CN105102400A - 将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及将NOx降解组合物施用于混凝土元件(1)上的方法，所述方法包括提供具有表面(4)的混凝土元件(1)，和将包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒的组合物施用于所述混凝土元件(1)的表面(4)上。本公开内容还涉及具有NOx降解性能的混凝土元件(1)。

Description

将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法
发明领域
本发明涉及将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法，和具有NOx降解性能的该混凝土元件。
技术背景
光催化化合物如TiO2可用于生产空气净化建筑材料。有前途的想法是将TiO2并入胶结建筑材料如TiO2空气净化路面。光催化空气净化路面是有意义的，因为大城市交通量增加，这增加了城市污染物的排放。此外，大量高层建筑物产生街道峡谷，这使得难以分散由街道水平上的高浓度车辆产生的污染物。这产生地面上的高浓度污染物，需要将这些污染物从大气中除去，因为它们在大城市中引起对人健康的威胁。使用光催化路面帮助改进城市的空气质量是有前途的，因为并入建筑材料中的TiO2在位于接近污染物源时可除去显著部分的NOx、SO2和VOC(挥发性有机化合物)污染物。
由道路交通和工业导致的空气污染是大城市的主要问题。
例如，US6,409,821和EP0919667公开了通过将TiO2粉末与包含水硬性结合料的胶结混合物混合并作为双层铺砌块技术施用该混合物而生产光催化路面。然而，该技术遭遇这一事实：产物具有低活性和高材料消耗量，因为TiO2并入胶结基体中。此外，双层技术遭遇这一事实：将TiO2并入胶结组合物中影响胶结产物的总体性能如强度。另外，双层技术中还有这一事实：TiO2的负荷是高的，且使用微米级TiO2，具有TiO2的产物的视觉外观与不具有TiO2的产物不同。
概述
本发明的目的是提供与上述技术和已知技术相比的改进。
本发明的至少某些实施方案的另一目的是提供改进的空气污染降低能力，尤其是改进的NOx降解能力。
本发明的至少某些实施方案的另一目的是降低得到特定水平的空气污染物降低(尤其是NOx降解能力)所需TiO2的量。
本发明的至少某些实施方案的另一目的是在现有混凝土组件上提供NOx降解性能。
本发明的至少某些实施方案的另一目的是改进混凝土元件的性能并降低混凝土元件的湿度和风化影响。
本发明的至少某些实施方案的另一目的是通过降低湿度和风化的影响，由此保持高NOx降解性能而改进混凝土元件的寿命中的NOx降解性能。
这些以及从说明书中获悉的其它目的和优点通过将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法实现，所述方法包括提供具有表面的混凝土元件，将包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒的组合物施用于所述混凝土元件的表面上。
优选，所述二氧化钛颗粒以5g/m2，优选3g/m2或更少，更优选2g/m2或更少，最优选1g/m2或更少的量施用于混凝土元件的表面上。
混凝土元件可以为混凝土铺砌元件或混凝土建筑元件。
施用光催化二氧化钛颗粒的优点是混凝土元件得到NOx降解性能。由此，由混凝土元件形成的建筑物、路面和道路可降低空气中污染物如NOx的含量并改进城镇和城市中的环境。
该方法的一个优点是组合物可施用于与混凝土元件的生产有关的混凝土元件上以及已存在的安装混凝土元件上。由此，可向现有道路、路面、建筑物等提供组合物，从而赋予混凝土元件NOx降解性能。
另一优点是NOx降解性能与已知技术相比改进。二氧化钛颗粒的量可降低，同时得到保持或者改进的NOx降解性能。
在一个实施方案中，组合物不含任何结合料。组合物可不含任何水硬性或胶结性结合料。由此，组合物容易施用于现有混凝土元件上以及与生产有关。组合物基本不影响混凝土元件的视觉印象。组合物基本不削弱混凝土元件的性能，例如基本保持混凝土元件的强度。在一个实施方案中，组合物可改进混凝土元件的性能如强度。
