一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法。所述光催化氮氧化物材料以盐酸为活性介质，以沥青混凝土为载体，负载纳米铋制备而成；其原料组成按质量份计，包括沥青混凝土100份，0.1-0.5mol/L的盐酸1-5份，纳米铋0.03-0.1份。与现有技术相比，本发明专利技术具有如下优点：对NOx具有优良的净化性能和较高的转化率，良好的光催化活性及稳定性，催化性能可控及无毒；在可见光下可达到良好的光催化效果；另与NOx充分接触和反应，同时大幅度减少光生电子和空穴之间的复合几率，从而达到高效和长久些的效果；整个工艺节能、环保、安全，适合工业化生产；制备工艺简单，经济效益和社会效益显著。

Photocatalytic nitrogen oxide material for asphalt pavement loading nano bismuth and preparation method thereof

The invention relates to a photocatalytic nitrogen oxide material for asphalt pavement loading nano bismuth and a preparation method thereof. The photocatalytic activity of nitrogen oxides using hydrochloric acid as the medium, to the asphalt concrete as the carrier, the load of bismuth nanoparticles prepared; the raw materials according to the quality of a project, including 100 asphalt concrete, 0.1-0.5mol/L hydrochloric acid 1-5, nano bismuth 0.03-0.1. Compared with the prior art, the invention has the advantages of excellent cleaning performance and high conversion rate of NOx, photocatalytic activity and good stability, controllable catalytic performance and non-toxic; under visible light photocatalysis can achieve good effect; the other with NOx full contact and reaction, and greatly reduce light recombination between electrons and holes, so as to achieve high efficiency and longer effect; the whole process of energy saving, environmental protection, safety, suitable for industrial production; the preparation process is simple, economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化
，具体来说，涉及到一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一。近年来，随着工业和交通事业的快速发展，随烟气而排放的NOx日益增加，有些城市地区空气中的NOx浓度已严重超标，其危害己不容忽视。其中，氮氧化物(NO约占总量的95％)是最难脱除的污染物，能引起一系列环境问题，如酸雨、光化学烟雾及水土酸化等现象，所以治理废气中的氮氧化物就变得尤为重要。而汽车尾气是大气环境的主要污染源之一，相应的NOx是汽车尾气中危害最大、处理最难的主要污染物。大交通量易引起空气中NOx及挥发性物质(VOCs)浓度的增加，进而损害人们的身心健康。这些污染还易造成二次污染，如酸雨或臭氧化等，所以治理废气中的NOx变得尤为重要。光催化技术由于利用催化材料和太阳光，可以在室温下进行，以及高效处理低浓度污染物(无需富集)等特点，在处理低浓度大气污染物方面具有很高的研究价值和潜在的应用背景。目前，众多的NOx的治理方法中，可利用纳米光催化材料作为治理汽车尾气中NOx的一种新途径。将光催化材料有效的应用到沥青路面，能直接有效的减少，乃至消除汽车尾气的污染，进而产生巨大的经济和社会效益。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适应性强、经济高效的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法。本专利技术所述的一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料，所述光催化氮氧化物材料以盐酸为活性介质，以沥青混凝土为载体，负载纳米铋制备而成；其原料组成按质量份计，包括沥青混凝土100份，0.1-0.5mol/L的盐酸1-5份，纳米铋0.03-0.1份。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述制备方法具体步骤为：1)在搅拌状态下，将铋前驱体、还原剂和表面活性剂在三口瓶中混合均匀，在80-90℃的水浴中继续搅拌一段时间，到达反应终点后，将所制得纳米铋抽滤，并用蒸馏水洗涤数次，再用乙醇除去样品中多余水分，在空气气氛下自然干燥，备用；2)将纳米铋置于分散液中超声分散2-5min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声5-10min，调节pH值为2-6，配制成1wt-10wt％纳米铋溶液；然后将纳米铋溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥30-60min，待溶剂挥发后，得到能光催化氮氧化物的材料，其纳米铋的掺入量控制为沥青混凝土重量的0.3-1‰。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述铋前驱体为硝酸铋、氯化铋、柠檬酸铋、醋酸铋或酒石酸铋中的一种。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述还原剂为水合肼、次亚磷酸钠、硼氢化钠或羟基醇的一种或几种。所述羟基醇为龙须草醇A。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述表面活性剂为聚乙醇400、聚乙醇6000、聚乙醇20000、溴化十六烷基三甲基铵、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇的一种或几种。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述纳米铋粒径范围在20nm至5μm不等。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述分散液为水或乙醇的一种。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述沥青混凝土为不同级配的石料和沥青组成；所述石料为玄武岩、石灰岩或辉绿岩；所述沥青为SK90#、SK70#、壳牌90#、壳牌70#或中海361#等。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法，所述灯为紫外灯或可见光灯，功率为5-100W。本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法具有如下特点：1)催化性能可控。不同掺配比例和配方组成赋予沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料优异的催化性能和工艺性能。沥青混合料本身是一种胶粘材料，适当控制成型温度、拌和温度及压实度等工艺条件可制备出这种新型光催化材料；改变母液浓度、母液温度、pH、干燥温度等可以调节和控制纳米Bi的负载率、厚度、均匀度等，参数可调范围大，催化性能可控性强；2)绿色环保。将Bi纳米材料用于沥青路面，并催化降解NOx，加之金属铋无毒且环境友好特性，它将是一个很好的绿色催化材料；并且对氮氧化物污染物进行光催化分解为无毒无害的物质，无二次污染；3)高效。所制备的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料比表面积大，具有优良的NOx光催化效果，对汽车尾气中NOx降解率可达到80％以上，在可见光下也有良好的光催化效果；4)适应性强。沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料适用于各等级沥青混凝土路面，可推广应用到城市道路、道路从属设施及建筑涂料上等。与现有技术相比，本专利技术所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备方法具有如下优点：1)制备工艺简单，所制备光催化氮氧化物材料对氮氧化物具有优异的光催化效果，对氮氧化物的转化率最高达到80％以上，同时不影响沥青混凝土路面的使用性能，适用于各等级沥青混凝土路面，可推广应用到城市道路、道路从属设施及建筑涂料上，经济效益和社会效益显著；2)作为一种新型的整体式光催化材料，对NOx具有优良的净化性能和较高的转化率；所制备的光催化氮氧化物材料对NOx净化具有良好的光催化活性及稳定性，催化性能可控及无毒；3)在可见光下可达到良好的光催化效果；另外采用多孔的沥青路面作为载体，使得光催化材料能与NOx充分接触和反应，同时大幅度减少光生电子和空穴之间的复合几率，从而达到高效和长久些的效果；4)减少了很多加工工艺程序，流程简单，可操作性强；操作工艺条件缓和，大大降低了生产中的安全隐患；整个工艺节能、环保、安全，适合工业化生产，经济效益显著。具体实施方式下面结合具体的实施例对所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料及其制备方法做进一步说明，但是本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol硝酸铋、0.2mol水合肼和1.1g聚乙醇6000在三口瓶中混合均匀，在90℃的水浴中继续搅拌一段时间，到达反应终点后，将所制得纳米铋抽滤并用蒸馏水洗涤数次，再用乙醇除去样品中多余水分，在空气气氛下自然干燥，所得纳米铋的粒径约2.5μm，备用；步骤2：将纳米铋置于水中超声分散2min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料，其特征在于，所述光催化氮氧化物材料以盐酸为活性介质，以沥青混凝土为载体，负载纳米铋制备而成；其原料组成按质量份计，包括沥青混凝土100份，0.1‑0.5mol/L的盐酸1‑5份，纳米铋0.03‑0.1份。

