本發(fā)明涉及環(huán)境化工光催化固體廢棄物處理技術領域，特別涉及可見光處理常見細菌污染建筑材料領域，具體是一種鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備方法。

背景技術：

功能材料、信息技術和生物技術是21世紀社會經(jīng)濟發(fā)展的三個支柱，光催化材料作為一類重要的功能材料，具有廣闊的應用前景。由于tio2光催化活性高、化學穩(wěn)定性好、價廉無毒、壽命長、可重復利用而被公認為是最具應用前景的光催化劑。但tio2較寬的能隙(3.2ev)決定了其只能吸收紫外光波(僅占太陽光6%左右)。含鈦高爐渣是冶煉生鐵過程中從高爐中排出的副產(chǎn)品，是我國現(xiàn)階段主要的冶煉廢渣之一。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，含鈦高爐渣的堆積量日益增大，不僅對環(huán)境造成了嚴重污染，也是一種資源的嚴重浪費，對含鈦高爐渣進行綜合利用，已刻不容緩。就攀鋼而言，每年排放約300多萬噸的含鈦高爐渣，至今已累計排放5000多萬噸，既浪費了鈦資源，又污染了環(huán)境。傳統(tǒng)的再利用過程是將含鈦高爐渣作為建筑材料，或者作為制取鈦的原料。將含鈦高爐渣像普通高爐渣一樣處理，作為水泥或混凝土的組份材料，雖然可以處理大量的高爐渣，卻對渣中tio2有巨大浪費；且礦渣中的tio2含量大于10%時，將明顯地降低水泥強度。作為制取鈦的原料時，tio2的品位又太低，所應用的工藝繁瑣，導致成本過高，難以立項投產(chǎn)，而且易造成二次污染。為了充分利用含鈦高爐渣中的鈦資源，降低含鈦高爐渣對環(huán)境污染的影響，首先提出了將含鈦高爐渣整體作為光催化材料的思想，進行了大量的研究，并取得了一定效果。用含鈦高爐渣代替純tio2作為光催化材料，研究含鈦高爐渣的光催化性能，并將其整體應用于光催化材料，是合理利用中間產(chǎn)品，不但可以降低光催化材料的成本和消除生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成污染的有效途徑；而且也是對含鈦高爐礦渣的完全利用，對環(huán)境也不會造成二次污染，達到以廢治廢的目的。

大量研究表明含鈦高爐渣中含有一定量的其他金屬和非金屬離子，這些離子對tio2的光催化作用有一定的促進作用，并向tio2中摻雜dy離子可擴展其對光的響應范圍。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在提供一種簡單、易于操作、催化活性高的鈣鈦礦型結構的含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備工藝。

本發(fā)明為實現(xiàn)此目的，采取的技術方案如下：

一種鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備方法，制備步驟包括：

步驟1：將大塊攀鋼含鈦高爐礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將步驟1的微粒放入球磨罐球磨58~62h；

步驟3：將0.02-0.22g的dy2o3與1.82-1.98g步驟2得到的物料在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4所得樣品在氧化氣氛和常壓下于795~810℃煅燒，保溫1.5~2.5h，然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到鏑摻雜含鈦高爐渣光催化抗菌材料，該催化劑直徑約為2μm。

其中，所述的步驟2中微粒放入球磨罐球磨60h。

其中，所述的步驟3dy2o3質(zhì)量為0.02-0.18g。

其中，所述的步驟5中于800℃下煅燒。

其中，所述的步驟5中保溫時間為2h。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點：

(1)高溫固相法合成了鈣鈦礦型結構的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料；

(2)合成的材料具有很好的可見光催化活性和抗菌性能，在可見光照射下，對大腸桿菌（atcc25922）的殺菌率可達到80%；

(3)合成過程操作容易，產(chǎn)物產(chǎn)率高，重復性好，符合實際生產(chǎn)的需要。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的sem圖；

圖2為不同摻雜量的bfstd材料的xrd圖；

圖3為不同摻雜量bfstd材料的uv-vis圖；

圖4為bfstd5材料隨時間變化的抑菌效果圖；

圖3中，bfstd5-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)5%的材料；bfstd4-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)4%的材料；bfstd3-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)3%的材料；bfst-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)0%的材料。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.02g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.98g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于795℃煅燒，保溫2h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

圖1為本發(fā)明實施方案1制備的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的sem圖，從圖中可以看出所制備的材料為顆粒狀，平均粒徑在2μm。

實施例2

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.04g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.96g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于810℃煅燒，保溫2h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的釩摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例3

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨58h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.06g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.94g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫1.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例4

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.08g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.92g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫2.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例5

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨62h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.1g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.9g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫2h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例6

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.1g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.9g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫1h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例7

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.1g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.9g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于810℃煅燒，保溫2.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例8

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.06g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.94g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于805℃煅燒，保溫2.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例9

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.18g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.82g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于795℃煅燒，保溫2.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例10

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.14g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.86g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫2.5h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例11

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.14g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.86g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫2h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

實施例12

鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料的制備步驟為：

步驟1：先將大塊礦渣單獨破碎，通過2～3級破碎得到直徑1mm左右的微粒；

步驟2：將獲得的含鈦高爐渣微粒放入球磨罐球磨60h，粒徑可達到幾微米；

步驟3：將0.02g的dy2o3與球磨過的高爐渣1.98g在瑪瑙研缽中混合均勻；

步驟4：將步驟3中產(chǎn)物用直徑為12mm的模具在10mpa的壓力下單向加壓成型；

步驟5：將步驟4的產(chǎn)物放置在剛玉坩堝中，在氧化氣氛和常壓下于800℃煅燒，保溫2h；然后隨爐溫自然冷卻到室溫，即得到白色的鏑摻雜含鈦高爐渣的光催化抗菌材料，該材料為鈣鈦礦型結構的微米粉體，直徑約為2μm。

說明書附圖3為不同摻雜量bfstd材料的uv-vis圖，bfstd5-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)5%的材料；bfstd4-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)4%的材料；bfstd3-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)3%的材料；bfst-為摻鏑質(zhì)量分數(shù)0%的材料。由圖3可知，dy2o3摻雜以后的bfstd材料只在300nm以內(nèi)的光吸收性能略高于未摻雜的含鈦高爐渣，大于380nm區(qū)域反而較未摻雜的含鈦高爐渣低，且摻雜量越高的樣品光吸收能力越差，說明dy2o3的摻雜并不有助于改善bfst的光吸收性能，此結果與xrd結果相一致。

圖4為bfstd5材料隨時間變化的抑菌效果圖，有圖可知，當鏑的摻雜量為5%時光催化抗菌材料在60min-120min能達到一個很好的抑菌效果。