在一个实施方案中，进一步包含二氧化硅化合物，优选碱性硅酸盐，例如硅酸钠、硅酸锂和/或硅酸钾。也称为水玻璃的碱性硅酸盐改进混凝土元件的表面性能。水玻璃填充混凝土元件中的孔，浸渍并密封混凝土元件的表面。水玻璃降低混凝土元件的吸水性。由此可在混凝土元件得到NOx降解性能时，同时降低混凝土元件的湿度和风化影响。通过组合物中包含二氧化硅化合物，混凝土元件的NOx降解性能和抗性都改进。另外，NOx降解性能可保持更长的时间，因为二氧化硅化合物降低湿度和风化对施用于混凝土元件上的光催化颗粒的影响。在一个实施方案中，二氧化硅化合物可包含二氧化硅、硅烷和/或硅氧烷以得到如上所述类似的性能。
连续相可以为溶剂，优选水。通过使用液体溶剂，组合物可将光催化二氧化钛颗粒输送至混凝土元件中。混凝土元件的多孔结构可促进将组合物输送至混凝土元件的内部。由此光催化颗粒不仅存在于表面上。当混凝土元件经受磨损时，保持NOx降解性能，因为光催化二氧化钛颗粒还在距表面的一定距离处存在于混凝土元件中。
溶剂可构成组合物的至少50重量％，优选组合物的至少70重量％，更优选组合物的至少90重量％。
组合物的密度等于或者小于1.5g/ml，优选等于或者小于1.3g/ml。
组合物的粘度可以为小于15cP，优选小于10cP。组合物的粘度可以为约1-10cP，例如约5cP。
组合物可进一步包含润湿剂作为添加剂。
组合物可由溶剂、光催化二氧化钛颗粒和添加剂如润湿剂、分散剂、pH稳定剂组成。优选，组合物不包含胶结性或水硬性结合料。
组合物可包含0.1-5重量％光催化二氧化钛颗粒和0.001-5重量％添加剂，其余部分为溶剂。
组合物可包含90-99重量％溶剂、0.1-5重量％光催化二氧化钛颗粒和0.001-5重量％添加剂。
组合物优选为透明的。因此，组合物对混凝土元件的外观基本不具有影响。
组合物可至少部分地渗透到混凝土元件的多孔结构中。
混凝土元件可以为基本固化的。组合物可施用于现有安装混凝土元件上或者与混凝土元件的生产有关。
混凝土元件可以为基本未固化的。组合物可在生产期间在固化以前或者全固化以前施用。
在施用组合物以后，混凝土元件的上表面可得到亲水性能。
NOx降解性能在混凝土组件的所述表面上根据ISO22197-1试验程序测量可以等于或超过10％，优选等于或超过15％，更优选等于或超过20％，最优选等于或超过30％。通过该方法可得到与已知解决方法相比改进的NOx降解性能。
可将5g/m2或更少的二氧化钛颗粒施用于所述表面上，优选3g/m2或更少，更优选2g/m2或更少，最优选1g/m2或更少的二氧化钛颗粒。通过使用该方法，可降低施用的光催化二氧化钛颗粒的量，同时保持或改进NOx降解性能。
组合物可以以等于或超过100ml/m2，优选等于或超过150ml/m2，更优选等于或超过200ml/m2的量施用。实施例中显示通过提高施用的组合物的量，可降低每单位面积施用的光催化二氧化钛颗粒的量，同时具有保持或改进的NOx降解性能。
组合物中二氧化钛颗粒的浓度可以等于或者小于2.5重量％，优选等于或者小于1.5重量％，更优选等于或者小于1.0重量％。组合物中二氧化钛颗粒的浓度可以等于或者小于5重量％。通过使用该方法，可降低组合物中的光催化二氧化钛颗粒的浓度，同时保持或改进NOx降解性能。
NOx降解性能在混凝土组件的所述表面以下0.5mm的深度处等于或超过2.5％，优选等于或超过5％，更优选等于或超过10％。由于溶剂将光催化二氧化钛颗粒输送至混凝土元件中，不仅在混凝土元件的表面上，而且在距表面的一定距离处得到NOx降解性能。当混凝土元件经受磨损时，混凝土元件仍提供NOx降解性能。
光催化二氧化钛颗粒可具有小于50nm，优选小于30nm，更优选小于20nm的初级粒度。通过使用纳米级二氧化钛颗粒，混凝土元件的视觉印象保持基本相同。在一个实施方案中，光催化二氧化钛颗粒可具有小于100nm的初级粒度。
二氧化钛颗粒可以为锐钛矿相。
根据本发明第二方面，提供具有NO降解性能的混凝土元件。该混凝土元件包含等于或小于5g/m2，优选等于或小于3g/m2的量的光催化二氧化钛颗粒，且其中NO降解性能在混凝土元件的表面上等于或超过5％，优选等于或超过10％，更优选等于或超过15％，最优选等于或超过20％，例如30％。
具有NOx降解性能的混凝土元件具有先前讨论的本发明方法的所有优点，由此先前的讨论也适用于混凝土组件。
混凝土元件可以为混凝土铺砌元件或混凝土建筑元件。
光催化二氧化钛颗粒可在混凝土元件的上部提供。
上部可以从混凝土元件的上表面延伸至1.5mm的深度，优选2.0mm的深度，更优选2.5mm的深度。
二氧化钛颗粒可非均匀地分布于混凝土元件中。
