专利名称：一种光催化降解复合颗粒及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于路面汽车尾气降解的光催化降解复合颗粒及其制备方法和应用，属于城市浙青道路的汽车尾气降解技术领域。
背景技术：
随着工业化和城市化持续快速发展，汽车(含低速汽车)保有量剧增，2020年将达到13103万辆汽车。汽车在提高人民生活质量的同时，也给城市带来了大量的汽车尾气排放。汽车尾气排放正在成为城市大气污染的重要来源之一，一些大城市的大气污染已逐渐由煤烟型转向汽车尾气污染型，或成为具有 二者综合的污染特征。在城市中，传统煤烟型污染尚未得到控制，汽车尾气带来的复合型大气污染却日益突出。大量的氮氧化物与挥发性有机物导致城市中细颗粒物、臭氧、酸雨等二次污染呈加剧态势。由此造成的损失约占我国GDP的5%，汽车尾气污染治理刻不容缓。目前城市中汽车尾气污染问题，主要从“车-路”等方面采取措施进行控制。从车着手，高效汽车尾气净化技术，提升车辆排放控制水平是目前降低尾气污染的主要措施，但也出现了催化转化率、催化剂失效、成本等难以解决的问题。从路着手，TiO2负载法是最为有效的方法。TiO2通过浙青(专利03131764.2)、粘结剂(专利200710144762.9)负载在路面。TiO2通过改性浙青方式用于路面，不仅用量多，且TiO2被黑色浙青包裹，光降解效率得不到有效提高。专利(CN 101703889 B)提出了废胶粉负载TiO2方法，专利(201110215822.8)提出了废胶粉负载Ag-TiO2方法，借助于胶粉大的比表面积，TiO2的光催化降解效率得到了较大的提高。这些专利技术提高了 TiO2光接触面积，提高降解效率。但是胶粉虽具有较大表面积，但不具有多孔性，吸附性弱，还不能够主动吸附聚集在路面上的尾气。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够主动吸附路面上方的尾气、增大TiO2的光吸收面积、提高了路面光催化效率的光催化降解复合颗粒及其制备方法和应用。为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的:
一种光催化降解复合颗粒，其特征在于，包括以下组分:纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液为偶联剂和工业乙醇的混合物，其中，所述的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土、偶联剂和工业乙醇的质量比为:1:2飞:0.Γο.3:2 4。进一步,所述的微米级多孔材料娃藻土的粒径为30 150 μ m,而所述的纳米级锐钛型TiO2的粒径为15 IOOnm0所述的偶联剂为硅烷偶联剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、钛酸酯偶联剂102中的任意一种。一种光催化降解复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:a、将纳米级锐钛型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存；
b、将微米级多孔材料硅藻土表面用清水或者超声波清洗30min，然后用远红外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存；
C、将烘干后的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土按照质量比为1:2飞放入搅拌机中分散，搅拌速度2000rpm,搅拌时间为40 60min ；
d、将与纳米级锐钛型TiO2的质量比分别为1:0.1-0.3的偶联剂和1:2-4的工业乙醇混合后配置成分散溶液，同时将分散溶液和步骤c制备的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土的混合物一起加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，并进行蒸馏回收，然后加热到80 °C保温12h，得到光催化降解复合颗粒。一种光催化降解复合颗粒通过喷洒在热铺浙青路面上，或者通过乳化浙青稀浆罩面方法附着于路面，或者作为路面涂料成分喷涂于路面。且，所述的光催化降解复合颗粒的用量为0.15g^0.25g/ m2。本发明的有益效果是:本发明所述的硅藻土具有比表面积大、孔隙度大、吸收性强、提高附着力等特点，借助硅藻土的多孔网络结构和高比表面积特性，不仅能积极主动地吸附路面上方的尾气，还能使TiO2颗粒在三维空间吸收光线，增大光吸收面积，其吸附协同作用明显地提高了复合颗粒对路面汽车尾气的降解；同时硅藻土的表面具有强极性键，易于与所选偶联剂作用，对TiO2的粘结力强，不易脱落。通过光催化降解复合颗粒(TiO2/硅藻土降解复合颗粒)的制备，增加尾气吸收、改善光的吸收面积，提高光的催化效率，实现对城市道路尾气的有效降解，减少尾气污染对环境的破坏。
具体实施例方式
以下结合具体实施方式
对本发明进行具体的介绍。实施例1
按质量计，将20份纳米级锐钛型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，将40份微米级多孔材料硅藻土表面用清水冲洗，用远红外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。将烘干后的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土按质量比1:2放入搅拌机中分散，搅拌速度2000rpm，搅拌时间为40min ;将2份硅烷偶联剂Y _氨丙基三乙氧基硅烷与40份工业乙醇配置成分散溶液，与分散后的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土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80 °C保温12h，制得光催化降解复合颗粒(TiO2/娃藻土降解复合颗粒。实施例2
