底泥-氮化硼复合材料相关的专利公开文献。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种漂浮型底泥-氮化硼复合光催化材料及其制备方法，在实现底泥资源化的同时制备了漂浮型光催化材料，具有很好的应用前景。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种漂浮型底泥-氮化硼复合光催化材料，以底泥作为交联剂把氮化硼交联在一起，其中底泥和氮化硼的质量比为1：0.3～1。

一种漂浮型底泥-氮化硼复合光催化材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)底泥预处理：将取自河道中的底泥干燥脱水，然后粉碎过筛得到底泥粉体材料；

所述底泥的干燥条件优选为100～105℃干燥12～24h，干燥后底泥含水率<10％；

优选的，所述底泥粉碎后的粒度为40～100目；

(2)氮化硼制备：按质量比称取尿素和三氧化二硼，所述尿素和三氧化二硼质量比为1：2；混合均匀后1100℃恒温反应3～5h制备氮化硼粉体材料；洗涤干燥后，研磨至粉末状获得氮化硼样品；