NO降解性能在所述混凝土元件的上表面以下0.5mm的深度处可以超过2.5％，优选超过5％，更优选10％。
光催化二氧化钛颗粒可具有小于50nm，优选小于30nm，优选小于20nm的初级粒度。
光催化二氧化钛颗粒可以为锐钛矿相。
混凝土元件的上表面可以为亲水的。
根据本发明第三方面，提供将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法。该方法包括：
提供具有表面的混凝土元件，和
将包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒的组合物施用于所述混凝土元件的表面上，其中组合物基本不含任何结合料。
根据本发明第四方面，提供将NOx降解组合物施用于混凝土元件上的方法。该方法包括：
提供具有表面的混凝土元件，和
将组合物施用于所述混凝土元件的表面上，其中组合物包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒和分散于连续相中的至少一种二氧化硅化合物。
将所述至少一种二氧化硅化合物与二氧化钛连续相混合以产生稳定分散体，其降低混凝土元件的吸水性，由此随时间过去保持混凝土元件的NOx降解性能，因为混凝土元件对湿度和风化更具抗性。
优选硅酸盐化合物包含碱性硅酸盐如硅酸钠、硅酸锂和/或硅酸钾。也称为水玻璃的碱性硅酸盐改进混凝土元件的表面性能。水玻璃填充混凝土元件中的孔，浸渍并密封混凝土元件的表面。水玻璃降低混凝土元件的吸水性。由此可在混凝土元件得到NOx降解性能时，同时降低混凝土元件的湿度和风化影响。通过组合物中包含二氧化硅化合物，混凝土元件的NOx降解性能和抗性都改进。另外，NOx降解性能可保持更长的时间，因为二氧化硅化合物降低湿度和风化对施用于混凝土元件上的光催化颗粒的影响。在一个实施方案中，二氧化硅化合物可包含二氧化硅、硅烷和/或硅氧烷以得到如上所述类似的性能。
连续相可以为溶剂，优选水。
混凝土元件可以为基本固化的。
混凝土元件可以为基本未固化的。
NOx降解性能在混凝土组件的所述表面上根据ISO22197-1试验程序测量可以等于或超过10％，优选等于或超过15％，更优选等于或超过20％，最优选等于或超过30％。
可将15g/m2或更少的二氧化钛颗粒施用于所述表面上，优选10g/m2或更少，更优选5g/m2或更少的二氧化钛颗粒。
组合物可以以等于或超过100ml/m2，优选等于或超过150ml/m2，更优选等于或超过200ml/m2的量施用。
组合物中二氧化钛颗粒的浓度可以等于或者小于15重量％，优选等于或者小于10重量％，更优选等于或者小于5重量％。
附图简述
例如参考所附示意图更详细地描述本发明，所述图显示本发明的实施方案。
图1阐述将包含光催化二氧化钛的组合物施用于混凝土元件上的方法。
图2示意性地阐述包含光催化二氧化钛的混凝土元件。
图3阐述随时间过去的NOx浓度。
详述
现在参考图1和2描述提供具有NOx降解性能的混凝土元件1的方法。混凝土元件1可例如为混凝土铺砌元件或混凝土建筑元件。混凝土建筑元件可以为用于构建建筑物、桥、道路等的混凝土元件。混凝土铺砌元件1可以为混凝土铺砌组件，例如铺地砖、铺路石或者由多个铺地砖或铺路石形成的表面。混凝土铺砌元件可以为花园铺砌元件、路面铺砌元件、道路铺砌元件、停车场铺砌元件、自行车道铺砌元件、重建地面铺砌元件等。
混凝土元件1包含水泥作为水硬性结合料、集料和水。
混凝土元件1可包含单个混凝土材料层或者多于一个混凝土材料层。混凝土元件1可具有任何形状，例如圆形、矩形等。混凝土元件1可以为连续混凝土表面，例如模塑以形成路面或道路。
将包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒3的组合物2，在下文中也称为光催化分散体，施用于混凝土元件1的表面4上。二氧化钛颗粒3为光催化纳米颗粒。二氧化钛颗粒3优选为锐钛矿相。组合物2优选为液体。
二氧化钛颗粒3可具有5-250nm，优选5-100nm，更优选5-50nm，最优选5-30nm的初级尺寸。二氧化钛颗粒3可具有<300nm<200nm<100nm，例如<80nm的集料尺寸，优选<60nm，例如<40nm的集料尺寸，甚至更优选<30nm，例如<20nm的集料。
在一个实施方案中，光催化颗粒3可掺杂有非金属和/或金属。TiO2颗粒可掺杂有非金属和/或元素，例如但不限于下列：C、N、F、S、Mo、V、W、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Fe、Co、La、Eu、WO2和PdO或其组合。光催化颗粒可以为可见光敏感性和/或UV敏感性光催化颗粒。
