材料光催化降解汽車尾氣性能的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車尾氣治理技術領域，具體涉及一種用于測試納米Ti02材料光催化 降解汽車尾氣性能的方法。
【背景技術】
[0002] 納米Ti02材料是一種優(yōu)異的光催化材料，可以在紫外線的照射下將汽車尾氣中 C0、HC及NOx等有害物質(zhì)催化氧化，生成C02、H20、硝酸等無害物質(zhì)，實現(xiàn)空氣的凈化，而其自 身在催化降解過程中并不發(fā)生本質(zhì)上的變化，并且可以重復使用。因其高效、環(huán)保等優(yōu)良性 能，納米Ti0 2材料成為當今材料科學領域研究的熱點，眾多專家學者基于各自的研究目的， 采用各種評價方式對其光催化性能進行了定量的衡量和評價，盡管評價結(jié)果均證明了其優(yōu) 異的光催化分解性能，但是目前的評價的方式仍存在不少缺陷和不足。
[0003] 對于如何衡量現(xiàn)場條件下納米Ti02材料的光催化性能，現(xiàn)有的檢測方法分兩種：
[0004] -、采用一氧化氮、二氧化氮等氣體檢測設備，置于室外條件下的試驗現(xiàn)場實時監(jiān) 測相關氣體濃度在施加納米Ti0 2材料前后的濃度變化，以此反映其光催化降解性能。如東 南大學的李麗等人將納米二氧化鈦漿液噴灑在南京長江三橋橋北收費站廣場的混凝土路 面鋪制現(xiàn)場，待三橋通車后，采用儀器對現(xiàn)場路面的一氧化氮、二氧化氮等濃度進行了測 量，依據(jù)國標JISK0104-2000標準對該段光催化功能性混凝土路光催化降解汽車尾氣中氮 氧化物的效果進行評價。結(jié)果表明納米二氧化鈦與路面材料復合的方法能夠明顯降低路面 上汽車排放的氮氧化物的污染。東北林業(yè)大學的關強等人采用類似的方法，對Ti0 2材料的 光催化降解汽車尾氣的性能進行了評價。
[0005] 二、在納米Ti〇2光催化材料施工同時，現(xiàn)場制作納米Ti〇2光催化材料試件，待試件 養(yǎng)護完成，將試件置于特制汽車尾氣反應裝置內(nèi)進行光催化降解試驗，通過室內(nèi)試驗的結(jié) 果間接反應現(xiàn)場條件下納米Ti0 2材料光催化降解汽車尾氣的性能。如，同濟大學的徐海銘 等人將納米Ti02材料應用于上海浦東中環(huán)線的瀝青路上，通過對現(xiàn)場制作試件的室內(nèi)試 驗，評價了納米Ti0 2光催化瀝青路面對汽車尾氣的的降解效果。在比利時，將納米Ti02材料 制作成路面磚，并用納米Ti〇2光催化路面磚在Antwerp市公園里修筑了 一條面積約為 10000m2的步行道。對納米Ti02光催化路面磚的進行了室內(nèi)試驗，試結(jié)果表明納米Ti0 2光催 化路面磚具有良好的降低汽車尾氣的性能，納米Ti02光催化路面磚服役兩年后對汽車尾氣 的降解效率并沒有減弱。
[0006] 但是以上兩種方法都存在不同程度的缺陷：對第一種方法，現(xiàn)場環(huán)境下各種汽車 尾氣氣體的濃度會受到諸如風速，風向，溫度，濕度等等氣候條件的影響，儀器檢測數(shù)據(jù)漂 移較大，代表性不高，難以準確說明將納米Ti0 2材料的實際光催化降解性能。而且相關檢測 儀器價格昂貴，操作規(guī)范相對復雜，因而性價比不高。