专利名称：一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法
技术领域：
本发明公开了一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法方法，尤其适用于弱可见光强度下的长大隧道和地下停车场路面汽车尾气降解。
背景技术：
近年来，随着汽车保有量的剧增，汽车尾气污染日益严重，其中氮氧化合物(NOx)所造成的大气污染尤其严重，据统计，每千辆汽车每天排出的NOx 50 150kg，NOx的集聚会发生强烈的光化学反应，形成毒性很大的光化学烟雾，对人体健康和生态环境带来严重的危害，严重时会致人死亡。因此，催化反应消除路面机动车尾气污染成为研究的一个热点。公路隧道和停车库是一段相对封闭的环境，特别是过江、跨海、穿山的长大隧道， 汽车尾气污染问题尤其严重。当隧道内发生严重堵车的情况，尾气浓度将快速升高，高浓度的NOx降低了隧道内的氧气，易导致司乘人员的中毒昏迷甚至死亡。因此，实现隧道中汽车尾气的路面降解技术，对防止尾气出现大量积聚，保障隧道的营运安全和行车安全是非常必要的。目前，为解决长大隧道的尾气问题，主要采用增大隧道断面或设置通风竖井，确实起到一定的效果，但设备投资和运营费用都很高。根据我们对浙江省临海市以及江苏省南京市的隧道和大型地下停车库中汽车尾气的检测，结果表明汽车尾气污染物浓度均严重超标。例如，临海市牛官头隧道内的汽车尾气中的NOx实测平均浓度达到国家二级环境空气质量标准限制的124倍，NO2实测平均浓度是国家二级环境空气质量标准限制的47倍。南京火车站地下停车库NOx浓度超标38. 3倍，一氧化氮浓度超标7. 5倍。纳米TiO2具有极强的催化降解能力，几乎能降解所有的污染物。但是，由于TiO2禁带宽度较窄，只能吸收太阳光或灯光源中的紫外波段，汽车尾气的路面降解效率低下，而光照强度较弱的隧道和地下停车场中，汽车尾气的路面降解效率更低，因此，该技术在实践应用中受到很大的限制。为了能使尾气路面降解技术更好地应用到隧道等弱光照强度下的交通环境，研发低光照强度下的尾气光催化降解材料具有迫切的重要性。根据固体物理的能带理论，Ag和半导体TiO2具有不同的费米能级。当Ag掺杂于TiO2后，光电反应产生的电子从TiO2的导带转移到界面的金属Ag离子上(由于TiO2的费米能级高于Ag),导致在Ag-TiO2接触区产生Schottky势鱼,从而可提高半导体材料的光催化效应。借助Ag-TiO2的这一物理特性,能显著提高纳米TiO2等光催化半导体材料在低紫外线环境中的尾气降解效率，从而扩大其在路面降解技术领域的适用范围，使得某些紫外线含量低的特殊场合的汽车尾气降解成为可能。
发明内容
本发明目的是提供一种在弱可见光作用下能够有效分解汽车尾气NOx的光降解颗粒。该复合降解粉能够将光催化降解尾气的有效光吸收范围由紫外线拓展到可见光，扩大了光催化反应的光吸收频宽，从而提高了尾气的路面光催化降解效率。
—种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，每平方米喷洒的重量组成比为10(Γ300份胶粉、6 18份Ag-Ti02、5 15份偶联剂、7(Tl40份分散剂，O. 5^1. 5份硫化促进剂CZ和O. 5 I. 5份硫化促进剂DM。上述制备弱可见光下降解汽车尾气的复合粉体颗粒，包括如下步骤
