CN108822564A - 一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种g‑C3N4/TiO2光催化乳化沥青，由g‑C3N4/TiO2复合光催化剂和乳化沥青组成，g‑C3N4/TiO2复合光催化剂的质量为乳化沥青质量3％～10％，或者每平米乳化沥青表面撒铺或喷涂100～800g g‑C3N4/TiO2复合光催化剂。还公开了该g‑C3N4/TiO2光催化乳化沥青的制备方法，将乳化沥青质量3％～10％的g‑C3N4/TiO2复合光催化剂直接掺入到乳化沥青中混合均匀即得，或者在乳化沥青表面撒铺或喷涂g‑C3N4/TiO2复合光催化剂即得。本发明利用乳化沥青破乳产生的微孔使光催化剂暴露在外，增加与光照、污染物的接触，提高光催化效率。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青及其制备方法。
背景技术
逐年递增的机动车保有量在预示着社会经济发展迅猛的同时，其尾气排放引起的污染问题也对人们赖以生存的环境造成了极其恶劣的影响。尾气中的主要成分如CO、SO2、碳氢化合物、氮氧化物NOX等会引起温室效应、酸雨和城市光化学烟雾的产生。近年来，半导体光催化技术在环境治理方面的应用备受关注，成为21世纪一种极具发展潜能的环保技术。然而，如何将光催化技术很好地应用在实际生活中有效降解尾气污染物仍是一个挑战。目前，提出一种具有净化车辆尾气功能的光催化路面，其中主要的应用方式包括直掺法、涂层法及表面喷涂法，这三种方法在水泥混凝土路面的应用效果较好，但在沥青路面的应用效果不佳。这是由于光催化材料容易被黑色不透光的沥青包裹，阻碍了与光源和污染物的接触，因此降低光催化降解污染物的效率。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青及其制备方法。
实现该目的的技术方案是：
一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青，由g-C3N4/TiO2复合光催化剂和乳化沥青组成，g-C3N4/TiO2复合光催化剂的质量为乳化沥青质量的3％～10％，或者每平米乳化沥青表面撒铺或喷涂100～800gg-C3N4/TiO2复合光催化剂。
一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青的制备方法，将乳化沥青质量3％～10％的g-C3N4/TiO2复合光催化剂直接掺入到乳化沥青中混合均匀即得，或者在乳化沥青表面撒铺或喷涂g-C3N4/TiO2复合光催化剂即得。
在上述技术方案中，采用撒铺方法时，待乳化沥青处于半固化状态时，将g-C3N4/TiO2光催化剂均匀撒铺在乳化沥青表面即可。
在上述技术方案中，采用喷涂方法时，将g-C3N4/TiO2光催化剂分散在水中并超声处理30～50min，制得分散液，然后采用喷枪将分散液均匀喷洒在涂有乳化沥青表面即可。
本发明的有益效果是：选用g-C3N4/TiO2复合光催化剂应用于乳化沥青，制备g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青，利用乳化沥青破乳产生的微孔使光催化剂暴露在外，增加与光照、污染物的接触，提高光催化效率。
附图说明
图1为不同沥青种类g-C3N4/TiO2光催化剂直掺试件的光降解NO效率。
图2为g-C3N4/TiO2光催化剂撒铺乳化沥青试件的NO浓度变化图。
图3为g-C3N4/TiO2光催化剂喷涂乳化沥青试件的NO浓度变化图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1制备g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青
一、采用不同方法制备g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青
g-C3N4/TiO2复合光催化剂采用吴涛的方法(g--C3N4新型沥青路面材料的制备及光催化降解汽车尾气性能研究[D].重庆交通大学,2017)制备得到。
乳化沥青的种类包括阳离子乳化沥青、阴离子乳化沥青和非离子乳化沥青，本实施例使用的乳化沥青相应固含量测试值见表1。
