專利名稱：一種光催化降解復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于路面汽車尾氣降解的光催化降解復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用，屬于城市浙青道路的汽車尾氣降解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化和城市化持續(xù)快速發(fā)展，汽車(含低速汽車)保有量劇增，2020年將達(dá)到13103萬(wàn)輛汽車。汽車在提高人民生活質(zhì)量的同時(shí)，也給城市帶來(lái)了大量的汽車尾氣排放。汽車尾氣排放正在成為城市大氣污染的重要來(lái)源之一，一些大城市的大氣污染已逐漸由煤煙型轉(zhuǎn)向汽車尾氣污染型，或成為具有 二者綜合的污染特征。在城市中，傳統(tǒng)煤煙型污染尚未得到控制，汽車尾氣帶來(lái)的復(fù)合型大氣污染卻日益突出。大量的氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)物導(dǎo)致城市中細(xì)顆粒物、臭氧、酸雨等二次污染呈加劇態(tài)勢(shì)。由此造成的損失約占我國(guó)GDP的5%，汽車尾氣污染治理刻不容緩。目前城市中汽車尾氣污染問題，主要從“車-路”等方面采取措施進(jìn)行控制。從車著手，高效汽車尾氣凈化技術(shù)，提升車輛排放控制水平是目前降低尾氣污染的主要措施，但也出現(xiàn)了催化轉(zhuǎn)化率、催化劑失效、成本等難以解決的問題。從路著手，TiO2負(fù)載法是最為有效的方法。TiO2通過浙青(專利03131764.2)、粘結(jié)劑(專利200710144762.9)負(fù)載在路面。TiO2通過改性浙青方式用于路面，不僅用量多，且TiO2被黑色浙青包裹，光降解效率得不到有效提高。專利(CN 101703889 B)提出了廢膠粉負(fù)載TiO2方法，專利(201110215822.8)提出了廢膠粉負(fù)載Ag-TiO2方法，借助于膠粉大的比表面積，TiO2的光催化降解效率得到了較大的提高。這些專利技術(shù)提高了 TiO2光接觸面積，提高降解效率。但是膠粉雖具有較大表面積，但不具有多孔性，吸附性弱，還不能夠主動(dòng)吸附聚集在路面上的尾氣。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠主動(dòng)吸附路面上方的尾氣、增大TiO2的光吸收面積、提高了路面光催化效率的光催化降解復(fù)合顆粒及其制備方法和應(yīng)用。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種光催化降解復(fù)合顆粒，其特征在于，包括以下組分:納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液為偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的混合物，其中，所述的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土、偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的質(zhì)量比為:1:2飛:0.Γο.3:2 4。進(jìn)一步,所述的微米級(jí)多孔材料娃藻土的粒徑為30 150 μ m,而所述的納米級(jí)銳鈦型TiO2的粒徑為15 IOOnm0所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、鈦酸酯偶聯(lián)劑102中的任意一種。一種光催化降解復(fù)合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:a、將納米級(jí)銳鈦型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存；
b、將微米級(jí)多孔材料硅藻土表面用清水或者超聲波清洗30min，然后用遠(yuǎn)紅外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存；
C、將烘干后的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土按照質(zhì)量比為1:2飛放入攪拌機(jī)中分散，攪拌速度2000rpm,攪拌時(shí)間為40 60min ；