I)废橡胶粉的粒径为2(Γ80目。2)光催化降解材料为Ag-TiO2纳米颗粒，Ag-TiO2纳米颗粒粒径为5 20 nm。3)对10(Γ300份废橡胶粉表面用清水冲洗，或者用超声波清洗60min，后用远红外干燥箱50°C烘干。4)将2飞份偶联剂与4(Γ80份分散剂配置成质量浓度为5 10%的分散溶液，与废橡胶粉一起加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，蒸馏回收，然后加热到120 °C保温60min，制得改性废橡胶粉。 5)将6 18份Ag-TiO2纳米粉体在150°C的真空箱中干燥I个小时，然后加入到装有3(Γ60份分散剂的广口瓶中，再加入3、份偶联剂并超声分散45 min,制备Ag-TiO2分散溶液。6)将制备的改性废橡胶粉放入固体搅拌机中加热搅拌,转速为40(T600rpm,加热温度为90°C。再将上述Ag-TiO2溶液直接喷洒到废橡胶粉上，搅拌3(T60 min,制得可见光光催化复合降解粉。本发明具有以下优点1)通过将Ag-TiO2复合入废轮胎胶粉表面，拓展了尾气路面降解的环境光源范围或波段，能解决隧道、地下停车场等弱可见光环境中的光催化降解尾气问题，并能大幅提高尾气在隧道能的降解效率。2 )本发明的汽车尾气降解颗粒制备简单，喷涂方便，施工简单，适合大面积的隧道和地下停车场内快速施工。3 )由于同时对废橡胶粉和Ag-TiO2表面进行了改性，增加了 Ag-TiO2对废橡胶粉的粘附性，延长了复合粉的使用寿命。
具体实施例方式为了更好地说明本发明的内容，特以下面实例作进一步说明
实施例I:
I.废橡胶粉的粒径为30目。2.光催化降解材料为Ag-TiO2纳米颗粒，Ag-TiO2纳米颗粒粒径为20 nm。3.对200份废橡胶粉表面用清水冲洗，后用远红外干燥箱50 °C烘干。4.将4份Si-69偶联剂和40份无水乙醇配置成质量浓度为10%的乙醇分散溶液，分别加入硫化促进剂CZ、DM各I份，与胶粉一起加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，在80°C将乙醇蒸馏回收，然后加热到160°C保温30min，制得改性胶粉。5.将12份Ag-TiO2纳米粉体在120°C的真空箱中干燥2个小时，然后加入到装有60份无水乙醇的广口瓶中，再加入4份钛酸酯偶联剂TC-F，超声分散15min，制得Ag-TiO2分散溶液。6.将制备的改性胶粉放入固体搅拌机中加热搅拌,转速为400 rpm,加热温度为60°C。再将上述Ag-TiO2溶液直接喷洒到胶粉上，搅拌30min，制得可见光下降解汽车尾气的复合粉。实施例2
I.废橡胶粉的粒径为40目。2.光催化降解材料为Ag-TiO2纳米颗粒，Ag-TiO2纳米颗粒粒径为10nm。3.对300份胶粉表面用超声波清洗30min，后用远红外干燥箱50°C烘干。4.将6份钛酸酯偶联TC-F和75份200#溶剂油配制成质量浓度为8%的分散溶液，浸泡废橡胶粉30min，加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，在80°C将200#溶剂油蒸馏回收，后加热到100°C保温2h，制得改性胶粉。5.将18份Ag-TiO2纳米粉体在120°C的真空箱中干燥2个小时，然后加入到装有60份无水乙醇的广口瓶中，再加入6份硅烷偶联剂KH-560超声分散15min，制备Ag-TiO2溶·液。6.将制备的改性胶粉放入固体搅拌机中加热搅拌,转速为400 rpm,加热温度为60°C。再将上述Ag-TiO2溶液直接喷洒到胶粉上，搅拌30min，制得可见光下降解汽车尾气的复合粉。实施例3
I.废橡胶粉的粒径为60目。2.光催化降解材料为Ag-TiO2纳米颗粒，Ag-TiO2纳米颗粒粒径为5 nm。3.对200份废橡胶粉表面用清水冲洗，后用远红外干燥箱50°C烘干。4.将烘干的橡胶粉置于NaOH饱和溶液中浸泡20min，过滤、洗涤后烘干，制得改性胶粉。5.将12份Ag-TiO2纳米粉体在120°C的真空箱中干燥2个小时，然后加入到装有60份机油的广口瓶中，再加入10份硅烷偶联剂KH-560超声分散15min，制备Ag-TiO2分散溶液。6.将制备的改性胶粉放入固体搅拌机中加热搅拌,转速为400 rpm,加热温度为60°C。再将上述Ag-TiO2溶液直接喷洒到胶粉上，搅拌30min，制得可见光下降解汽车尾气的复合粉。实施例4
