汽車尾氣降解功能的道路添加劑及其制備方法
【專利摘要】汽車尾氣降解功能的道路添加劑及其制備方法，所述汽車尾氣降解功能的道路添加劑，由以下原料組成：納米二氧化鈦、超純水和建筑粘合劑。本發明還包括汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法。本發明工藝簡單，反應條件溫和且反應時間短，產品粒度均勻，分散性好，顆粒尺寸人可控，生產成本較低，易于實現工業化；有效降低空氣中有害氣體的濃度，能長效持久治理汽車尾氣污染；能合成有益肥料的成分硝酸鈣，達到循環利用；解決了二氧化鈦對可見光利用率低的難題，大大增加了其應用范圍；道路安全性大大提高。
【專利說明】
汽車尾氣降解功能的道路添加劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明設及的道路添加劑及其制備方法，具體設及汽車尾氣降解功能的道路添加 劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 汽車是人們廣泛使用的交通工具，但汽車在方便人們出行的同時，加劇了對大氣 的污染，使汽車尾氣的有效處理漸漸成為一個重要的環境問題。世界城市中的空氣污染，六 成來自汽車尾氣，我國新生產尾氣控制措施不夠;汽車尾氣排放合格率很低;新車單車排放 污染物為先進國家的5倍。因此，對于汽車尾氣的有效處理是目前的一個重要研究。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種通過在 道路表面噴灑汽車尾氣的降解劑，使汽車廢氣在上升擴散前能被高效處理的汽車尾氣降解 功能的道路添加劑及其制備方法。
[0004] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，汽車尾氣降解功能的道路添加劑， 由W下原料組成:納米二氧化鐵、超純水和建筑粘合劑。
[0005] 進一步，所述納米二氧化鐵的濃度在1%W下，所述超純水的電解度小于10,所述 建筑粘合劑為國道標準。
[0006] 汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，WTiCU為原料，在冰水浴條件下配 制成濃度為0.5mol/L的TiCU水溶液，將TiCU水溶液放置在磁力攬拌器上邊攬拌邊加熱，加 熱溫度為70°C，加熱一段時間后，提高體系的pH值，所述抑值依次提升為0.5、3.13或5.15， 即得到部分或全部轉變成銳鐵礦相的氧化鐵漿體；向銳鐵礦相二氧化鐵漿體中滴加堿液， 調節抑大于8,邊滴加邊攬拌，待沉淀完全，過濾第一次沉淀，將過濾得到的沉淀物洗涂，二 次過濾，向經過二次過濾的沉淀物中先加入超純水，再加入酸液，然后解膠獲得氧化鐵粗溶 膠，向氧化鐵粗溶膠中加入建筑粘合劑，純化，得到抗菌素，對抗菌素進行滲析或過濾，然后 采用可見光敏化技術向抗菌素中滲雜納米銀制備成無機納米銀鐵復合抗菌材料，即制得汽 車尾氣降解功能的道路添加劑。
[0007] 進一步，所述堿液為氨水，所述氨水的濃度直接影響晶核的生成W及晶核的大小， 所述晶核的大小影響溶膠的粒徑大小W及結晶情況。
[000引進一步，所述酸液為硝酸溶液。
[0009] 進一步，所述解膠在水浴加熱條件下進行，解膠過程中，鐵粒子不斷析出，形成晶 核，硝酸根與新生成的氨離子生成硝酸，硝酸再膠溶無定型鐵酸沉淀顆粒，使硝酸的量保持 不變，起到催化劑的作用。
[0010] 進一步，所述抗菌素的滲析或過濾通過透析膜進行，納米銀離子為核屯、生成Ti+-- Ag+--Ti+，滲析的截流分子量介于5000~20000之間。
[0011] 與現有技術相比，本發明具有W下有益效果:工藝簡單，反應條件溫和且反應時間 短，產品粒度均勻，分散性好，顆粒尺寸人可控，生產成本較低，易于實現工業化;有效降低 空氣中有害氣體的濃度，能長效持久治理汽車尾氣污染，在道路表面噴灑汽車尾氣的降解 劑，使汽車廢氣在上升擴散前被高效處理;能合成有益肥料的成分硝酸巧，達到循環利用， 有涂層材料的水泥或漸青路面接受太陽光照射后，光催化作用氧化了路面空氣中的NOx成 為無害的;解決了二氧化鐵對可見光利用率低的難題，大大增加了其應用范圍，通過納米銀 對催化劑表面進行修飾作用，并使負載離子位于晶格之間或二氧化鐵晶體表面，使催化劑 的結構表征與活性大大提高，吸收光譜紅移;道路安全性大大提高，納米二氧化鐵不但不 會對道路材料產生危害，反而會增強其機械性能。
【具體實施方式】
[0012] W下結合實施例對本發明做進一步說明。