d、將與納米級(jí)銳鈦型TiO2的質(zhì)量比分別為1:0.1-0.3的偶聯(lián)劑和1:2-4的工業(yè)乙醇混合后配置成分散溶液，同時(shí)將分散溶液和步驟c制備的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土的混合物一起加入帶有冷凝管的三口燒瓶中加熱攪拌，并進(jìn)行蒸餾回收，然后加熱到80 °C保溫12h，得到光催化降解復(fù)合顆粒。一種光催化降解復(fù)合顆粒通過噴灑在熱鋪浙青路面上，或者通過乳化浙青稀漿罩面方法附著于路面，或者作為路面涂料成分噴涂于路面。且，所述的光催化降解復(fù)合顆粒的用量為0.15g^0.25g/ m2。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的硅藻土具有比表面積大、孔隙度大、吸收性強(qiáng)、提高附著力等特點(diǎn)，借助硅藻土的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和高比表面積特性，不僅能積極主動(dòng)地吸附路面上方的尾氣，還能使TiO2顆粒在三維空間吸收光線，增大光吸收面積，其吸附協(xié)同作用明顯地提高了復(fù)合顆粒對(duì)路面汽車尾氣的降解；同時(shí)硅藻土的表面具有強(qiáng)極性鍵，易于與所選偶聯(lián)劑作用，對(duì)TiO2的粘結(jié)力強(qiáng)，不易脫落。通過光催化降解復(fù)合顆粒(TiO2/硅藻土降解復(fù)合顆粒)的制備，增加尾氣吸收、改善光的吸收面積，提高光的催化效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路尾氣的有效降解，減少尾氣污染對(duì)環(huán)境的破壞。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的介紹。實(shí)施例1
按質(zhì)量計(jì)，將20份納米級(jí)銳鈦型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，將40份微米級(jí)多孔材料硅藻土表面用清水沖洗，用遠(yuǎn)紅外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。將烘干后的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土按質(zhì)量比1:2放入攪拌機(jī)中分散，攪拌速度2000rpm，攪拌時(shí)間為40min ;將2份硅烷偶聯(lián)劑Y _氨丙基三乙氧基硅烷與40份工業(yè)乙醇配置成分散溶液，與分散后的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土一起加入帶有冷凝管的三口燒瓶中加熱攪拌，蒸餾回收，然后加熱到80 °C保溫12h，制得光催化降解復(fù)合顆粒(TiO2/娃藻土降解復(fù)合顆粒。實(shí)施例2
按質(zhì)量計(jì)，將20份納米級(jí)銳鈦型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，將100份微米級(jí)多孔材料硅藻土表面用清水沖洗，用遠(yuǎn)紅外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。將烘干后的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土按質(zhì)量比1:2放入攪拌機(jī)中分散，攪拌速度2000rpm，攪拌時(shí)間為60min ;將5份硅烷偶聯(lián)劑Y _縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷與60份工業(yè)乙醇配置成分散溶液，與分散后的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土一起加入帶有冷凝管的三口燒瓶中加熱攪拌，蒸餾回收，然后加熱到80 °C保溫12h，制得光催化降解復(fù)合顆粒(TiO2/硅藻土降解復(fù)合顆粒)。實(shí)施例3按質(zhì)量計(jì)，將20份納米級(jí)銳鈦型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，將60份微米級(jí)多孔材料硅藻土表面用超聲波清洗30min，用遠(yuǎn)紅外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。將烘干后的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土按質(zhì)量比1:3放入攪拌機(jī)中分散，攪拌速度2000rpm，攪拌時(shí)間為60min ;將4份鈦酸酯偶聯(lián)劑102與50份工業(yè)乙醇配置成分散溶液，與分散后的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土一起加入帶有冷凝管的三口燒瓶中加熱攪拌，蒸餾回收，然后加熱到80 °C保溫12h，制得光催化降解復(fù)合顆粒(TiO2/硅藻土降解復(fù)合顆粒)。實(shí)施例4
復(fù)合顆粒的催化降解效率研究:
按《公路工程浙青及浙青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0703-1993的輪碾法制作車轍板狀試件，級(jí)配為AC-13C,試件尺寸為30cmX6cmX 5cm。將試件切割為30cmX6cmX 5cm (長(zhǎng)X寬X高)條形試件。將實(shí)施例1、2和3中制備的復(fù)合顆粒按0.2g/ m2噴散在涂有乳化浙青的AC-13C的車轍板上，固化后，將車轍板放置在氙燈下進(jìn)行尾氣降解實(shí)驗(yàn)。由于尾氣中的NOx主要轉(zhuǎn)化為NO2,且其毒性最強(qiáng)，因而在實(shí)驗(yàn)中以NO2作為目標(biāo)氣體驗(yàn)證涂層的尾氣的催化降解效率。使用氣體檢測(cè)報(bào)警儀(BX80)檢測(cè)反應(yīng)箱內(nèi)NO2的濃度，記錄60min內(nèi)NO2的濃度變化情況，并與起始濃度對(duì)比，換算出NO2的降解效率。反應(yīng)中溫度和濕度分別由溫濕度計(jì)結(jié)合加熱加濕裝置控制。初始NO2濃度:20ppm，溫度18 °C，濕度55%，照度為30001x。降解汽車尾氣的NO2濃度隨時(shí)間的變化如表I所示。表I汽車尾氣的NO2降解率(％)隨時(shí)間的變化
