当前位置: 首页 > 专利查询>盐城工学院专利>正文

一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法及其在净化汽车尾气上的应用技术

技术编号:38132822 阅读:12 留言:0更新日期:2023-07-08 09:41
一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法及其在净化汽车尾气上的应用。采用水玻璃作为粘结剂,增加黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的抗压强度和耐磨性,以满足实际应用需求。本发明专利技术制备的黑色TiO2含有丰富的氧空位、并能产生大量的超氧阴离子自由基(

【技术实现步骤摘要】
一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法及其在净化汽车尾气上的应用


[0001]本专利技术具体涉及一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法及其在净化汽车尾气上的应用,属于环保建筑材料制造业。

技术介绍

[0002]随着经济的快速增长,汽车保有量过度增长,汽车尾气排放已成为城市空气质量恶化的主要来源之一。汽车废气中的成分,特别是氮氧化物(NO
x
),严重影响了人们的日常生活,对某些肺部疾病有潜在风险。
[0003]NO
x
(95% NO+5% NO2)主要是由化石燃料燃烧过程中N2和O2反应产生的。湿式洗涤法去除NO2相对容易,而NO因其不溶于水而难以去除。因此,去除城市大气中的NO成为当务之急。由于城市大气中NO的浓度通常很低,传统的方法(如吸附、SNCR和SCR)变得不那么有效、昂贵和复杂。光催化技术是一种环保有效的技术,在温和条件下的空气净化中显示出潜在的应用前景,特别是在去除汽车尾气中排放的NO气体方面。在众多的半导体光催化剂候选材料中,二氧化钛(TiO2)因其光催化效率高、无毒、成本低、稳定性好等优点而受到广泛的研究。然而,粉状光催化剂(例如纳米TiO2粉末)很容易随着NO气体的气流流失,从而造成二次污染。开发一种简便的方法,有效地将TiO2粉体光催化剂固定在合适的载体上,以避免在实际应用中采用昂贵的相分离过程,是至关重要的。
[0004]申请号为CN202210727517.5的中国专利技术专利,提供的制备方法首先从铜渣中提取出铁氧化物,并与TiO2混合制得光催化剂,随后与添加剂混合后得到光催化浆液;然后将提取铁氧化物后的铜渣作为骨料,制备混凝土浆液;最后按照光催化浆液、混凝土浆液、光催化浆液的顺序,依次浇筑入预铺设光纤材料的模具中制备可见光催化透光混凝土材料。该可见光催化透光混凝土材料,利用铜渣中的铁作为光催化剂的部分原料,并将提铁后的铜渣作为骨料替代天然砂石,解决了铜渣造成的环境污染问题,并实现了资源化利用,并利用光催化层和光纤透光性实现有效净化空气的目的。然而,该专利采用白色TiO2作为主要的光催化剂,由于白色锐钛矿TiO2较大的带隙(3.2eV)导致太阳能利用效率不足,以及光生电子

空穴对分离效率低导致的量子效率有限,从而使得现有技术制备的光催化混凝土材料或路面砖对汽车尾气中NO
x
的光催化去除效率仍然相当低。
[0005]申请号为CN201210348679.4的中国专利技术专利,公开了一种用于降解汽车废气的路面铺面砖,砖体表面设有砖表面层,其特征在于所述砖表面层由可呼吸面层混合料制成,所述可呼吸面层混合料包含水泥、纳米级复合光催化剂、中粗砂和水,其中以重量比计:水泥:纳米级复合光催化剂:中粗砂=1:0.12

0.14:2

2.5。所述纳米级复合光催化剂为纳米锐钛矿粉。所述砖表面层的厚度为3

5mm。本专利技术由于在路面砖的表面层材料中增加了高比例的纳米级复合光催化剂纳米锐钛矿粉,使该路面砖具有了催化降解汽车尾气的特性。然而,该专利没有考虑净化汽车尾气中的NO
x
时,NO气体的不完全光氧化反应会产生毒性更大的NO2,从而造成更严重的二次污染的问题。
次;所述干燥的参数为:60

