尾气分解型沥青混合料路面材料设计研究-论文.pdf

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1、第34卷第3期中外公路2612014年6月文章编号：1671—2579(2014)03—0261-03尾气分解型沥青混合料路面材料设计研究周晓东(咸阳市规划设计研究院，陕西咸阳712000)摘要：针对汽车尾气分解型沥青混合料光催化分解汽车尾气效果不佳、路用性能缺陷明显的现状，该文首先分析了TiO光催化分解汽车尾气的机理，然后选取纳米TiO：、S掺杂纳米Ti0、CdS复合纳米Ti0。作为原材料，选择气体浓度修正值作为评价指标，进行上述材料对HC和CO的分解性能研究，并进行玄武岩矿物纤维对尾气分解型沥青混合料性能改善效果的研

2、究。结果表明：CdS复合纳米TiOz沥青混合料对光催化分解HC和CO的性能明显优于纳米TiO及s掺杂纳米TiOz，其最佳掺量约为2．0；向OGFC-13中掺加0．4的玄武岩矿物纤维能够弥补CdS复合纳米TiO的掺入给沥青混合料带来的水稳定性的降低，同时还能够有效地改善沥青混合料的其他力学性能。关键词；纳米TiO；光催化分解；玄武岩纤维；沥青混合料；水稳定性1前言2吸收分解汽车尾气的机理随着中国城市建设的飞速发展及汽车保有量的不光催化剂作为具有光催化功能的半导体材料，在断增加，由汽车尾气所带来的环境污染也越来越严重，紫外光

3、的照射下能够产生游离的电子及空穴，从而具近年来城市雾霾天气不断加重，其形成的首要原因便有较强的光催化氧化还原功能，对于汽车尾气中排放是汽车尾气的大量排放。单单依靠大气有限的自净能的CO、HC、NO等具有较为明显的降解效果。大多力，很难解决当前中国严重的城市雾霾现象，各行各业数光催化分解剂具有合适的能带结构，如：CdSe、CdS、均需要通过自身努力控制污染的排放、增加污染气体ZnO、TiO，但是鉴于光催化材料本身的毒性及光稳的吸收或分解。近年来，利用将纳米TiO掺入沥青定性，能够被应用的也只有TiO：。TiO催化分解汽混合

4、料中制备光催化分解型沥青混合料来实现对汽车车尾气的机理可以用以下过程来描述：尾气的部分催化分解取得了一定的进展，张文刚等人TiO在光子能量≥E(禁带宽度)时，将在导建立了气体浓度修正值概念，用于评价Tio。光催带和价带产生光生电子e一和光生空穴h：化分解汽车尾气的效果，同时确定了催化分解效果的TiO2+hv—e一+h主要影响因素为温度、光照强度、TiO粒径大小、晶体导带电子跃迁回价带，并与价带空穴复合，产生热结构等；徐海铭等人通过研究确定了以TiO直接掺和光：入沥青混合料中作为最佳掺入方式；孙立军等人认为e一+h一TiO

5、2+能量OGFC是TiO发挥光催化分解汽车尾气功能的最佳界面空穴发生氧化作用：级配结构。但是TiO的掺人会造成沥青混合料水稳h+0H一一·OH定性能的大幅度降低，且随着材料科学的发展，围绕h+H2O一·OH+HTi0本身也出现了许多改性技术，大幅度地提高了h+Red-~Red(Red为还原剂，即电子供体)Tio的光催化分解功能。该文旨在结合当前材料科界面处电子的还原作用：学发展水平，研究设计具有较高催化分解性能的沥青e一+O2一·O混合料，同时探索改善其水稳定性能的方法。e一+H2O2—-·OH+0H一收稿日期：2013

6、—09—14基金项目：甘肃省科技支撑计划项目(编号：1O11GKCAO20)作者简介：周晓东，男，高级工程师．E～mail：1348926628@qq．com262中外公路第34卷e一+O一O一(O为氧化剂，即电子受体)规范的要求。结合近年来围绕TiO的光催化性能改朝阳自由基阴离子·O可以继续发生以下反性研究成果，研究选取普通纳米TiO。、半导体CdS复应：合TiO2(CdS复合量为TiO2的5O)、S掺杂Ti0O+H—HO2共3种光催化材料，均以0．8(各种光催化剂中Ho2·一02+H2O2TiO的含量占沥青混合料质量

7、的百分比)的掺量分别o+HO2·一o2+HO制备具有光催化分解汽车尾气功能的沥青混合料车辙HO+H—H202板，并进行车辙板在紫外光照射下对HC和cO的催H2O2+hv一2·0H化分解性能，作为混合料对尾气分解性能的指标依据，H2O2+·o一·OH+OH一+02试验结果见图2、3。光生电子或空穴，以及引发的自由基具有较高的+CdS复合TiO2车辙板化学活性，其对反应物没有选择性，活跃的·OH强氧辙板化自由基能够把汽车尾气中难以分解的CO、HC、NO等氧化分解成CO。、H。O、NO7、等，游离的电子与氧气反应生成超氧根离子

8、·O2-，能够将很多难以分解的有机物分解成CO、HO等无害无机物。02O406O803沥青混合料尾气分解性能的研究时间／rain利用长安大学研发的沥青混合料光催化分0解汽车艇ul{图2不同催化材料对HC的催化效果尾气性能测试系统展开研究，系统包含气体分析系统、∞+CdS复合TiO车辙板光源系统、密闭反应室、温控系统等