表1本实施例使用的三种乳化沥青固含量测试值
| 乳化沥青种类 | 阳离子乳化沥青 | 阴离子乳化沥青 | 非离子乳化沥青 |
| 固含量(％) | 48 | 50 | 61 |
采用直掺法、涂层法及表面喷涂法三种方法制备g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青：
1)直掺光催化乳化沥青
选取70#基质沥青和水包油型乳化沥青，分别将质量为沥青质量3％～10％的g-C3N4/TiO2复合光催化剂掺入70#基质沥青和水包油型乳化沥青中，通过剪切机搅拌分散均匀，得到直掺光催化基质沥青和直掺光催化乳化沥青。分别将其涂抹在10cm×10cm铁片上，沥青厚度尽量保持在0.1mm左右，制备用于光催化性能测试的试件。
2)撒铺光催化乳化沥青
在铁片上涂抹乳化沥青，待乳化沥青处于半固化状态时，将一定量的g-C3N4/TiO2光催化剂均匀撒铺在乳化沥青表面，其中光催化剂掺量范围为100g/m2～800g/m2。
3)喷涂光催化乳化沥青
将一定量光催化剂均匀分散在去离子水中并超声处理30～50min，制得g-C3N4/TiO2水溶性分散液。之后采用喷枪将此分散液均匀喷洒在涂有乳化沥青的铁片上，光催化剂掺量范围为100g/m2～800g/m2。
二、不同沥青种类直掺试件的光催化性能
图1显示了采用粉末直掺光催化剂的方式，在掺入4％光催化剂下不同沥青种类试件的光降解NO性能。相比其它沥青材料，阳离子乳化沥青试件的降解率最高，这与乳化沥青的固含量有关。固含量越少，包裹光催化剂的物质就越少，可发生光催化反应的活性位点越多，从而光催化性能越好。另外，不同种类的乳化沥青试件与基质沥青试件相比，光催化效率均不同程度地有所提高，这说明乳化沥青在破乳时形成的微孔有利于光催化剂与外界环境接触，提高光催化效率。
三、不同掺量下撒铺乳化沥青试件的光催化性能
图2为不同撒铺量乳化沥青试件的光降解NO趋势图。撒铺量为300g/m2的沥青试件光降解NO效率最高，为42.58％。这是因为撒铺量为150g/m2的光催化剂并不能有效全面地覆盖沥青试件的表面，随着撒铺量的增加，覆盖面积增大，发挥催化作用的面积也随之增大，所以NO降解效率提高。当撒铺量达到300g/m2时，撒铺面积已基本覆盖沥青试件的表面积，NO降解效率达到最大值。若继续增加撒铺量，由于覆盖面积不变，光催化剂颗粒之间团聚失活严重，从而造成NO降解效率的降低。
四、不同掺量下喷涂乳化沥青试件的光催化性能
图3为不同喷涂量乳化沥青试件的光降解NO趋势图，与撒铺试件相比，450g/m2和600g/m2喷涂试件的NO降解率均有所提高，NO光催化降解效率分别为39.43％和44.29％。这是因为光催化剂水溶液中g-C3N4/TiO2颗粒粒径较小且分布均匀，不易发生团聚，所以喷涂试件表面的光催化活性位点增多，电子扩散速度加快，从而提高试件的光催化性能。
Claims (4)
1.一种g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青，其特征在于，由g-C3N4/TiO2复合光催化剂和乳化沥青组成，g-C3N4/TiO2复合光催化剂的质量为乳化沥青质量的3％～10％，或者每平米乳化沥青表面撒铺或喷涂100～800g g-C3N4/TiO2复合光催化剂。
2.如权利要求1所述的g-C3N4/TiO2光催化乳化沥青的制备方法，其特征在于，将乳化沥青质量3％～10％的g-C3N4/TiO2复合光催化剂直接掺入到乳化沥青中混合均匀即得，或者在乳化沥青表面撒铺或喷涂g-C3N4/TiO2复合光催化剂即得。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用撒铺方法时，待乳化沥青处于半固化状态时，将g-C3N4/TiO2光催化剂均匀撒铺在乳化沥青表面即可。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用喷涂方法时，将g-C3N4/TiO2光催化剂分散在水中并超声处理30～50min，制得分散液，然后采用喷枪将分散液均匀喷洒在涂有乳化沥青表面即可。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181116 |