權(quán)利要求
1.一種光催化降解復(fù)合顆粒，其特征在于，包括以下組分納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液為偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的混合物，其中，所述的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土、偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的質(zhì)量比為1:2飛O. Γο. 3:2 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光催化降解復(fù)合顆粒，其特征在于，所述的微米級(jí)多孔材料硅藻土的粒徑為30 150 μ m,而所述的納米級(jí)銳鈦型TiO2的粒徑為15 lOOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種光催化降解復(fù)合顆粒，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑為硅燒偶聯(lián)劑Y-氨丙基二乙氧基娃燒、Y _縮水甘油醚氧基丙基二甲氧基娃燒、欽酸酯偶聯(lián)劑102中的任意一種。
4.一種光催化降解復(fù)合顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 a、將納米級(jí)銳鈦型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存； b、將微米級(jí)多孔材料硅藻土表面用清水或者超聲波清洗30min，然后用遠(yuǎn)紅外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存； C、將烘干后的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土按照質(zhì)量比為1:2飛放入攪拌機(jī)中分散，攪拌速度2000rpm,攪拌時(shí)間為40 60min ； d、將與納米級(jí)銳鈦型TiO2的質(zhì)量比分別為1:0. 1-0. 3的偶聯(lián)劑和1:2-4的工業(yè)乙醇混合后配置成分散溶液，同時(shí)將分散溶液和步驟c制備的納米級(jí)銳鈦型TiO2和微米級(jí)多孔材料硅藻土的混合物一起加入帶有冷凝管的三口燒瓶中加熱攪拌，并進(jìn)行蒸餾回收，然后加熱到80 °C保溫12h，得到光催化降解復(fù)合顆粒。
5.一種光催化降解復(fù)合顆粒通過噴灑在熱鋪浙青路面上，或者通過乳化浙青稀漿罩面方法附著于路面，或者作為路面涂料成分噴涂于路面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光催化降解復(fù)合顆粒的應(yīng)用，其特征在于，所述的光催化降解復(fù)合顆粒的用量為O. 15g^0. 25g/ m2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光催化降解復(fù)合顆粒，其特征在于，包括以下組分納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液為偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的混合物，其中，所述的納米級(jí)銳鈦型TiO2、微米級(jí)多孔材料硅藻土、偶聯(lián)劑和工業(yè)乙醇的質(zhì)量比為1∶2~6∶0.1~0.3∶2~4。本發(fā)明同時(shí)還涉及一種光催化降解復(fù)合顆粒的制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述的光催化降解復(fù)合顆粒能夠增加尾氣吸收、改善光的吸收面積，提高光的催化效率，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市道路尾氣的有效降解，減少尾氣污染對(duì)環(huán)境的破壞。
文檔編號(hào)B01J21/08GK103252225SQ20131015903
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月3日
發(fā)明者胡光偉, 張健康, 朱啟洋, 張業(yè)茂, 顧迎春, 陳小周, 朱義銘 申請(qǐng)人:江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司