路面材料负载纳米TiO光催化降解氮氧化物研究

摘要

汽车尾气是大气环境的主要污染源之一,而氮氧化物(NO<,x>)是汽车尾气中危害最大,却最难处理的主要污染物之一.纳米光催化技术由于具有降解效率高、反应条件温和、能耗低以及二次污染少等突出的优点,因此已成为最有发展前景的环境污染治理技术,在脱除NO<,x>气体方面有巨大的应用潜力.由于光催化反应发生在反应物质与催化剂的接触面上,NO<,x>气体与光催化剂接触的有效比表面积决定了光催化降解效率,因此,本课题确定能够与汽车尾气充分接触的路面材料作为光催化剂纳米TiO<,2>的载体,讨论了水泥基材料和沥青基材料负载纳米TiO<,2>的光催化降解功能,分析了载体对负载型纳米TiO<,2>光催化反应过程的影响,建立了负载型纳米TiO<,2>的光催化反应机理模型,并提出了综合考虑环境因素影响的负载型纳米TiO<,2>的光催化反应动力学方程.赋予了传统路面材料光催化降解汽车尾气的功能,为控制大气环境污染探索了一条新途径.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2纳米光催化反应理论

1.2.1光催化反应机理

1.2.2光催化活性的主要影响因素

1.2.3光催化活性提高的途径

1.2.4光催化剂的负载

1.2.5纳米材料的分散

1.2.6光催化反应动力学

1.3纳米光催化技术在空气净化中的应用

1.4课题研究的目的、内容和意义

第二章研究方案及技术路线

2.1研究方案

2.1.1光催化剂的选择

2.1.2光催化降解污染物的选择

2.1.3光催化反应器的确定

2.1.4光源的确定

2.1.5光催化载体的确定

2.1.6光催化剂表面改性方法的选择

2.1.7光催化反应试验流程的确定

2.2技术路线

2.3主要实验仪器

第三章纳米TiO2粒子的改性及其光催化性能

3.1引言

3.2纳米TiO2的表面改性

3.2.1表面改性方法

3.2.2改性效果表征

3.2.3试验结果与分析

3.3 Fe3+掺杂改性纳米TiO2

3.3.1样品制备

3.3.2样品表征

3.3.3试验结果与分析

3.4本章小结

第四章负载纳米TiO2的水泥基材料的制备及其光催化性能研究

4.1引言

4.2探索性试验

4.2.1渗透负载纳米TiO2的方法

4.2.2水泥砂浆负载纳米TiO2的光催化性能研究

4.3负载纳米TiO2的水泥混凝土的制备

4.3.1纳米TiO2水性浆液的制备

4.3.2水泥混凝土原材料及配合比

4.3.3光催化水泥混凝土试样的制备

4.4试验结果与分析

4.4.1纳米TiO2在水溶液中的分散稳定性

4.4.2水泥混凝土负载纳米TiO2的光催化性能

4.4.3光催化性能的持久性

4.4.4光催化产物对水泥混凝土物理性能的影响

4.5水泥基材料渗透负载和光催化降解模型

4.6本章小结

第五章环境因素对水泥基材料负载纳米TiO2光催化性能的影响

5.1 NO2浓度的影响

5.2湿度的影响

5.3光强的影响

5.4温度的影响

5.5本章小结

第六章负载纳米TiO2的沥青基材料的制备及其光催化性能研究

6.1引言

6.2沥青胶结料负载TiO2光催化作用

6.2.1原材料及添加方式

6.2.2试验结果与分析

6.3沥青混合料负载TiO2光催化作用

6.3.1原材料

6.3.2沥青混合料配比设计

6.3.3纳米TiO2添加方式

6.3.4光催化性能的测定

6.3.5试验结果与分析

6.4乳化沥青负载纳米TiO2的光催化性能

6.4.1原材料

6.4.2试样的制备及光催化性能的测试

6.4.3试验结果与分析

6.5本章小结

第七章负载型纳米TiO2光催化反应机理及反应动力学研究

7.1负载型纳米TiO2光催化反应机理

7.1.1纯纳米TiO2的光催化反应过程

7.1.2纯纳米TiO2的光催化反应机理

7.1.3沥青基体和水泥基体负载的区别

7.1.4负载型纳米TiO2光催化反应机理模型

7.2负载型光催化反应动力学研究

7.2.1控制过程的确定

7.2.2试验结果对动力学模型的数学拟合

7.2.3动力学参数修订后的动力学模型

7.3本章小结

第八章结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

致谢

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