一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，它的步骤如下：（1）制备主体层料和面层料；（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2-3h；（3）以水泥浆作粘结剂，在面层料上喷涂钛酸盐前驱体溶胶，钛酸盐前驱体溶胶在面层料上形成薄膜，在清洁、室温下的环境中陈化7-10天，得到混凝土路面砖胚体；（4）将混凝土路面砖胚体放入干燥炉中，得到复合型纳米光催化混凝土路面砖。本发明专利技术在光催化降解实验中，污染物浓度由0.998mg/m3降至0.719mg/m3，20分钟内降解率达到27.7%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米光催化建筑材料，具体涉及复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法。
技术介绍
近几年我国广大地区频遭雾霾天气污染，严重危害人民健康。对雾霾天气的综合治理，从技术层面主要是严格控制机动车尾气、工业排放、原煤燃烧和扬尘等污染源，但现阶段还达不到零排放。对已直接排入大气中的污染物，如氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）、挥发性有机物（VOC）和细颗粒物（PM2.5）等，目前尚无有效的大范围技术治理措施。研究发现纳米半导体材料有一种光催化特性，能在紫外线光的照射下产生强烈的氧化还原能力，同各种有机污染物发生反应。目前这一技术已开始应用于室内的空气净化领域，对于室外空气的净化问题尚处于探索研究阶段。以水泥、集料（石子、沙）和水为主要原料，经搅拌、成型和养护等工艺生产的，未配置钢筋的混凝土路面砖，按结构主要分带面层和通体两大类，目前正广泛应用于国内外城市化建设中。
技术实现思路
本专利技术针对现有治理室外空气污染技术的不足，提供一种结构简单，实用性强，能有效净化室外空气的复合型纳米光催化混凝土路面砖，为综合治理雾霾污染探索一条新的技术途径。本专利技术的技术方案是：以钛酸盐为二氧化钛（TiO2）光催化剂的前驱体，分别采用物理粉碎法和化学溶胶-凝胶法两种制备工艺，由混凝土路面砖的面层部分作为载体，分别在面层的内部和表面使用不同的负载方法：掺加法和喷涂法，形成复合型的TiO2纳米级（1-100nm）基本单元：即零维（微粒）和二维（薄膜），制成具有自动降解空气中的NOX、SO2和VOC的混凝土路面砖，用于铺装城市道路人行道、广场或其它地面。一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，它的步骤如下：（1）制备主体层料和面层料，所述主体层料由水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石组成，其水、水泥、中砂与碎石的质量比为0.5:1:1.8:3.6，将水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石混合搅拌均匀；所述面层料的制备方法如下：在水中加入TiO2纳米微粒，搅拌生成胶体，然后将胶体、42.5普通硅酸盐水泥和中砂混合搅拌均匀并陈化10分钟，所述水与TiO2纳米微粒的质量比为0.05-0.2:1，所述胶体、水泥与中砂的质量比为0.5:1:2.6；（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2-3h；（3）以水泥浆作粘结剂，在面层料上喷涂钛酸盐前驱体溶胶，钛酸盐前驱体溶胶在面层料上形成薄膜，在清洁、室温下的环境中陈化7-10天，得到混凝土路面砖胚体；（4）将混凝土路面砖胚体放入干燥炉中，干燥炉升温至80-120℃，保温30min后取出自然冷却，再置入焙烧炉中，以2-3℃/min速率升温至400-450℃进行焙烧，焙烧气氛为氩气或空气，保温1h后取出自然冷却，得到复合型纳米光催化混凝土路面砖。所述步骤（1）中，中砂的粒径为0.25-0.5mm，碎石的粒径为15mm以下。所述步骤（2）中，模具的长×宽×厚=250mm×250mm×60mm，主体层料与面层料的厚度比为8-9:1。所述步骤（3）中，钛酸盐前驱体溶胶的制备步骤如下：以钛酸四丁酯作前驱体，乙醇和水作溶剂，乙酰丙酮和盐酸作抑制剂，钛酸四丁酯、乙醇、乙酰丙酮、盐酸与水的物质的量之比为1：16：2：0.4：3，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，然后加入乙酰丙酮、盐酸和水，搅拌后得到钛酸盐前驱体溶胶。所述步骤（3）中，薄膜的厚度为50-100nm。所述复合型纳米光催化混凝土路面砖的厚度为50-60mm。本专利技术的有益效果是：本专利技术中复合型纳米光催化混凝土路面砖具有催化净化空气中污染物和硬化美化路面的综合功能。它在一个载体上复合负载着纳米的两种基本单元，分布密度大，总表面积大，催化反应的速率和效率就高。在光催化降解实验中，污染物浓度由0.998mg/m3降至0.719mg/m3，20分钟内降解率达到27.7%。至100分钟时，光解率达到44.7%。反应产生无毒性的氧化产物，使绝对毒性减小。TiO2化学稳定性高、无毒、成本低。在混凝土路面砖日久磨损时，里层的光催化剂显现出来，仍能基本保持原有的功能。纳米薄膜有超亲水特性，因此本专利技术还有一定的自洁功能，每遇城市环卫车洒水或下雨时，易于清除混凝土路面砖表面尘污。本专利技术结构简单，实用性强，除可广泛应用于城市道路和地面建设外，也可应用于公路两侧的护坡修筑，同样起到净化机动车尾气的作用。