CN105642271A - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明属于光催化技术领域，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。
背景技术
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。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明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。
本发明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。
本发明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‰。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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，本发明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，但是本发明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继续超声5min，调节pH值为4，配制成1wt％纳米铋水溶液；
步骤3：然后将纳米铋的水溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥40min，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‰。
实施例2
步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol氯化铋、0.2mol水合肼和1g聚乙醇20000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500nm，备用；
步骤2：将纳米铋置于水中超声分散3min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声5min，调节pH值为5，配制成3wt％纳米铋水溶液；
步骤3：然后将纳米铋的水溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥50min，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0.5‰。
实施例3
步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol酒石酸铋、0.2mol水合肼和1g聚乙烯吡咯烷酮在三口瓶中混合均匀，在80℃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100nm，备用；
步骤2：将纳米铋置于乙醇中超声分散3min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声7min，调节pH值为3，配制成3wt％纳米铋乙醇溶液；
步骤3：然后将纳米铋的乙醇溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥50min，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0.5‰。
实施例4
步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol硝酸铋、0.2mol龙须草醇A(8-羟甲基-2-羟基-1-甲基-5-乙烯基-9,10-二氢菲)、0.7g聚乙烯吡咯烷酮和0.01mol溴化十二烷基三甲基铵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30-50nm，备用；
步骤2：将纳米铋置于乙醇中超声分散5min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声7min，调节pH值为2.5，配制成5wt％纳米铋乙醇溶液；
步骤3：然后将纳米铋的乙醇溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥45min，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1‰。
实施例5
步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol硝酸铋、0.2mol水合肼、0.7g聚乙烯吡咯烷酮和0.01mol溴化十二烷基三甲基铵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30-50nm，备用；
步骤2：将纳米铋置于乙醇中超声分散5min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声7min，调节pH值为2.5，配制成5wt％纳米铋乙醇溶液；
步骤3：然后将纳米铋的乙醇溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥45min，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0.8‰。
实施例6
步骤1：在搅拌状态下，将0.1mol柠檬酸铋、0.2mol次亚磷酸钠和1g乙二醇在三口瓶中混合均匀，在80℃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5μm，备用；
步骤2：将纳米铋置于水中超声分散5min，然后加入0.1-0.5mol/L的HCl继续超声10min，调节pH值为4.5，配制成5wt％纳米铋水溶液；
步骤3：然后将纳米铋的水溶液喷洒到沥青混凝土表面，置于灯下干燥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0.5‰。
铋作为半金属，在L端的导带和T端的价带之间有部分的能量重叠(大约38meV)，而且，随着尺寸的减少铋逐渐由半金属向半导体转变，因此在紫外或可见光下，导带中就已有一定浓度的电子，价带中也有相等的浓度空穴，从而产生了具有高度活性的空穴-电子对。表明半金属铋材料在紫外光或在可见光的条件下，就具有催化氧化处理污染物的能力。基于Bi纳米材料的光敏化和较窄的能带间隙，Bi可用于沥青路面，光催化汽车尾气中的NOx反应。实施例1-6的光催化活性参见表1。
表1沥青路面负载纳米铋光催化氮氧化物的材料对NOx的光催化活性
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| NOx净化率/％ | 38.6 | 41.8 | 71.9 | 82.5 | 58.5 | 45.8 |
Claims (9)
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、柠檬酸铋、醋酸铋或酒石酸铋中的一种。
4.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。
5.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。
6.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，所述纳米铋粒径范围在20nm至5μm。
7.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，所述分散液为水或乙醇。
8.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#。
9.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，所述灯为紫外灯或可见光灯，功率为5-100W。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107176820A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-09-19 | 盐城工学院 | 一种耐久性混凝土光催化浆料及可去除NOx的混凝土 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102078751A (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | 东北林业大学 | 一种具有净化汽车排放NOx功能的沥青路面渗透剂 |
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-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102078751A (zh) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | 东北林业大学 | 一种具有净化汽车排放NOx功能的沥青路面渗透剂 |
| CN104947178A (zh) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | 南京理工大学 | 大空腔Bi空心球纳米晶的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| FAN DONG ET AL.: "A semimetal bismuth element as a direct plasmonic photocatalyst", 《CHEM. COMMUN.》 * |
| QIAN ZHANG ET AL.: "From semiconductors to semimetals: bismuth as a photocatalyst for NO oxidation in air", 《J. MATER. CHEM. A》 * |
| 陈萌等: "沥青路面渗透纳米TiO2净化机动车排放NOx性能研究", 《武汉理工大学学报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107176820A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-09-19 | 盐城工学院 | 一种耐久性混凝土光催化浆料及可去除NOx的混凝土 |
| CN107235747A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-10 | 盐城工学院 | 一种混凝土光催化浆料及可去除NOx的混凝土 |
| CN107176820B (zh) * | 2017-06-22 | 2019-08-06 | 盐城工学院 | 一种耐久性混凝土光催化浆料及可去除NOx的混凝土 |
| CN113797918A (zh) * | 2020-06-16 | 2021-12-17 | 中国科学院化学研究所 | 一种含缺陷“三明治”型钙钛矿催化剂及其制备方法和用途 |
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