[发明专利]多孔沥青路面负载复合改性光催化剂净化车辆尾气的方法

说明书

本发明是一种多孔沥青路面负载复合改性光催化剂净化车辆尾气的方法，属于功能性路面技术领域，解决目前多孔沥青路面负载的改性TiO₂纳米颗粒分散性较差、导致水损害较多、尾气难以催化剂表面富集、不能充分利用可见光、光催化效率低、降解效果差等问题。本发明先活化碳分子筛，再制备铜‑碳纳米管共掺杂改性TiO₂溶胶，使碳分子筛与该溶胶充分混合，重复负载3次，制得碳分子筛/铜‑碳纳米管共掺杂TiO₂复合光催化剂；然后，复合光催化剂按照不同比例替代部分细集料添加到多孔沥青混合料中；最后，测试复合光催化剂不同掺量对车辆尾气中不同成分的降解效果及对沥青混合料路用性能的影响，确定复合光催化剂的最佳掺量，提高多孔沥青路面降解车辆尾气效果。

技术领域

本发明是一种多孔沥青路面负载复合改性光催化剂净化车辆尾气的方法，属于功能性路面技术领域。

背景技术

近年来，随着我国国民经济快速发展以及公路、城市道路综合交通运输网不断完善，我国机动车市场因市场需求而处在较长的发展阶段。然而，燃油车辆在行驶过程中排放大量有害尾气，车辆尾气主要有害成分包括碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳等，这对人们身体健康和生态环境带来了严重危害。

近年来，利用半导体光催化剂消除环境污染物的工作非常活跃，特别是有机污染物的光催化降解研究，取得了令人满意的成果，具有良好的应用前景。而纳米化的半导体光催化剂又因其大的比表面积、表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，表现出的尺度效应大大增加了其光催化活性。在众多的纳米级半导体光催化剂中，纳米二氧化钛(TiO₂)因其反应条件温和、在光照下活性高、稳定性好、无毒、不带来二次污染而备受关注，广泛应用于废水处理、贵金属回收、空气净化、涂料表面自清洁等领域。

TiO₂作为一种半导体材料，在光催化作用下能够与车辆排出的尾气发生光催化反应，降解车辆尾气。然而，常规TiO₂能带间隙较宽，只能被占太阳光4％左右的紫外光激发，难以被占太阳光45％左右的可见光激发而起到光催化降解的作用。另外，由于TiO₂的量子效率低，光生电子空穴分离的时间较短，提高载流子传递效率并减缓电子空穴的复合也可以提高TiO₂的光催化效率。除此之外，TiO₂吸附能力较差，故利用新的制备方法或负载方式来增大污染物与TiO₂的接触面积仍需进一步的研究。

为了提高TiO₂的催化性能，一般可以通过微观结构和缺陷工程来制备不同形貌的纳米结构。有人通过在TiO₂中引入缺陷造成晶格混乱来制备具有核壳结构的黑色TiO₂，并通过掺杂氟和调控缺陷分布来调整其电化学性质，在寻求简便、高效、低成本制备方法的同时实现黑色TiO₂在能源和环境中的有效应用。也有人利用溶剂热掺杂方法制备过渡金属掺杂的高结晶度多孔TiO₂，并发现钛乙二醇盐在紫外光辐射下可直接转化为具有超大比表面积的多孔TiO₂材料，其具有优异的光生电子存储能力，而且多孔结构的可进入性可使电子与客体物质充分接触，在此基础上制备了多孔TiO₂微球和TiO₂纳米棒。TiO₂纳米管阵列作为一种较为新颖的透光结构，具有比表面积大和的吸附性能强的优势，且电荷传输效率高，光生电子空穴难以快速复合，因此比普通TiO₂具备更好的光催化性能。