G-C3N4新型瀝青路面材料的制備及光催化降解汽車尾氣性能研究.pdf

1、隨著汽車保有量的不斷增加，交通環(huán)境與城市空氣污染問題日益嚴重，汽車尾氣的排放對人類身體健康和城市生活環(huán)境帶來危害。半導(dǎo)體光催化技術(shù)的發(fā)展為治理空氣污染提供了新思路，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化材料納米TiO2反應(yīng)條件溫和、無二次污染被廣泛應(yīng)用于污染物光降解，但納米TiO2較大的禁帶寬度致使太陽光能利用率低，只能依靠小于380nm的紫外光激發(fā)。近幾年，新興的非金屬半導(dǎo)體光催化材料石墨相氮化碳(g-C3N4)可利用小于460nm的藍紫光激發(fā)光催化反應(yīng)

2、，在可見光下發(fā)揮光降解作用，拓寬了光催化材料的應(yīng)用范圍。
　　本文以三聚氰胺、二氰二胺、尿素為原材料高溫煅燒制備g-C3N4。采用亞甲基藍降解試驗研究各項產(chǎn)物光催化效果和吸附性，通過可見光下降解NO氣體試驗評價其氣相降解污染物的能力;結(jié)合煅燒前后質(zhì)量變化，評價各項前驅(qū)體產(chǎn)率;分析單因素變量煅燒溫度、煅燒時間對g-C3N4可見光催化性能的影響;使用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM對產(chǎn)物進行微觀性能表征。結(jié)果表明，前驅(qū)體制備出

3、的材料均出現(xiàn)光催化結(jié)構(gòu)單元三嗪環(huán)特征峰，表明g-C3N4已生成;其中，三聚氰胺產(chǎn)物產(chǎn)率為44.23％，可見光催化效率36.21％，優(yōu)選為g-C3N4前驅(qū)體進行后續(xù)試驗;單因素變量實驗發(fā)現(xiàn)，煅燒時間對光催化效率影響小，而溫度對光催化效率影響較大，隨煅燒溫度的升高，先增高后降低，在550℃達到最大光催化效率38.25％。
　　基于上述試驗結(jié)果，選取三聚氰胺為前驅(qū)體混合納米TiO2，分別采用固相共混和水溶分散兩種工藝在馬弗爐中高溫煅燒制

4、備g-C3N4/TiO2復(fù)合光催化材料，其中，采取單因素控制法分別評價煅燒溫度、煅燒時間、復(fù)合比例對其可見光催化降解性能的影響，并結(jié)合XRD、XPS、TEM等對復(fù)合光催化劑進行微觀表征。結(jié)果表明，g-C3N4與TiO2半導(dǎo)體復(fù)合增強了光生載流子傳遞，減小了光生電子-空穴對復(fù)合，由此提高了可見光催化效率;在三聚氰胺與TiO2質(zhì)量比例2∶1，煅燒溫度為550℃，煅燒時間為5h時，制得的復(fù)合光催化劑有較高的催化效率，其催化效率可達48％以上。

5、
　　試驗以基質(zhì)瀝青為載體負載復(fù)合光催化劑，分別采用g-C3N4/TiO2粉末直摻70?；|(zhì)瀝青和g-C3N4/TiO2分散液噴涂馬歇爾試件的形式制備光催化瀝青基試件，并評價其對基質(zhì)瀝青材料針入度、軟化點、延度的影響，以及可見光催化降解性能的影響，分析光催化材料負載瀝青材料的方式。結(jié)果表明，粉末直摻基質(zhì)瀝青對瀝青針入度、軟化點影響較小，延度降低較大;由于光催化劑被瀝青材料包裹阻礙了催化反應(yīng)的發(fā)生，光催化基質(zhì)瀝青可見光催化效果較差;

6、將光催化分散液直接噴涂馬歇爾試件表面的光催化效果較好，但其附著力較差，耐久、耐磨性存在問題，因此還需選擇性能優(yōu)異的粘接材料將光催化劑負載到瀝青材料上。
　　研究了復(fù)合光催化劑在乳化瀝青材料上的應(yīng)用效果，選用陽離子、陰離子、非離子乳化瀝青，通過粉末直摻和分散液共混制備光催化乳化瀝青材料。采用熒光顯微鏡觀察光催化劑在乳化瀝青中的分布情況，結(jié)合光催化性能評價其應(yīng)用效果。結(jié)果表明，乳化瀝青種類對催化劑影響較小，但其固含量對光催化作用影響較