连续相为溶剂，优选水。溶剂可构成组合物的至少约50重量％，优选组合物的至少约70重量％，更优选组合物的至少约90重量％。组合物2可进一步包含添加剂，例如pH稳定剂、分散剂、润湿剂。优选组合物包含润湿剂。
在一个实施方案中，组合物2由溶剂、光催化二氧化钛颗粒和至少一种添加剂组成。优选，组合物为水基分散体。组合物不含胶结性或水硬性结合料。优选组合物不固化，而是干燥。
组合物中光催化二氧化钛颗粒3的浓度可以为少于约5重量％，优选少于约2.5重量％，更优选少于约1.5重量％，最优选少于约1.0重量％
作为一个实例，组合物2可包含0.1-5重量％光催化二氧化钛颗粒。组合物可包含90-99重量％溶剂。组合物可包含0.001-5重量％添加剂，例如pH稳定剂、分散剂、润湿剂。在一个实施方案中，组合物包含0.1-1重量％润湿剂。
在一个实施方案中，组合物包含至少一种二氧化硅化合物。优选硅酸盐化合物包含碱性硅酸盐(也称为水玻璃)，例如硅酸钠、硅酸锂和/或硅酸钾。在一个实施方案中，二氧化硅化合物可包含二氧化硅、硅烷和/或硅氧烷。将所述至少一种二氧化硅化合物与二氧化钛连续相混合以产生稳定分散体，其降低混凝土元件的吸水性。组合物中二氧化硅化合物如碱性硅酸盐的量与二氧化钛的量之间的比可以为约1:1-15:1，例如约1:1、3:1、6:1、9:1或15:1。在该实施方案中，可施用15g/m2或更少的二氧化钛颗粒，优选10g/m2或更少，更优选5g/m2或更少的二氧化钛颗粒。组合物可以以等于或超过100ml/m2，优选等于或超过150ml/m2，更优选等于或超过200ml/m2的量施用。组合物中二氧化钛颗粒的浓度可以为等于或者小于15重量％，优选等于或者小于10重量％，更优选等于或者小于5重量％。
组合物的密度可以为小于约1.5g/ml，优选小于约1.3g/ml。
光催化分散体2可在混凝土元件1固化以前或以后施用于混凝土元件1上。光催化分散体2可在混凝土元件1的生产期间在混凝土元件1基本未固化时施用。作为选择，光催化分散体2可在混凝土元件基本固化时施用。光催化分散体2可在生产以后在混凝土元件基本固化时施用。光催化分散体2可在安装混凝土元件时施用。由此，光催化分散体可施用于现有路面、道路、花园小路、广场、天井、建筑物、桥等上。
光催化分散体2可通过图1所示喷雾或者通过辊涂等施用。气溶胶喷雾可例如通过使用空气喷嘴或液压喷嘴而用于施用光催化分散体。
施用的光催化分散体2的量可以为约50-500ml/m2。优选，施用的光催化分散体的量为超过约100ml/m2，优选超过约150ml/m2，更优选超过约200ml/m2。
施用的光催化二氧化钛颗粒3的负荷可以为约0.5-10g/m2，优选约0.5-5g/m2。优选施用的光催化二氧化钛颗粒3的负荷等于或者小于约10g/m2、小于约5g/m2、小于约3g/m2、小于约2g/m2、小于约1g/m2。
作为一个实例，施用的光催化分散体2的量超过约100ml/m2，优选超过约150ml/m2，更优选超过约200ml/m2，且施用的光催化二氧化钛颗粒的负荷小于约5g/m2，优选小于约3g/m2。
将光催化分散体2施用于混凝土元件1的上表面4上。元件1的混凝土材料为多孔的，由此容许光催化分散体至少部分地渗透到混凝土元件1中。光催化分散体2的浓度随着距混凝土元件的上表面4的距离而降低，这显示于图2中。NOx还原能力随距混凝土元件的上表面4的距离而降低。
在将光催化分散体2施用于混凝土元件1的上表面4上以后，混凝土元件1的上表面4得到亲水性能。与水的接触角优选小于90°，更优选小于60°，最优选小于30°。
当施用光催化分散体2时，二氧化钛颗粒3在垂直于混凝土元件1的表面4的方向上非均匀地分布于混凝土元件1中，如图2所示。二氧化钛颗粒3在混凝土元件1的上部5中提供。包含二氧化钛颗粒3的上部5可从混凝土组件1的上表面4延伸至1.5mm，优选2.0mm，更优选2.5mm的深度。包含二氧化钛颗粒3的上部5可遍布混凝土元件1的整个表面4。
混凝土元件1因此可包含约0.5-10g/m2，优选约0.5-5g/m2的量的光催化二氧化钛颗粒3。优选，混凝土元件1中光催化二氧化钛颗粒3的量小于约10g/m2、小于约5g/m2、小于约3g/m2、小于约2g/m2、小于约1g/m2。
