石墨靶材废料回收和再利用的方法、纳米氧化锌粉体光催化剂及其应用

本发明涉及碳材料回收利用，具体涉及一种石墨靶材废料回收和再利用的方法、纳米氧化锌粉体光催化剂及其应用。

背景技术：

1、石墨是一种结晶形碳矿物，呈灰黑色、不透明状，主要来源于变质岩和火成岩中的有机质，地球储量丰富。在石墨晶体中，同层碳原子之间以sp2杂化方式形成共价键，每一层碳原子又形成独特的二维蜂窝状结构，其具有优良的导电性和导热性以及高的刚度和强度，广泛应用于各种行业，包括锂离子电池、耐火材料、固体润滑剂、水净化、二维石墨烯制造、中子慢化剂、溅射碳靶等。

2、随着核能发电、新能源汽车和新兴半导体器件的兴起，石墨作为中子慢化剂、锂离子电池中的阳极和溅射靶材的需求与日俱增。为了满足现代半导体器件对溅射掺杂、溅射镀膜的需求，大批量生产了高纯的石墨靶材，然而在生产过程中产生了大量的石墨靶材边角料、切屑等，而且在溅射掺杂、溅射镀膜应用过程中的靶材利用率一般仅仅约为60％，其余均以废料处理。目前还未见关于这类石墨废料的回收处理的相关报道，因此，迫切需要发展一些用于石墨废料回收再利用的有效方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对石墨靶材使用后产生的废料目前无相关回收处理的方法的问题。

2、本发明的第一目的在于提供一种石墨靶材废料回收和再利用的方法，包括：

3、将石墨靶材废料破碎，得到石墨粉末；

4、将六水合硝酸锌和酒石酸溶解于溶剂中，得到待反应液；

5、向待反应液中加入所述石墨粉末、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺，加热至85～95℃，当溶液成为灰色果冻状时停止加热，得到凝胶；

6、对凝胶依次进行干燥、粉碎以及煅烧，得到纳米氧化锌粉体光催化剂。

7、作为一种可能的设计，干燥过程中温度为110～130℃，优选115～125℃，更优选120℃。

8、作为一种可能的设计，煅烧过程中温度为600～700℃，优选630～660℃，更优选650℃。

9、作为一种可能的设计，所述六水合硝酸锌、酒石酸、石墨粉末、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量份依次为：5～7份、3～5份、0.1～0.4份、10～15份、8～12份以及3～7份。

10、作为一种可能的设计，所述六水合硝酸锌、酒石酸、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺均为分析纯试剂，所述石墨粉末的纯度为99.99wt％。

11、作为一种可能的设计，石墨靶材废料破碎包括机械破碎和球磨；或，机械破碎和研磨。

12、作为一种可能的设计，煅烧过程中升温速度为2～5℃/min。

13、本发明的有益效果为：

14、1.本发明结合废弃的石墨靶材料和修饰的高分子网络凝胶法成功制备得到了平均粒径为45～55nm的纳米氧化锌粉体光催化剂，具有低廉、无毒、操作简单、产量高等特点，是制备高性能催化剂材料的高效方法。

15、2.本发明公开的废弃石墨靶材料的回收再利用方法不仅实现了废弃的石墨靶材料的回收再利用，而且获得的纳米氧化锌粉体光催化剂可用于水中微量有机污染物的高效光催化降解。在高效回收石墨靶材废料的同时又直接赋予了其高价值的用途，大大避免了碳浪费和碳污染，是一种绿色环保的石墨靶材废料回收和再利用方法，可以在实际应用中规模化使用。

16、3.本发明公开的废弃石墨靶材料的回收再利用方法中所需设备成本低廉易得、操作步骤简单且可大规模化应用，大大降低了石墨靶材废料回收和再利用的成本。

技术特征：

1.一种石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，干燥过程中温度为110～130℃，优选115～125℃，更优选120℃。

3.根据权利要求1所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，煅烧过程中温度为600～700℃，优选630～660℃，更优选650℃。

4.根据权利要求1所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，所述六水合硝酸锌、酒石酸、石墨粉末、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺的质量份依次为：5～7份、3～5份、0.1～0.4份、10～15份、8～12份以及3～7份。

5.根据权利要求4所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，所述六水合硝酸锌、酒石酸、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺均为分析纯试剂，所述石墨粉末的纯度为99.99wt％。

6.根据权利要求1所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，石墨靶材废料破碎包括机械破碎和球磨；或，机械破碎和研磨。

7.根据权利要求1或3所述的石墨靶材废料回收和再利用的方法，其特征在于，煅烧过程中升温速度为2～5℃/min。

8.权利要求1-7任一项所述方法得到的纳米氧化锌粉体光催化剂。

9.根据权利要求8所述的纳米氧化锌粉体光催化剂，其特征在于，所述纳米氧化锌粉体光催化剂的平均粒径为45～55nm。

10.一种水处理剂，其特征在于，包括权利要求8或9所述的纳米氧化锌粉体光催化剂。

技术总结
本发明公开了一种石墨靶材废料回收和再利用的方法、纳米氧化锌粉体光催化剂及其应用，方法包括：将石墨靶材废料破碎，得到石墨粉末；将六水合硝酸锌和酒石酸溶解于溶剂中，得到待反应液；向待反应液中加入所述石墨粉末、无水葡萄糖、丙烯酰胺以及亚甲基双丙烯酰胺，加热至85～95℃，当溶液成为灰色果冻状时停止加热，得到凝胶；对凝胶依次进行干燥、粉碎以及煅烧，得到纳米氧化锌粉体光催化剂。不仅实现了废弃的石墨靶材料的回收再利用，而且获得的产品可用于水中微量有机污染物的高效光催化降解，在高效回收石墨靶材废料的同时又直接赋予了其高价值的用途，大大避免了碳浪费和碳污染。

技术研发人员：张秋平,柏明辉,刘苋,李昊吟,徐明,张珍珍,宋曼,李东阳,黄何平,陈昊
受保护的技术使用者：西南民族大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8