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(yán)重，汽車尾氣的排放對(duì)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(lán)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(lán)降解試驗(yàn)研究各項(xiàng)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(yàn)評(píng)價(jià)其氣相降解污染物的能力;結(jié)合煅燒前后質(zhì)量變化，評(píng)價(jià)各項(xiàng)前驅(qū)體產(chǎn)率;分析單因素變量煅燒溫度、煅燒時(shí)間對(duì)g-C3N4可見光催化性能的影響;使用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM對(duì)產(chǎn)物進(jìn)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(jìn)行后續(xù)試驗(yàn);單因素變量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，煅燒時(shí)間對(duì)光催化效率影響小，而溫度對(duì)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(dá)到最大光催化效率38.25％。
　　基于上述試驗(yàn)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(píng)價(jià)煅燒溫度、煅燒時(shí)間、復(fù)合比例對(duì)其可見光催化降解性能的影響，并結(jié)合XRD、XPS、TEM等對(duì)復(fù)合光催化劑進(jìn)行微觀表征。結(jié)果表明，g-C3N4與TiO2半導(dǎo)體復(fù)合增強(qiáng)了光生載流子傳遞，減小了光生電子-空穴對(duì)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(shí)間為5h時(shí)，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(dá)48％以上。

5、
　　試驗(yàn)以基質(zhì)瀝青為載體負(fù)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(píng)價(jià)其對(duì)基質(zhì)瀝青材料針入度、軟化點(diǎn)、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(fù)載瀝青材料的方式。結(jié)果表明，粉末直摻基質(zhì)瀝青對(duì)瀝青針入度、軟化點(diǎn)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(fù)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(píng)價(jià)其應(yīng)用效果。結(jié)果表明，乳化瀝青種類對(duì)催化劑影響較小，但其固含量對(duì)光催化作用影響較