【技术特征摘要】
1.一种沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料，其特征在于，所述光催
化氮氧化物材料以盐酸为活性介质，以沥青混凝土为载体，负载纳米铋制备而成；
其原料组成按质量份计，包括沥青混凝土100份，0.1-0.5mol/L的盐酸1-5份，纳
米铋0.03-0.1份。
2.根据权利要求1所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备
方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：
1)在搅拌状态下，将铋前驱体、还原剂和表面活性剂在三口瓶中混合均匀，
在80-90℃的水浴中继续搅拌一段时间，到达反应终点后，将所制得纳米铋抽滤，
并用蒸馏水洗涤数次，再用乙醇除去样品中多余水分，在空气气氛下自然干燥，
备用；
2)将纳米铋置于分散液中超声分散2-5min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl
继续超声5-10min，调节pH值为2-6，配制成1-10wt％纳米铋溶液；然后将纳米铋
溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥30-60min，待溶剂挥发后，得到能光
催化氮氧化物的材料，其纳米铋的掺入量控制为沥青混凝土质量的0.3-1‰。
3.根据权利要求2所述的沥青路面负载纳米铋的光催化氮氧化物材料的制备
方法，其特征在于，所述铋前驱体为硝酸铋、氯化铋、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马德崇，刘海，王威，樊长昕，李文良，黄春生，刘俊华，尹志钢，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14