[0013]實施例
[0014] 本實施例由W下原料組成:納米二氧化鐵、超純水和建筑粘合劑;所述納米二氧化 鐵的濃度在1%W下，所述超純水的電解度小于10,所述建筑粘合劑為國道標準。
[0015] 汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，WTiCU為原料，在冰水浴條件下配 制成濃度為0.5mol/L的Tick水溶液，將Tick水溶液放置在磁力攬拌器上邊攬拌邊加熱，加 熱溫度為70°C，加熱一段時間后，提高體系的pH值，所述抑值依次提升為0.5、3.13或5.15， 即得到部分或全部轉變成銳鐵礦相的氧化鐵漿體；向銳鐵礦相二氧化鐵漿體中滴加堿液， 調節抑大于8,邊滴加邊攬拌，待沉淀完全，過濾第一次沉淀，將過濾得到的沉淀物洗涂，二 次過濾，向經過二次過濾的沉淀物中先加入超純水，再加入酸液，然后解膠獲得氧化鐵粗溶 膠，向氧化鐵粗溶膠中加入建筑粘合劑，純化，得到抗菌素，對抗菌素進行滲析或過濾，然后 采用可見光敏化技術向抗菌素中滲雜納米銀制備成無機納米銀鐵復合抗菌材料，即制得汽 車尾氣降解功能的道路添加劑。
[0016] Ti(n4水解:TiCl4+(2+x化2〇 = Ti〇2 · X出0+4HC1;鐵離子在強酸條件下主要W【TiO (0此)5】+單聚體的形式存在，兩個單聚體通過"徑聚"作用，脫去兩個水分子，通過共愣連成 二聚體，反應如下所示：
[0017]
[0018] 運種多聚體結構與金紅石變體相容，通過內部去氧基反應和進一步的脫水作用， 可W最終形成金紅石相結構的氧化鐵粉體.如果反應停留在所形成的二聚或多聚體階段， 即沉淀物不經脫水、干燥階段，提高體系的抑值，運樣二聚體轉變成如下結構，反應如下所 示：
[0019]
[0020] 四個徑基位于同一個平面上，經徑聚作用形成二聚體基元，運種二聚體基元徑聚 為螺旋狀長鏈，經脫水后形成銳鐵礦相結構。由于pH對二聚體結構的影響產生了金紅石基 元向銳鐵礦基元發生的轉變.運種銳鐵礦粉體中仍有部分多聚體含有金紅石相的基元。所 W四氯化鐵在70°C下可W全部水解成金紅石相的氧化鐵漿體。運種水解產物不經分離在抑 分別為〇.5、3.13、5.15的條件下可^部分或全部轉變成銳鐵礦相的漿體，運樣通過?巧直可 控制水解速度。
[0021] 本實施例中，所述堿液為氨水，所述氨水的濃度直接影響晶核的生成W及晶核的 大小，所述晶核的大小影響溶膠的粒徑大小W及結晶情況。對沉淀過程中的氨水濃度進行 嚴格的控制，沉淀完全后可調高氨水滴加濃度，既減少滴加完后懸濁液的總量，也可W減輕 后續洗涂的負擔。
[0022] 本實施例中，所述酸液為硝酸溶液。
[0023] 本實施例中，所述解膠在水浴加熱條件下進行，解膠過程中，鐵粒子不斷析出，形 成晶核，硝酸根與新生成的氨離子生成硝酸，硝酸再膠溶無定型鐵酸沉淀顆粒，使硝酸的 量保持不變，起到催化劑的作用。溫度對晶核生成速度的影響是復雜的，溫度降低，過飽和 度增加，晶核生成的速率提高，能量隨溫度降低活化能上升，降低晶核的析出速度。低溫有 利于晶核生成，不利于晶核長大，得到細的結晶。
[0024] 本實施例中，所述抗菌素的滲析或過濾通過透析膜進行，納米銀離子為核屯、生成 Ti+--Ag+--Ti+，滲析的截流分子量介于5000~20000之間。工藝簡單，易制得高活性無機納 米銀鐵復合抗菌材料。
[0025] 產品初步生成后，二氧化鐵顆粒開始析出，如果控制其析出的速度，則可較好的控 制最終生成膠體的晶型，當過飽和度C〉化時;開始生成晶核，后期如果控制鐵粒子顆粒析出 的速度C0<C<Ck時，則可保證不生成新的晶核，而是原有的晶核不斷長大。
[0026] 無機納米銀鐵復合抗菌材料采用獨特的可見光敏化技術，由于其自身特殊的電子 結構使催化劑具有不同的能級結構，能級結構決定光激發電子轉移途徑與載流子分離效 率，甚至能賦予長期、高效的抗菌效果，在抗菌材料領域處于領先地位。通過納米銀對其催 化劑表面進行修飾作用，使其催化劑的結構表征與活性大大提高，吸收光譜紅移的現象。
[0027] I:對光譜響應的影響。本技術負載的離子具有特殊的4f電子結構，依據4f軌道電 子數量的變化，4f軌道的內電子轉移，W及4f軌道與5d軌道之間的電子轉移，負載的離子具 有很特殊的吸收光譜特性，因此，具有特殊的光譜響應。負載后的二氧化鐵具有較高的可見 光催化活性，DRS測試證明本產品在可見光區域的光吸收顯著增強。負載技術可W明顯提高 光電流響應與電子-空穴分離效率。