NO降解性能在混凝土元件1的上表面4上根据ISO22197-1测量可以为超过约5％、约10％、约15％、约20％、约30％。
作为一个实例，混凝土元件1因此可包含约0.5-5g/m2的量的光催化二氧化钛颗粒3，且NO降解性能在混凝土元件1的上表面4上根据ISO22197-1测量可以超过约15％，优选超过约20％，更优选超过约30％。
当混凝土元件1磨损时，混凝土元件1仍提供NOx降解性能。在距混凝土元件1的上表面4为0.5mm的距离处，NO降解性能如根据ISO22197-1测量可以为超过约2.5％，优选超过约5％，更优选超过约10％。
混凝土元件1的视觉印象在施用光催化分散体2以后保持基本相同。光催化分散体2基本不改变混凝土元件的性能如强度。在某些实施方案中，例如当碱性硅酸盐包含在组合物中时，混凝土元件可通过施用的组合物增强。
以上定义的NO降解性能根据ISO22197-1测量。几个参数，例如光强度、单位面积等随测试方法而不同，由此来自使用不同试验方法的试验的结果是不可比的。
预期存在本文所述实施方案的大量改进，其仍在如所附权利要求书所定义的本发明范围内。
实施例
实施例1
使用5个50×50cm2的商业混凝土铺路块测试喷雾施用混凝土块的光催化性能。用气刷将55g/m2光催化分散体(PD)施用于各个混凝土块上。光催化分散体为用氨稳定化至pH10-11的5重量％水基TiO2分散体。分散体中的平均粒度(通过用NanotracNPA252以体积计测量)测量为17nm。将5个混凝土块喷雾并保持环境干燥24小时。在24小时以后，将光催化铺路块切成5×10cm2片并根据ISO22197-1分析。
ISO22197-1试验程序：试样的NOx降解性能根据ISO22197-1测试。NO的初始浓度为1.0ppm且NO气体试样上的流速为3升/分钟。用HoribaAPNANOx分析仪型号370分析NO、NO2和NOx的浓度。试验池购自认可机构。光强度用PMA2110UVA检测器测量为1.0mW/cm2UVA且相对湿度保持恒定为45％±5％。试验中的试样尺寸为49×99mm2。
表1：在ISO22197-1以后的NO降解结果
50×50铺路块
在24小时环境干燥以后的％NO降解 15.8％
在0.5mm磨损以后的％NO降解 0.7％
实施例2：
将50×50cm2灰色铺路石(由IBF，丹麦生产的IBFModule铺路石50×50)切成5×10cm2片并根据表2所列参数制备各处理PB1至PB3的两个试样。使用参考实施例1的如上所述光催化分散体PD。将0.3重量％润湿剂加入光催化分散体PD中。将光催化分散体PD施用于试样上，然后环境干燥24小时，然后根据ISO22197-1评估NOx性能。将试样在5个步骤中测试：
-步骤1：在施用光催化分散体并24小时环境干燥硬化根据ISO22197-1测试NO降解。
-步骤2：通过将900ml去离子水逐滴施用于5×10cm2试样上(约30分钟处理)而测试在步骤1中测试的试样的雨水洗出抗性。然后将试样环境表面干燥，然后在105℃下干燥24小时。其后根据ISO22197-1测试试样的NO降解。
-步骤3：将步骤2中测试的试样磨损掉0.5mm，然后根据ISO22197-1测试NO降解。
-步骤4：将步骤3中测试的试样磨损掉1.0mm，然后根据ISO22197-1测试NO降解。
-步骤5：通过将900ml去离子水逐滴施用于5×10cm2试样上(约30分钟处理)而测试在步骤4中测试的试样的雨水洗出抗性。然后将试样环境表面干燥，然后在105℃下干燥24小时。其后根据ISO22197-1测试试样的NO降解。
关于用步骤1至步骤5处理的铺路块试样的结果显示于表2中。
表2：在ISO22197-1以后的NO降解结果
PB1 PB2 PB3
重量％TiO2[％] 0.5 2.5 0.5
量[ml/m2] 200 200 500
TiO2的负荷[g/m2] 1.0 5.0 2.5
％NO降解，步骤1 37.0％ 52.2％ 44.2％
％NO降解，步骤2 34.8％ 53.3％ 44.1％
％NO降解，步骤3 10.5％ 30.8％ 17.7％
％NO降解，步骤4 7.4％ 22.2％ 11.0％
％NO降解，步骤5 6.4％ 19.1％ 10.1％
表2中的数据显示以1-5g/m2的负荷以及通过施用200-500ml/m2光催化分散体，可具有高NOx降解活性以及具有铺路石中多于1mm以下的NOx降解活性。
实施例3
