沥青路面TiO2降解汽车尾气(NOx)监测与效果评价研究

摘要

中国公路的快速发展以及机动车保有量的持续增长，使公路交通环境污染问题日益突出。截至2012年6月底，全国机动车总保有量达2.33亿辆，并仍保持上升趋势。如此之多的汽车保有量使得大气中汽车尾气排放的污染物比重不断增加。由此可见，有效的防治汽车尾气污染物的排放已刻不容缓。
　　本论文是在西部课题:西部地区沥青路面应用TiO2治理机动车尾气NOx技术研究的背景下，以改善公路交通环境空气质量为目标。针对汽车尾气中NOx等污染物，研制出一种可以负载在沥青路面上的纳米TiO2光催化涂料，依靠其光催化作用，降解排放在大气中的有害气体，以达到减少大气污染，改善空气质量，保护生态环境的作用。
　　通过对光催化材料机理的研究，运用水热法将普通纳米二氧化钛改性，分别用铁、钛两种金属与钛进行掺杂，通过质谱分析法将高效TiO2、P25及自制的铁钛、锌钛掺杂的四种不同类型的催化剂进行光催化降解试验，优选出降解效果最好的催化剂，并通过一定的分散工艺将其掺杂在涂料中。针对沥青路用性能的要求，对光催化涂料进行附着力、耐水性、抗滑性、耐磨性、冻融循环等各种性能测试，进而验证此种光催化涂料可以很好的固化和渗透在沥青路面上。最后通过盐酸萘乙二胺分光光度法对通过测试制备好的光催化涂料进行室内降解试验的仿真研究。模拟大气自然环境下的各种条件，分析在自然光下和紫外光下光催化涂料对氮养化物的降解效果，对不同浓度氮养化物的降解效果以及催化剂不同掺量下对氮氧化物的降解效果，优化光催化涂料体系的配方。从而间接验证了实际沥青道路条件下纳米TiO2光催化涂料对降解汽车尾气中的污染物的有效性，近而达到改善空气质量、保护生态环境的目的。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．1．1 研究目的

1．1．2 研究意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

2 涂料中纳米TiO2催化剂的优选

2．1 纳米TiO2光催化反应原理

2．2 纳米技术应用于消除氮氧化物

2．3 TiO2的合成方法

2．4 TiO2掺杂改性

2．5 催化剂的降解效果研究

2．5．1 催化剂降解试验仪器及设备

2．5．2 催化剂降解试验内容

2．5．3 催化剂降解效果分析

2．6 本章小结

3 光催化涂料的研究与开发

3．1 试验仪器及设备

3．2 涂料配方设计

3．2．1 原材料的选择

3．2．2 涂料配方的初步设计

3．3 涂料的生产流程

3．4 催化剂掺入涂料的施工工艺

3．5 涂料性能测试

3．5．1 涂膜硬度

3．5．2 附着力

3．5．3 耐水性

3．5．4 冻融循环

3．5．5 抗滑性能

3．5．6 耐磨性

3．5．7 粘度

3．5．8 其他性能

3．6 本章小结

4 光催化涂料降解效果的研究

4．1 试验方案

4．2 NO2监测方法

4．3 降解试验内容及步骤

4．4 降解效果分析

4．4．1 自然光下对氮氧化物的降解效果分析

4．4．2 紫外光下对氮氧化物的降解效果分析

4．4．3 对不同浓度氮氧化物的降解效果分析

4．4．4 不同掺量催化剂下光催化涂料对氮氧化物的降解效果分析

4．4．5 催化剂与光催化涂料对氮氧化物的降解效果对比分析

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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