纳米TiO<,2>光催化材料净化汽车排放污染物研究

• 作 者: 白海莹
• 机 构: 东北林业大学
• 出 处: 东北林业大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 纳米二氧化钛 光催化材料 汽车排放物 净化效率

本文在研究汽车主要排放污染物的组分及生成机理的基础上，进行了模拟汽车排放物理仿真环境与测控系统原理的研究，并研制了用于汽车排放污染物净化的测控系统。试验表明，该测控系统符合国家标准和国际标准，测试精度优于2％，适用于汽车排放污染物的瞬态实时监测。其计算机测控软件除实现汽车排放污染物中各测试因子的在线测试，还可完成实验的数据采集与分析。
纳米TiO2光催化效率的提高途径之一是缩小TiO2粒子的粒径，制备纳米TiO2粉体时，往往会发生团聚现象致使粒径变大，为减轻团聚现象，分析了纳米TiO2的光催化机理和分散机理，对分散剂法、高剪切搅拌、超声波处理等物理和化学方法进行了深入系统的研究。研究结果表明经三种分散方法同时处理的试件催化效率最高，证明三种方法具有协同效应机制。经透射电镜证明，纳米TiO2在基料材料中的分散性良好，达到了理想的纳米级尺寸。
针对选定的纳米TiO2光催化材料体系，采用正交设计试验方案对其组成和协同分散处理工艺参数进行了优化，结合透射电镜对试验结果进行了分析，得出了纳米TiO2掺量为4％；SBDS掺量为2％；机械搅拌时间为10min、转速为2800r/min；超声波处理温度为50℃、超声波处理时间20min、超声频率为28KHz等为最佳配比和工艺参数。试验表明：研究的纳米TiO2光催化材料体系对汽车排放物中的NOx具有明显的净化效果，净化效率高达83.92％，对HC、CO2等亦有一定的净化作用。
在道路环境下，直接利用纳米TiO2粉末净化汽车排放物，不利于催化剂的回收，且容易造成流失，难以实现工程应用。本文则利用了自制的渗透剂研究了纳米TiO2光催化材料的复合渗透固化技术，采用上述优化的配方和工艺参数研究的具有渗透功能的纳米TiO2光催化材料体系，实现了纳米TiO2光催化材料在道路混凝土标样中的渗透与固化。试验表明，试样表层在打磨2mm厚度后对NOx仍具有一定的净化效果，渗透剂可以作为载体“携带”纳米TiO2渗入并固化于道路混凝土表层。
提出了在道路和工程环境下的纳米TiO2净化汽车排放污染物的思想，并初步尝试了光催化剂有混凝上表层的负载技术，为进一步解决纳米TiO2光催化材料在混凝土路面中的固化技术和应用提供了试验依据。