使用IBFModulserie30×10×7.5cm(由IBF，丹麦生产)测试施用不同浓度的参考实施例1的具有不同TiO2浓度的如上所述光催化分散体PD的影响。对于各浓度制备3个试样，且平均NOx降解性能列于表3中。用吸液管施用一定量的光催化分散体。在施用以后，使试样经过如上文实施例2中所述步骤1和步骤2，其后在试样磨损掉如表3所列一定mm量以后测试NOx降解性能。
表3：在ISO22197-1以后的NO降解
石1 石2 石3
重量％TiO2[％] 0.5 1.5 2.5
量[ml/m2] 200 200 200
TiO2的负荷[g/m2] 1.0 3.0 5.0
％NO降解，步骤1 29％ 16％ 16％
％NO降解，步骤2 58％ 57％ 54％
％NO降解，0.5mm 12％ 14％ 14％
％NO降解，1.0mm 9％ 10％ 13％
％NO降解，1.4mm 未测量 10％ 未测量
％NO降解，1.8mm 未测量 未测量 7％
表3中的结果显示与取决于铺路石上的TiO2总负荷(gTiO2/m2)相比，光催化铺路石的NOx降解活性更高程度地取决于每m2铺路石施用的流体的总量。
实施例4：
使用IBFModulserie30×10×7.5cm(由IBF，丹麦生产)测试施用TiO2的分散体中粒度的影响。此外，还测试量和施用方法的影响。如同实施例3中解释的石1，施用一系列实验(石4)；然而，代替17nmTiO2颗粒，使用具有在分散体中为73nm的平均粒度的TiO2颗粒，其中分散体中的平均粒度用NanotracNPA252以体积计测量。对于石5和石6，光催化分散体PD以5重量％浓度使用。
表4：在ISO22197-1以后的NO降解结果
石1 石4 石5 石6
重量％TiO2[％] 0.5 0.5 5.0 5.0
分散体中的粒度[nm] 17.5 73 17.5 17.5
量[ml/m2] 200 200 55 55
TiO2的负荷[g/m2] 1.0 1.0 2.7 2.7
施用类型 吸液管 吸液管 吸液管 气刷
％NO降解，步骤1 29％ 9％ 11％ 9％
％NO降解，步骤2 58％ 10％ 50％ 37％
％NO降解，0.5mm 12％ 2％ 3％ 5％
％NO降解，1.0mm 9％ 1％ 2％ 2％
表4中的结果显示，通过对比石1和石4，显然石基体中向下的总性能，尤其是活性取决于粒度。约17nm的平均粒度与73nm的平均粒度对比显示对于17nm石(石1)，石基体中的初始NOx降解活性以及向下0.5nm和1.0mm都高5-6倍的活性。
实施例5：
IBFModulserie30×10×7.5cm混凝土石(由IBF，丹麦生产)在生产以后且在石固化以前立即使用，其在下文中定义为湿石。使用光催化分散体PD并用自动液压喷嘴装置施用。
表5：在ISO22197-1以后的NO降解
石7 石8 石9 石10-参比
重量％TiO2[％] 0.5 0.5 0.5 0.0
量[ml/m2] 100 150 200 0.0
TiO2的负荷[g/m2] 0.5 0.75 1.0 0.0
施用类型 湿对湿 湿对湿 湿对湿 参比
施用 液压喷嘴 液压喷嘴 液压喷嘴 –
％NO降解，步骤1 16％ 16％ 19％ 0.3％
％NO降解，步骤2 26％ 27％ 29％ 0.2％
％NO降解，0.5mm 3％ 5％ 7％ 0.1％
％NO降解，1.0mm 2％ 3％ 3％ 0.1％
表5显示通过将光催化分散体施用于未固化的湿混凝土石上，在起初以及在基体中向下都可测量到高NOx降解活性。
实施例6：—实际生活试验
使用IBFModulserie30×10×10cm(由IBF，丹麦生产)测试所产生的光催化混凝土石(在下文中称为NOx-OFF石)的实际生活影响。用自动喷雾装置施用一定量的光催化分散体。用液压喷嘴装置将150g/m2光催化分散体施用于石上。光催化分散体为用氨稳定化至pH10-11的0.5重量％水基TiO2分散体。分散体中的平均粒度(通过用NanotracNPA252以体积计测量)测量为约15nm。生产250m2的NOx-OFF石并干燥，然后将它安装在停车场。如实施例1中所解释根据ISO22197-1测试安装以前NOx-OFF石的NOx降解性能。
表6：在ISO22197-1以后的NO降解结果
6个NOx-OFF石的平均值
重量％TiO2[％] 0.5
量[ml/m2] 150
TiO2的负荷[g/m2] 0.75
％NO降解，步骤1 10％
％NO降解，步骤2 23％