對第二種方法，盡管室內(nèi)試驗結(jié)果可 以表明納米Ti0 2材料能夠有效降解汽車尾氣中的有害成分，但是相比較現(xiàn)場環(huán)境，室內(nèi)試 驗環(huán)境多為人為設定的最適宜的汽車尾氣降解反應條件，室內(nèi)試驗所測得的納米Ti0 2材料 對汽車尾氣的降解效率不能準確反應在現(xiàn)場條件下納米Ti02材料對汽車尾氣的降解效率， 亦不能夠準確反應隨時間推移現(xiàn)場納米Ti〇2材料對汽車尾氣降解效率的變化值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的技術問題是:針對現(xiàn)有納米Ti02材料光催化降解汽車尾氣測試方法 存在的缺陷，提供一種能夠準確評價納米Ti0 2材料光催化降解汽車尾氣效率的新方法，徹 底解決在使用各種氣體檢測裝置進行現(xiàn)場檢測時，各氣體濃度受自然環(huán)境影響較大，檢測 程序復雜，數(shù)據(jù)不穩(wěn)，難以準確說明納米Ti〇 2材料對汽車尾氣的實際降解效率的現(xiàn)象；另一 方面本方法很好的解決了在室內(nèi)條件下，由于試驗裝置內(nèi)人為設定的試驗環(huán)境同現(xiàn)場條件 下的具體環(huán)境有較大差別，試驗結(jié)果難以準確說明納米Ti〇 2材料對汽車尾氣實際降解效率 的缺陷，并且本方法能夠定量的評價隨時間推移，納米Ti〇2材料光催化降解汽車尾氣的變 化值。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn)：
[0009] -種用于測試納米Ti02材料光催化降解汽車尾氣性能的方法，包括如下步驟：
[0010] 第一步、將納米Ti〇2、基體材料、分散劑與水以一定比例混合、攪拌，然后，將攪拌 均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑成面板；
[0011 ]第二步、將納米Ti〇2衆(zhòng)體面板進行養(yǎng)護，然后，將面板置于高速公路或城市道路路 旁，或高速公路收費站等汽車尾氣含量較高的環(huán)境中，并保證太陽光對試驗面板的照射；
[0012] 第三步、記錄納米Ti02漿體面板置于汽車尾氣環(huán)境的時間和天氣情況，定期將納 米Ti〇2漿體面板取回試驗室，用定量的蒸餾水或自來水進行噴洗，收集噴洗液，通過化學方 法，檢測目標離子的含量；
[0013] 第四步、根據(jù)噴洗液中目標根離子的含量計算納米Ti02漿體面板對汽車尾氣的降 解量，除以面板置放在汽車尾氣環(huán)境的時間和面板的面積，得到單位時間、面積的納米Ti〇 2 漿體面板對汽車尾氣的降解效率。
[0014] 進一步的，所述第一步中，首先，將占基體材料質(zhì)量8%~15%的納米Ti02、占基體 材料質(zhì)量〇. 24%~0.48 %的分散劑、占基體材料質(zhì)量50 %的自來水或者蒸餾水混合;然后， 先使用高速分散勻質(zhì)機對混合溶液高速剪切攪拌分散20~40min，再使用超聲波清洗器對 混合溶液超聲分散30min~60min;最后，在分散均勾的混合溶液中加入基體材料，使用攪拌 機對混合溶液和基體材料攪拌，將攪拌均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑面板。
[0015] 進一步的，所述第一步中的基體材料為可負載納米Ti02的水泥、瀝青或砂漿，所述 納米Ti〇2材料也可以直接噴灑在面板上、或?qū)⒓{米Ti〇 2材料的溶液涂抹在面板上或?qū)⒓{米 Ti〇2材料、基體材料、分散劑與水攪拌后的漿體涂抹在面板表面。
[0016] 進一步的，所述第二步中應對現(xiàn)場面板做防水保護，以防止面板表面納米Ti02材 料光催化降解汽車尾氣所生成的產(chǎn)物被雨水沖洗掉。
[0017] 進一步的，所述第三步中，將蒸餾水或自來水作為噴洗用水，并以噴霧的形式對面 板表面的光催化反應物進行全面均勻的噴洗。
[0018] 進一步的，所述噴洗用水在進行第三步噴洗之前，需采用空白對照試驗對蒸餾水 或自來水中的目標離子進行標定，以準確確定噴洗用水內(nèi)目標離子的含量。
[0019] 進一步的，所述第三步中，將所述試驗面板整體傾斜放置在一引流槽中進行噴洗， 所述引流槽傾斜設置，在引流槽的低端放置量筒用于收集噴洗液。
