钛铁矿制备纳米钛基材料的研究

张梦云，余青瑶，何隆官，范桂侠

(郑州大学化工学院，河南 郑州 450001)

纳米钛基功能材料在光催化降解有机废水和有害气体、太阳能电池、医学消毒除菌等领域有广泛的应用，其制备常采取溶胶凝胶法、模板法、水热法、阳极氧化法等[1-3]。目前，制备纳米钛基功能材料的原料通常为昂贵的有机或无机材料[4]，制备过程需要高温高压或者高浓度酸碱，因此不适合大规模工业生产。机械活化法是一种有效的预处理方法，可使原料、球磨介质以及球磨罐壁三者之间发生持续的碰撞挤压，从而使原料产生晶体缺陷、晶格扭曲、介质颗粒尺寸减小和表面积增加[5-8]，该工艺操作简便，成本较低，操作过程安全可靠，可实现大规模生产。

目前，已有研究采用正钛酸四异丙酯、四异丙醇钛、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、介孔硅SBA-15或KIT-6作为制备纳米钛基功能材料的前驱体或模板的，但这些原料价格都很昂贵[9-11]。钛铁矿(FeTiO3)是一种天然氧化矿物资源，具有廉价、无毒、储量丰富等优点，带隙宽度为2.54～2.58 eV，具有明显磁性特征[12-15]。美国地质调查局(USGS)还指出，钛铁矿的世界总储量将近7亿t，我国钛铁矿储量占世界总储量的35%，居世界首位[16-17]。但是，我国的钛铁矿资源收到矿物成分和矿石结构的制约，其回收利用率很低[18]。因此，钛铁矿具备制备钛基材料的资源优势。

本文选用攀枝花钛铁矿为原材料进行分离提纯，分别采用“机械球磨活化+碱浸”“机械球磨活化+碱浸+酸浸”两种工艺[19]，将储量丰富的天然钛铁矿转化为纳米钛基功能材料，并研究了该纳米钛基功能材料的形貌和成分，探讨了制备机理。……