[发明专利]一种非晶态纳米二氧化钛三明治便道砖及其制备方法

说明书

一种非晶态纳米二氧化钛三明治便道砖，属于建筑材料的技术领域，所述三明治便道砖包括底层、中间层和表层，底层由下列重量份数的原料制备而成，炉渣灰30～35份、水泥35～40份、石粉30～35份、环氧树脂5～10份和环氧树脂固化剂0.05～0.1份；中间层由下列重量份数的原料制备而成，炉渣灰15～20份、废塑料粉35～40份、水泥25～30份、石粉15～20份、环氧树脂10～15份和环氧树脂固化剂0.1～0.15份；表层由下列重量份数的原料制备而成，非晶态纳米TiO₂ 20～25份、炉渣灰15～20份、废塑料粉5～10份、水泥30～35份、石粉15～20份、环氧树脂15～20份和环氧树脂固化剂0.15～0.2份。本发明的便道砖含有非晶态的纳米TiO₂和文丘里效应的三明治结构，质轻、透气、环保，在可见光下，可高效降解空气污染气体。

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，涉及一种非晶态纳米二氧化钛三明治便道砖及其制备方法，具体涉及一种可高效利用可见光催化降解空气污染物的三明治便道砖。

背景技术

近年来，全国各地雾霾天气频发，其中组成雾霾的主要有氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、碳氧化物(CO)、碳氢化合物(HC)以及其它有机气体化合物(VOC)等气体污染物，由于其浓度严重超标，导致雾霾天气恶化，严重影响了人们的生活质量。道路作为人类生活最大的工程，研究具有光催化降解雾霾中主要组成成分的光催化材料，建设环保路面，对于实现降低空气中的PM2.5浓度，减少雾霾对人类生产生活造成的影响意义重大。光催化材料是一种在光照条件下，具有催化剂功能的半导体材料，在自然界中可以作为光催化材料的物质有很多，纳米TiO₂因其氧化能力强、化学性质稳定、无毒，成为世界上应用最广泛的纳米光催化剂材料。但是由于晶态TiO₂具有较大的带隙能，对可见光催化无响应，进行光催化反应通常是在紫外光条件下，因此，在太阳光下，只能利用紫外光的缺陷是困扰TiO₂光催化技术发展的重点之一。

由于非晶态TiO₂具有“短程有序，长程无序”的结构方式，在价带和导带上有定域态带尾，又在价带和导带之间存在隙带，因此，非晶态TiO₂中的电子跃迁可以在价带和导带以及价带和导带之间的电子态之间发生，电子跃迁的可能性大大的增加了，非晶态TiO₂具有一些与晶态TiO₂不同的光学性质。

在现有的技术中，一般是通过对锐钛型纳米TiO₂，进行掺杂改性、贵金属沉积、半导体复合等较为复杂的制备工艺，来提高其紫外光光催化活性。对于非晶态纳米二氧化钛的制备，研究者也尝试了多种方法，例如，溶胶-凝胶法、直接沉淀法、微乳液法等，最后都需要在300℃左右的温度下，进行煅烧处理后制得非晶态的纳米二氧化钛，另外，微乳液法和水热法，虽然可以精确控制非晶纳米TiO₂的粒径，但存在很严重的团聚现象。因此，现有制备方法中普遍存在着制备的产品颗粒尺寸大和团聚较严重的问题以及对产品煅烧污染环境的问题。

发明内容

本发明采用非晶态纳米TiO₂应用于表层便道砖中，充分利用可见光来降解空气污染物，另外本发明采用工业废煤炉渣和废塑料，采用常温固化工艺，具有文丘里效应的三明治结构，透气性好，可高效充分接触污染空气，提高光催化效率，不仅废物再利用减少了环境污染物，还减免了高温烧结工艺，节省了资源，对治理大气污染具有较好的作用。

本发明目的就是弥补现有技术制备的含有晶态TiO₂的便道砖，由于晶态二氧化钛对光催化降解大气污染物，只能利用太阳光中的紫外光，对可见光的光催化性能较差，本发明提供一种非晶态纳米二氧化钛的三明治便道砖，可充分利用太阳光，具有高效的光催化性能。另外本发明还具有废物利用、免烧结、轻质、透气、多层和文丘里效应结构等优点，尤其是只在表层含有非晶态纳米TiO₂，不仅节约了光催化剂，还大大提高了其对可见光光催化的效率。