具体实施方式实施例1一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，它的步骤如下：（1）制备主体层料和面层料，所述主体层料由水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石组成，中砂的粒径为0.25mm，碎石的粒径为15mm以下，其水、水泥、中砂与碎石的质量比为0.5:1:1.8:3.6，将水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石混合搅拌均匀；所述面层料的制备方法如下：在水中加入TiO2纳米微粒，搅拌生成胶体，然后将胶体、42.5普通硅酸盐水泥和中砂混合搅拌均匀并陈化10分钟，所述水与TiO2纳米微粒的质量比为0.05-0.2:1，所述胶体、水泥与中砂的质量比为0.5:1:2.6；（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2-3h，模具的长×宽×厚=250mm×250mm×60mm，主体层料与面层料的厚度比为8:1；（3）以水泥浆作粘结剂，在面层料上喷涂钛酸盐前驱体溶胶，钛酸盐前驱体溶胶在面层料上形成薄膜，薄膜的厚度为50-100nm，在清洁、室温下的环境中陈化7-10天，得到混凝土路面砖胚体，钛酸盐前驱体溶胶的制备步骤如下：以钛酸四丁酯作前驱体，乙醇和水作溶剂，乙酰丙酮和盐酸作抑制剂，钛酸四丁酯、乙醇、乙酰丙酮、盐酸与水的物质的量之比为1：16：2：0.4：3，将钛酸四丁酯溶解于乙醇中，然后加入乙酰丙酮、盐酸和水，搅拌后得到钛酸盐前驱体溶胶；（4）将混凝土路面砖胚体放入干燥炉中，干燥炉升温至80-120℃，保温30min后取出自然冷却，再置入焙烧炉中，以2-3℃/min速率升温至400-450℃进行焙烧，焙烧气氛为氩气或空气，保温1h后取出自然冷却，得到复合型纳米光催化混凝土路面砖，厚度为50mm。实施例2一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，它的步骤如下：（1）制备主体层料和面层料，所述主体层料由水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石组成，中砂的粒径为0.5mm，碎石的粒径为15mm以下，其水、水泥、中砂与碎石的质量比为0.5:1:1.8:3.6，将水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石混合搅拌均匀；所述面层料的制备方法如下：在水中加入TiO2纳米微粒，搅拌生成胶体，然后将胶体、42.5普通硅酸盐水泥和中砂混合搅拌均匀并陈化10分钟，所述水与TiO2纳米微粒的质量比为0.05-0.2:1，所述胶体、水泥与中砂的质量比为0.5:1:2.6；（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2-3h，模具的长×宽×厚=250mm×250mm×60m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：（1）制备主体层料和面层料，所述主体层料由水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石组成，其水、水泥、中砂与碎石的质量比为0.5:1:1.8:3.6，将水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石混合搅拌均匀；所述面层料的制备方法如下：在水中加入TiO2纳米微粒，搅拌生成胶体，然后将胶体、42.5普通硅酸盐水泥和中砂混合搅拌均匀并陈化10分钟，所述水与TiO2纳米微粒的质量比为0.05‑0.2:1，所述胶体、水泥与中砂的质量比为0.5:1:2.6；（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2‑3h；（3）以水泥浆作粘结剂，在面层料上喷涂钛酸盐前驱体溶胶，钛酸盐前驱体溶胶在面层料上形成薄膜，在清洁、室温下的环境中陈化7‑10天，得到混凝土路面砖胚体；（4）将混凝土路面砖胚体放入干燥炉中，干燥炉升温至80‑120 ℃，保温30min后取出自然冷却，再置入焙烧炉中，以2‑3℃/min速率升温至400‑450℃进行焙烧，焙烧气氛为氩气或空气，保温1h后取出自然冷却，得到复合型纳米光催化混凝土路面砖。

【技术特征摘要】
1.一种复合型纳米光催化混凝土路面砖的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：
（1）制备主体层料和面层料，所述主体层料由水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石组成，其水、水泥、中砂与碎石的质量比为0.5:1:1.8:3.6，将水、42.5普通硅酸盐水泥、中砂和碎石混合搅拌均匀；所述面层料的制备方法如下：在水中加入TiO2纳米微粒，搅拌生成胶体，然后将胶体、42.5普通硅酸盐水泥和中砂混合搅拌均匀并陈化10分钟，所述水与TiO2纳米微粒的质量比为0.05-0.2:1，所述胶体、水泥与中砂的质量比为0.5:1:2.6；
（2）先将面层料倒入模具，再倒入主体层料，然后挤压成型，脱模后面层朝上自然凝结2-3h；
（3）以水泥浆作粘结剂，在面层料上喷涂钛酸盐前驱体溶胶，钛酸盐前驱体溶胶在面层料上形成薄膜，在清洁、室温下的环境中陈化7-10天，得到混凝土路面砖胚体；
（4）将混凝土路面砖胚体放入干燥炉中，干燥炉升温至80-120℃，保温30min后取出自然冷却，再置入焙烧炉中，以2-3℃/min速率升温至400-450℃进行焙烧，焙烧气氛为氩气或空气，保温1h后取出自然冷却，得到复合型纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雯璐，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南;41