弱光照强度条件下的复合粉体颗粒的汽车尾气的催化降解效率按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》中Τ0703 1993的轮碾法制作车辙板状试件，级配为SM/T13，试件尺寸为30CmX30CmX5Cm。为了研究制备的复合粉体颗粒的汽车尾气的催化降解效率，按实例I将制备的复合粉体颗粒喷散在级配为SMA-13的混合料上，然后压实成为带有降解粉体颗粒的车辙板。将车辙板放置在室内弱光照强度线下进行尾气降解实验。使用气体检测报警仪(BX80)检测反应箱内NO2的浓度，记录120min内NO2的浓度变化情况，并与起始浓度对比，换算出NO2的降解效率。反应中温度和湿度分别由温湿度计结合加热加湿装置控制。初始NO2浓度20ppm，温度23 °C，湿度62%，照度为3001x。降解汽车尾气的NO2浓度随时间的变化如下表所示。
权利要求
1.一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，每平方米路面喷洒的重量组成比为10(Γ300份废橡胶粉、6 18份Ag-Ti02、5 15份偶联剂、7(Γ140份分散剂，O. 5^1. 5份硫化促进剂CZ和O. 5 I. 5份硫化促进剂DM。
2.根据权利要求I所述的一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，其中废橡胶粉的粒径为2(Γ80目。
3.根据权利要求I所述的一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，其中光催化降解材料为Ag-TiO2纳米颗粒，Ag-TiO2纳米颗粒粒径为5 20 nm。
4.根据权利要求I所述的一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，其中偶联剂为硅烷偶联剂Si-69、KH-60和钛酸酯偶联剂TC-F中的一种或几种。
5.根据权利要求I所述的一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法，其中的分散剂为无水乙醇、200#溶剂油、机油和NaOH饱和溶液中的一种或几种。
6.制备权利要求I所述的一种可见光下降解汽车尾气的复合粉体颗粒，包括如下步骤 对10(Γ300份废橡胶粉表面用清水冲洗，或者用超声波清洗60 min，后用远红外干燥箱50 °C烘干。
7.将2飞份偶联剂与4(Γ80份分散剂配置成质量浓度为5 10%的分散溶液，与废橡胶粉一起加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，蒸馏回收，然后加热到120 °C保温60min，制得改性废橡胶粉。
8.将6 18份Ag-TiO2纳米粉体在150°C的真空箱中干燥I个小时，然后加入到装有3(Γ60份分散剂的广口瓶中，再加入3、份偶联剂并超声分散45 min,制备Ag-TiO2分散溶液。
9.4)将制备的改性废橡胶粉放入固体搅拌机中加热搅拌,转速为40(T600rpm,加热温度为90 °C。
10.再将上述Ag-TiO2溶液直接喷洒到废橡胶粉上，搅拌3(T60min，制得可见光光催化复合降解粉。
全文摘要
本发明公开了一种降解路面汽车尾气的可见光催化复合粉的制备方法。每平方米路面喷洒的重量组成比为100~300份废橡胶胶粉、6~18份Ag-TiO2、5~15份偶联剂、70~140份分散剂，0.5~1.5份硫化促进剂CZ和0.5~1.5份硫化促进剂DM。本发明的可见光光催化复合降解粉通过添加Ag-TiO2纳米颗粒，可拓宽普通TiO2纳米颗粒的光吸收范围，降低其对紫外光波段的依赖性，在可见光波段对尾气也具有较高的尾气降解效率路。本发明尤其适用于弱可见光强度下的长大隧道和地下停车场路面汽车尾气降解。
文档编号B01D53/94GK102895875SQ20111021582
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者郑海锋, 王声乐, 朱启洋 申请人:福建省鑫海湾建材科技有限公司