按质量计，将20份纳米级锐钛型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，将100份微米级多孔材料硅藻土表面用清水冲洗，用远红外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。将烘干后的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土按质量比1:2放入搅拌机中分散，搅拌速度2000rpm，搅拌时间为60min ;将5份硅烷偶联剂Y _缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷与60份工业乙醇配置成分散溶液，与分散后的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土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80 °C保温12h，制得光催化降解复合颗粒(TiO2/硅藻土降解复合颗粒)。实施例3按质量计，将20份纳米级锐钛型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存，将60份微米级多孔材料硅藻土表面用超声波清洗30min，用远红外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存。将烘干后的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土按质量比1:3放入搅拌机中分散，搅拌速度2000rpm，搅拌时间为60min ;将4份钛酸酯偶联剂102与50份工业乙醇配置成分散溶液，与分散后的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土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80 °C保温12h，制得光催化降解复合颗粒(TiO2/硅藻土降解复合颗粒)。实施例4
复合颗粒的催化降解效率研究:
按《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》中T0703-1993的轮碾法制作车辙板状试件，级配为AC-13C,试件尺寸为30cmX6cmX 5cm。将试件切割为30cmX6cmX 5cm (长X宽X高)条形试件。将实施例1、2和3中制备的复合颗粒按0.2g/ m2喷散在涂有乳化浙青的AC-13C的车辙板上，固化后，将车辙板放置在氙灯下进行尾气降解实验。由于尾气中的NOx主要转化为NO2,且其毒性最强，因而在实验中以NO2作为目标气体验证涂层的尾气的催化降解效率。使用气体检测报警仪(BX80)检测反应箱内NO2的浓度，记录60min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18 °C，湿度55%，照度为30001x。降解汽车尾气的NO2浓度随时间的变化如表I所示。表I汽车尾气的NO2降解率(％)随时间的变化
权利要求
1.一种光催化降解复合颗粒，其特征在于，包括以下组分纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液为偶联剂和工业乙醇的混合物，其中，所述的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土、偶联剂和工业乙醇的质量比为1:2飞O. Γο. 3:2 4。
2.根据权利要求I所述的一种光催化降解复合颗粒，其特征在于，所述的微米级多孔材料硅藻土的粒径为30 150 μ m,而所述的纳米级锐钛型TiO2的粒径为15 lOOnm。
3.根据权利要求I所述的一种光催化降解复合颗粒，其特征在于，所述的偶联剂为硅烧偶联剂Y-氨丙基二乙氧基娃烧、Y _缩水甘油醚氧基丙基二甲氧基娃烧、钦酸酯偶联剂102中的任意一种。
4.一种光催化降解复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 a、将纳米级锐钛型TiO2放入110°C烘箱中烘烤12h后封存； b、将微米级多孔材料硅藻土表面用清水或者超声波清洗30min，然后用远红外干燥箱在110 °C烘烤12h后封存； C、将烘干后的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土按照质量比为1:2飞放入搅拌机中分散，搅拌速度2000rpm,搅拌时间为40 60min ； d、将与纳米级锐钛型TiO2的质量比分别为1:0. 1-0. 3的偶联剂和1:2-4的工业乙醇混合后配置成分散溶液，同时将分散溶液和步骤c制备的纳米级锐钛型TiO2和微米级多孔材料硅藻土的混合物一起加入带有冷凝管的三口烧瓶中加热搅拌，并进行蒸馏回收，然后加热到80 °C保温12h，得到光催化降解复合颗粒。
5.一种光催化降解复合颗粒通过喷洒在热铺浙青路面上，或者通过乳化浙青稀浆罩面方法附着于路面，或者作为路面涂料成分喷涂于路面。
6.根据权利要求5所述的一种光催化降解复合颗粒的应用，其特征在于，所述的光催化降解复合颗粒的用量为O. 15g^0. 25g/ m2。
全文摘要
本发明涉及一种光催化降解复合颗粒，其特征在于，包括以下组分纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土和分散溶液，所述的分散溶液为偶联剂和工业乙醇的混合物，其中，所述的纳米级锐钛型TiO2、微米级多孔材料硅藻土、偶联剂和工业乙醇的质量比为1∶2~6∶0.1~0.3∶2~4。本发明同时还涉及一种光催化降解复合颗粒的制备方法和应用。本发明所述的光催化降解复合颗粒能够增加尾气吸收、改善光的吸收面积，提高光的催化效率，能够实现对城市道路尾气的有效降解，减少尾气污染对环境的破坏。
文档编号B01J21/08GK103252225SQ20131015903
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者胡光伟, 张健康, 朱启洋, 张业茂, 顾迎春, 陈小周, 朱义铭 申请人:江苏省交通规划设计院股份有限公司