将NOx-OFF石安装在重载交通停车场。选择位置使得接近NOx-OFF石的是具有常规非光催化混凝土石的相同尺寸参比面积。此外，所选择的位置为收费停车场，所以进入停车场的NOx-OFF面积的每辆汽车也离开停车场的参比面积。在安装NOx-OFF石以前，测量两个面积上的NOx含量41天以便能够对比NOx-OFF石的空气净化性能。NOx含量在两个面积上用具有测量NO、NO2和NOx值的多路功能的EcoPhysicsNOx分析仪各自测量30秒。在安装NOx-OFF石以后，测量NOx含量43天时间。将参比测量时间与安装NOx-OFF石以后的时间对比，可总结出NOx含量在NOx-OFF面积上降低总计13％，NOx数据显示于图3中。分析从上午10点至下午8点的数据，可观察到达24％的NOx含量降低。
NOx-OFF混凝土石的实际生活数据清楚地显示在实验室中通过ISO22197-1试验程序表征的高NOx降解活性也可在实际生活中测定。通过将NOx-OFF石安装在实际生活中，在实施例6中显示重载交通停车场上的NOx总含量可总体降低13％。
实施例7：
使用切成尺寸10×5cm的IBFModulserie(由IBF，丹麦生产)测试施用不同比的包含碱性硅酸盐的水玻璃的影响，其中不同浓度的光催化分散体为水基TiO2分散体。制备4个试样并对于碱性硅酸盐和光催化分散体的各个混合物，将初始活性与根据EN1297:2004的加速风化中260、426和583小时以后的活性对比。加速风化中的小时数估计相当于实际生活条件下约10、18和24个月。浓度和平均NOx降解性能列于表7中。用吸液管施用一定量的包含碱性硅酸盐的光催化分散体。试样的NOx降解性能列于表7中。
表7：在ISO22197-1以后的NO降解
石A 石B 石C 石D
重量％TiO2[％] 15 7.5 5 1.9
重量％碱性硅酸盐[％] 15 20 22.5 26.7
量[ml/m2] 200 200 200 200
％NO降解，初始 37％ 20％ 8％ 1％
％NO降解，260小时(EN1297) 45％ 13％ 5％ 8％
％NO降解，426小时(EN1297) 35％ 13％ 4％ 6％
％NO降解，583小时(EN1297) 54％ 22％ 7％ 10％
表7中的数据显示，当施用包含碱性硅酸盐的光催化分散体时，在加速风化中583小时或者相当于室外条件约2年以后，光催化活性仍是高的。对于石A，活性在EN1297:2004中在583小时以后提高，对于石D，活性比初始活性高10倍。
实施例8：
使用切成尺寸10×5cm的IBFModulserie(由IBF，丹麦生产)测试施用包含含有碱性硅酸盐的水玻璃的光催化分散体的影响，以及试样上的水风化结果和恰在水风化以后的光催化活性。制备4个试样，并且对于碱性硅酸盐和含有水基TiO2分散体的光催化分散体的各个混合物，将初始活性与跌落试验(以上实施例2中的步骤1或步骤2，然而，直接在跌落试验和1小时环境干燥以后直接测试)以后的活性对比。
表8：在ISO22197-1以后的NO降解
石A 石D 石E 石F
重量％TiO2[％] 15 1.9 2.9 1.4
重量％碱性硅酸盐[％] 15 26.7 13.3 6.7
量[ml/m2] 200 200 200 200
％NO降解，初始 45％ 11％ 5％ 5％
％NO降解，直接在跌落试验以后 52％ 8％ 5％ 5％
表8中的数据显示，当施用包含碱性硅酸盐的光催化分散体时，甚至不用另外的强制干燥，在跌落试验以后保持光催化活性。
实施例9
使用切成尺寸10×5×1.5cm的IBFModulserie(由IBF，丹麦生产)测试与不具有碱性硅酸盐的混凝土试样的吸水性相比，施用包含含有碱性硅酸盐的水玻璃和TiO2的光催化分散体对吸水性的影响。测试来自实施例8的石E和参比混凝土石的表面吸水性。将石E和参比石以表面指向下插入具有5mm去离子水的容器中。在插入去离子水中以前以及在放入具有去离子水的容器中4小时以后测量石E和参比石的重量。参比石的表面吸收其总重量的2.6％水，且石E的表面仅吸收其总重量的1.5％的水。吸水性试验显示包含碱性硅酸盐的光催化分散体改进对表面吸水性的抗性。

Claims (28)

1.将NOx降解组合物施用于混凝土元件(1)上的方法，其包括：
提供具有表面(4)的混凝土元件(1)，和
将包含分散于连续相中的光催化二氧化钛颗粒的组合物施用于所述混凝土元件(1)的表面(4)上，
其中所述二氧化钛颗粒以5g/m2或更少，优选3g/m2或更少，更优选2g/m2或更少，最优选1g/m2或更少的量施用于混凝土元件(1)的表面(4)上。
