综述光催化水泥溷凝土的研究进展

《综述光催化水泥溷凝土的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、光催化水泥混凝土的研究进展摘要：关键词光催化；负载；水泥；混凝土光催化剂TiO2应用于建筑材料在近十年得到了迅速的发展，TiO2应用于建筑材料主要有两种方式：其一是TiO2粉末与建筑材料直接机械混合，其二是将TiO2固定在建筑材料上。TiO2固定化技术中具有代表性的载体包括玻璃、活性碳纤维、纸、陶瓷、胶凝材料等，在这些材料中，水泥基材料如水泥和混凝土因为其强的粘结性能和多孔结构获得了极大的关注[1,2]。光催化水泥混凝土具有广泛的发展前景是因为TiO2既可以作为光催化材料，同时又可以作为结构材料，TiO2粉末与水泥混凝土混合不会改变它们的原始性能。水泥混凝土表面负载TiO2可以给其提供抗

2、菌、自清洁和净化气体等功能，而且光催化过程中只需要阳光即可，光催化反应的产物无毒无害，不会引起二次污染，负载在水泥混凝土表面的最终产物可以直接用雨水冲刷走。1TiO2负载方式国内外对于TiO2在光催化水泥混凝土中的研究多半采用机械混合的方法，可以是TiO2干粉末直接与水泥混凝土混合，也可以是TiO2悬浮液与水泥混凝土混合，但是使用该方法大部分TiO2会在水泥水化过程中被水泥包裹，影响其与太阳光和污染物的直接接触，作为路面材料，一定深度处水泥混凝土中的TiO2由于不能发挥光催化活性而造成浪费[3]。所以将TiO2固定在水泥混凝土表面能提高TiO2的利用率，负载的方式多种多样。（1）溶胶凝胶

3、法。该方法主要分为3个步骤：制备溶胶-凝胶溶液、喷涂或浸渍基质和干燥焙烧基质成膜。研究多采用异丙醇钛、四乙氧基钛为TiO2前驱体，乙醇、异丙醇为溶剂，盐酸、硝酸、醋酸等酸味催化剂的水解体系，AnitaRachel等描述了溶胶凝胶法的三种具体方法[4]，溶胶凝胶法的特点是TiO2与载体基底结合力较强，不容易脱落；控制焙烧温度可得到所需晶相的TiO2。A.MauryRamirez等[5]使用溶胶凝胶法制成了载TiO2胶凝材料用来降解甲苯。但是该方法溶胶凝胶溶液的制备过程复杂且不易制得，比较费时。（2）浸泡法。首先配置一定浓度的TiO2浆液，称取一定量的TiO2溶于蒸馏水中，加入一定量的表面活

4、性剂十二烷基硫酸钠起分散作用，然后将溶液超声分散40min制成纳米TiO2的水性浆液。最后将水泥砂浆试块置于浆液中浸泡一定时间，于烘箱中烘干即可在水泥砂浆表面负载一层TiO2。赵联芳[6]采用浸泡负载的方法制得表面负载TiO2的水泥砂浆对NO2有很明显的的降解效果。（3）喷洒法。首先配置一定浓度的TiO2浆液，称取一定量的TiO2溶于蒸馏水中，加入一定量的表面活性剂十二烷基硫酸钠起分散作用，然后将溶液超声分散40min制成纳米TiO2的水性浆液。将一定量的浆液喷洒于水泥砂浆块表面，渗透一定时间，于烘箱中烘干即可在水泥砂浆表面负载一层TiO2。赵联芳[6]采用喷洒的方法与浸泡负载的方法进行

5、对比，得出其对NO2的降解效果均佳。MengChen等[7]将TiO2和活性炭混合将其喷洒在水泥表面，用来降解NOx有很好的催化活性。（4）水泥负载法。即负载层是含TiO2的水泥，该负载层中TiO2占水泥的含量可以很大，该方法与机械混合相比水泥基体中不含TiO2，可以减少TiO2的浪费，而且负载层与基体的粘附性很好，抗磨损性能很强，不过跟别的表面负载方法相比，TiO2在水泥表面的分布量还是较少的。MarwaM.Hassan等[8]则是用该方法制得了光催化混凝土用来降解NO。表面负载TiO2虽然可以提高TiO2在表面的分布量，减少其浪费，但是这些负载技术尤其是浸泡法和喷洒法其负载层与载体的

6、粘附性较差，使得光催化水泥呈现出较差的耐久性和较差的抗磨损性能，先将水泥块在粘结剂里面浸泡一段时间，然后再浸泡在TiO2浆液中也许可以提高负载层与基体的粘附性。国内外对负载技术的研究目前来说较少、较浅，所以应进一步深入研究TiO2在水泥混凝土表面的负载技术。2光催化水泥混凝土的应用及其性能光催化水泥已经在部分国家有过实际应用，1997年，日本首次制成了光催化混凝土铺路砖用于降解汽车尾气[9]；1998年，具有自清洁功能的光催化白水泥用于建设罗马教堂“DiveinMisericordia”，经过六年之后发现白水泥外表面和内部的亮度相比只有一点点变化；2000年，光催化白水泥用于建设法国Ci

7、tédelaMusiqueinChambéry，经过5年之后发现该建筑表面颜色基本保持初始颜色不变[10,11]；2006年，在意大利贝加莫进行了路面改造项目，铺设了500m长的光催化混凝土路面，活性表面积占地12000m2，结果证明其对NOx的降解效率达45%[12]。2007年，在意大利和比利时的试点项目表明光催化水泥的空气净化效果很好[13]。意大利米兰市在道路上铺设掺有TiO2的混凝土路面材料，经过数月分析计算，废气污染降低