[0028] II:對能級結構的影響。價帶XPS測試負載后二氧化鐵的價帶能級譜發生顯著變 化。利用STM證實負載后二氧化鐵產生了新的能級。負載后二氧化鐵由于自身特殊的電子結 構使催化劑具有不同的能級結構，能級結構決定光激發電子轉移途徑與載流子分離效率， 從而決定可見光與紫外光下催化劑的活性。
[0029] 通過納米銀對催化劑表面進行修飾作用，并使負載離子位于晶格之間或二氧化鐵 晶體表面，使催化劑的結構表征與活性大大提高，吸收光譜紅移，解決了二氧化鐵對可見光 利用率低的難題，大大增加了其應用范圍。
[0030] 通常的光催化劑需要365nmW下的紫外波段才可W激發，我們采用獨特的可見光 敏化技術，通過滲雜具有d電子結構的過渡金屬離子和銀離子有效地增強二氧化鐵在可見 光區域的光譜響應。利用其自身特殊的電子結構使催化劑具有不同的能級結構，能級結構 決定光激發電子轉移途徑與載流子分離效率。滲雜納米銀之后的二氧化鐵吸收光譜紅移至 500納米W上，并且對光線具有極高的利用率。
[0031 ]有效性提高，持久性提高，道路安全性，納米二氧化鐵不但不會對道路材料產生危 害，反而會增強其機械性能。
[0032] 鑒于納米二氧化鐵在漸青中的作用效果最終是通過漸青混合料的各項力學性能 表現出來的，納米二氧化鐵的滲入，對漸青混合物的馬歇爾穩定度、流值均有不同程度的提 高，且隨著添加劑量的增加產生了小范圍的波動；納米二氧化鐵滲入后馬歇爾穩定度與動 穩定度都有所提高，且均滿足技術要求，并不影響漸青混合料的路用性能;0GFC排水式開級 配磨耗層由于納米二氧化鐵滲入對漸青與石料的粘附性影響較小，因此馬歇爾穩定度、動 穩定度都有所提高，抗水損壞性能略有下降，但仍能滿足規范要求。除此之外混合料的其他 性能基本保持不變。
[0033]
【主權項】
1. 汽車尾氣降解功能的道路添加劑，其特征在于，由以下原料組成：納米二氧化鈦、超 純水和建筑粘合劑。2. 根據權利要求1所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑，其特征在于，所述納米二氧 化鈦的濃度在1%以下，所述超純水的電解度小于10,所述建筑粘合劑為國道標準。3. -種如權利要求1或2所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，其特征在 于，以TiCl4為原料，在冰水浴條件下配制成濃度為0.5mol/L的TiCl4水溶液，將TiCl4水溶液 放置在磁力攪拌器上邊攪拌邊加熱，加熱溫度為70°C，加熱一段時間后，提高體系的pH值， 所述pH值依次提升為0.5、3.13或5.15，即得到部分或全部轉變成銳鈦礦相的氧化鈦漿體； 向銳鈦礦相二氧化鈦漿體中滴加堿液，調節pH大于8，邊滴加邊攪拌，待沉淀完全，過濾第一 次沉淀，將過濾得到的沉淀物洗滌，二次過濾，向經過二次過濾的沉淀物中先加入超純水， 再加入酸液，然后解膠獲得氧化鈦粗溶膠，向氧化鈦粗溶膠中加入建筑粘合劑，純化，得到 抗菌素，對抗菌素進行滲析或過濾，然后采用可見光敏化技術向抗菌素中摻雜納米銀制備 成無機納米銀鈦復合抗菌材料，即制得汽車尾氣降解功能的道路添加劑。4. 根據權利要求3所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，其特征在于，所 述堿液為氨水，所述氨水的濃度直接影響晶核的生成以及晶核的大小，所述晶核的大小影 響溶膠的粒徑大小以及結晶情況。5. 根據權利要求3所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，其特征在于，所 述酸液為硝酸溶液。6. 根據權利要求3所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，其特征在于，所 述解膠在水浴加熱條件下進行，解膠過程中，鈦粒子不斷析出，形成晶核，硝酸根與新生成 的氫離子生成硝酸，硝酸再膠溶無定型鈦酸沉淀顆粒，使硝酸的量保持不變，起到催化劑的 作用。7. 根據權利要求3所述的汽車尾氣降解功能的道路添加劑的制備方法，其特征在于，所 述抗菌素的滲析或過濾通過透析膜進行，納米銀離子為核心生成Ti+--Ag +--Ti +，滲析的截 流分子量介于5000~20000之間。
【文檔編號】B01D53/56GK105935552SQ201610283877
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月30日
【發明人】斯康
【申請人】安吉云界生物科技有限公司