2.根据权利要求1的方法，其中NOx降解性能在混凝土组件的所述表面上根据ISO22197-1试验程序测量等于或超过10％，优选等于或超过15％，更优选等于或超过20％，最优选等于或超过30％。
3.根据权利要求1或2的方法，其中组合物以等于或超过100ml/m2，优选等于或超过150ml/m2，更优选等于或超过200ml/m2的量施用。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述组合物中所述二氧化钛颗粒的浓度为等于或者小于2.5重量％，优选等于或者小于1.5重量％，更优选等于或者小于1.0重量％。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组合物至少部分地渗透到混凝土元件(1)的多孔结构中。
6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述连续相为溶剂，优选水。
7.根据权利要求6的方法，其中溶剂构成组合物的至少50重量％，优选组合物的至少70重量％，更优选组合物的至少90重量％。
8.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组合物不含任何结合料。
9.根据权利要求1-7中任一项的方法，其中组合物进一步包含二氧化硅化合物，优选碱性硅酸盐。
10.根据权利要求6-8中任一项的方法，其中所述组合物由溶剂、光催化二氧化钛颗粒和至少一种添加剂如润湿剂、分散剂、pH稳定剂组成。
11.根据权利要求6-8中任一项的方法，其中所述组合物包含90-99重量％溶剂，0.1-5重量％光催化二氧化钛颗粒和0.001-5重量％添加剂。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组合物的密度等于或小于1.5g/ml，优选等于或小于1.3g/ml。
13.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述混凝土元件(1)基本固化。
14.根据权利要求1-12中任一项的方法，其中所述混凝土元件(1)基本未固化。
15.根据前述权利要求中任一项的方法，其中混凝土元件的上表面(4)在施用组合物以后得到亲水性能。
16.根据前述权利要求中任一项的方法，其中NOx降解性能在混凝土组件的所述表面以下0.5mm的深度处等于或超过2.5％，优选等于或超过5％，更优选等于或超过10％。
17.根据前述权利要求中任一项的方法，其中光催化二氧化钛颗粒具有小于50nm，优选小于30nm，更优选小于20nm的初级尺寸。
18.根据前述权利要求中任一项的方法，其中二氧化钛颗粒为锐钛矿相。
19.根据前述权利要求中任一项的方法，其中混凝土元件(1)为混凝土铺砌元件或混凝土建筑元件。
20.具有NOx降解性能的混凝土元件(1)，其包含等于或小于5g/m2，优选等于或小于3g/m2的量的光催化二氧化钛颗粒，且其中在混凝土元件(1)的表面(4)上的NOx降解性能根据ISO22197-1试验程序测量等于或超过5％，优选等于或超过10％，更优选等于或超过15％，最优选等于或超过20％，例如30％。
21.根据权利要求20的混凝土元件，其中光催化二氧化钛颗粒在所述混凝土元件(1)的上部(5)中提供。
22.根据权利要求21的混凝土元件，其中所述上部(5)从混凝土元件的上表面延伸至1.5mm的深度，优选2.0mm的深度，更优选2.5mm的深度。
23.根据权利要求20-22中任一项的混凝土元件，其中二氧化钛颗粒非均匀地分布于混凝土元件(1)中。
24.根据权利要求20-23中任一项的混凝土元件，其中NOx降解性能在所述混凝土元件(1)的上表面(4)以下0.5mm的深度处等于或超过2.5％，优选等于或超过5％，更优选等于或超过10％。
25.根据权利要求20-24中任一项的混凝土元件，其中光催化二氧化钛颗粒具有小于50nm，优选小于30nm，优选小于20nm的初级尺寸。
26.根据权利要求20-25中任一项的混凝土元件，其中二氧化钛颗粒为锐钛矿相。
27.根据权利要求20-26中任一项的混凝土元件，其中混凝土元件(1)的上表面(4)为亲水的。
28.根据权利要求20-27中任一项的混凝土元件，其中混凝土元件为混凝土铺砌元件或混凝土建筑元件。
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