100℃真空干燥10

20h。
[0015]进一步地,步骤(2)中,所述粘结剂为水玻璃,所述水玻璃的主要化学组分为Na2O和SiO2,且Na2O
·
nSiO2,n=1

3。
[0016]进一步地,步骤(2)中,所述搅拌时间为1

3h;所述超声分散处理时间为20

40min;所述B

TiO2悬浮液浓度为3.33

80mg/mL。
[0017]进一步地,步骤(3)中,所述原料为水泥、砂、石、水、添加剂,其质量比例为(0.5

1.5):(1.2

1.4):(2

3):(0.2

0.4):(0.01

0.1);所述搅拌时间为5

24h;所述标准固化室养护条件为:温度为18

22℃,相对湿度(RH)>95%;所述模具的尺寸为150mm
×
150mm
×
150mm。
[0018]有益效果:
[0019]与现有技术相比,本专利技术一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法及其在净化汽车尾气上的应用,具有如下优势:
[0020](1)本专利技术制备的黑色TiO2的光吸收范围较宽,对太阳光利用效率高,基于此制备的黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的光催化NO去除率约为白色TiO2基光催化混凝土生态砖的1.7倍。
[0021](2)本专利技术采用水玻璃作为粘结剂,使得黑色TiO2基光催化混凝土生态砖抗压强度提高了3.7%,耐磨性提高了9.9%,可以满足实际应用需求。
[0022](3)本专利技术制备的黑色TiO2含有丰富的氧空位、并能产生大量的超氧阴离子自由基(
·
O2‑
),促进光生空穴的湮灭,直接将NO转化为硝酸盐,从而使得本专利技术制备的黑色TiO2基光催化混凝土生态砖在光催化去除NO过程中几乎没有形成毒性更强的NO2副产物。
附图说明
[0023]图1为B

TiO2基光催化混凝土生态砖的制备流程图;
[0024]图2为W

TiO2和不同浓度B

TiO2悬浮液静置1天后的照片,(a)为浓度为20mg/mL的W

TiO2悬浮液,(b)为浓度为5mg/mL的B

TiO2悬浮液,(c)为浓度为10mg/mL的B

TiO2悬浮液,(d)为浓度为20mg/mL的B

TiO2悬浮液,(e)为浓度为30mg/mL的B

TiO2悬浮液;
[0025]图3为制备的混凝土生态砖的照片,(a)为空白对照(对比例1),(b)为WCPE

20(对比例2),(c)为BCPE

5(实施例1),(d)为BCPE

10(实施例2),(e)为BCPE

20(实施例3),(f)为BCPE

30(实施例4)的照片;
[0026]图4为W

TiO2和B

TiO2的X射线衍射谱图(XRD);
[0027]图5为W

TiO2和B

TiO2基光催化混凝土生态砖(对比例2、实施例3)的扫描电子显微镜(SEM)图像;
[0028]图6为W<本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)黑色TiO2光催化剂的制备:将原料白色TiO2纳米颗粒粉末与NaBH4混合、研磨,再在Ar气气氛条件下加热煅烧、冷却至室温后离心洗涤、干燥得到黑色TiO2;(2)含黑色TiO2光催化剂悬浮液的制备:将B

TiO2和粘结剂加入到去离子水中,再经过搅拌、超声分散处理,得到B

TiO2悬浮液;(3)光催化混凝土生态砖的制备:按比例称量原料水泥、砂、石、水、添加剂,并经过混合、搅拌得到水泥料浆,倒入模具中,再将模具转移到标准养护室养护4

6天,以获得不完全凝固的混凝土砖块,最后,用料浆喷雾器将B

TiO2悬浮液喷洒在未完全硬化的混凝土砖块表面,随后将涂覆有B

TiO2光催化剂的未完全凝固混凝土砖块转移到标准养护室内养护20

27天,得B

TiO2基光催化混凝土生态砖。2.根据权利要求1所述的一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述原料白色TiO2纳米颗粒粉末的加入量为1

3 g;NaBH4加入量为1

2 g,所述研磨时间为20

50 min。3.根据权利要求1所述的一种黑色TiO2基光催化混凝土生态砖的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述加热煅烧的参数为:以5

15 ℃/min的加热速率从室温加热到300

400 ℃;所述离心洗涤的...

【专利技术属性】
技术研发人员:董鹏玉王存霞张莉华高金森郯俊建
申请(专利权)人:盐城工学院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1