[0020] 進一步的，所述第三步中采用定量的噴洗用水對面板表面進行噴洗，所述噴洗用 水的量通過前期預備試驗確定。
[0021] 進一步的，所述前期預備試驗包括以下兩部分：
[0022] 第一部分、分別使用等體積差的噴洗用水對面板進行沖洗作業(yè)，對每次噴洗后噴 洗液中目標離子的含量進行化學測定，確定基于目標離子濃度或含量最大的最優(yōu)噴洗用水 量的基本范圍；
[0023] 第二部分、在基本噴洗用水量范圍內(nèi)繼續(xù)進行第一部分的噴洗作業(yè)，最后在噴洗 用水量的基本范圍內(nèi)精確確定噴洗面板最佳用水量。
[0024] 在本發(fā)明中，所述目標離子為硝酸根離子。
[0025] 本發(fā)明根據(jù)具體試驗目的，在現(xiàn)場或者實驗室條件下制作大小合適并摻有一定量 納米Ti02材料的面板，將面板置于高速公路或城市道路路旁，或高速公路收費站等汽車尾 氣含量較高的環(huán)境中，固定好面板，并保證太陽光對試驗面板的照射。，記錄納米Ti0 2漿體 面板置于汽車尾氣環(huán)境的時間和天氣情況，一定時間后將納米Ti02漿體面板取回試驗室， 用定量的蒸餾水或自來水進行噴洗，收集噴洗液，通過化學方法，檢測硝酸根離子的含量； 第四步、根據(jù)噴洗液中硝酸根離子的含量，推算納米Ti0 2漿體面板對汽車尾氣的降解量，除 以面板置放在汽車尾氣環(huán)境的時間和面板的面積，得到單位時間、面積的納米Ti0 2漿體面 板對汽車尾氣的降解效率。
[0026] 本發(fā)明的測試結(jié)果更貼近實際，可信度高，試驗過程簡單、方便，成本低廉，相關檢 測結(jié)果可以為納米Ti02漿體在降解汽車尾氣中的大規(guī)模應用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0027] 由上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:將面板置于汽車尾氣濃度較高的現(xiàn)場環(huán)境中，使 其在現(xiàn)場各種不確定性條件下對汽車尾氣中有害氣體進行光催化降解，從而能夠?qū){米 Ti02材料光催化降解汽車尾氣的性能進行驗證。而通過采用專業(yè)檢測儀器在現(xiàn)場對空氣進 行實時監(jiān)測的方法，來評價納米Ti0 2材料的光催化降解性能，由于現(xiàn)場氣體濃度受自然環(huán) 境影響較大，儀器測試數(shù)據(jù)漂移嚴重，測試數(shù)據(jù)誤差大，難以有說服力。本試驗方法可信度 高，過程簡單、方便，成本低廉。在室內(nèi)試驗室環(huán)境對納米Ti0 2材料進行光催化降解試驗，室 內(nèi)試驗室環(huán)境同實際路面環(huán)境有較大差距，所得的檢測結(jié)果中人為干涉的因素較多。
[0028] 本發(fā)明的測試結(jié)果更貼近實際，可信度高，試驗過程簡單、方便，成本低廉，相關檢 測結(jié)果可以為納米Ti02漿體在降解汽車尾氣中的大規(guī)模應用提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
[0029]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
【附圖說明】
[0030] 圖1為實施例中的試驗面板噴洗裝置的主視圖。
[0031] 圖2為實施例中的試驗面板噴洗裝置的側(cè)視圖。
[0032]圖中標號：1_量筒，2-引流槽，3-試驗面板。
【具體實施方式】 [0033] 實施例
[0034]以下結(jié)合實施例具體闡述本發(fā)明采用的測試方法。
[0035] 一種用于測試納米Ti02材料光催化降解汽車尾氣性能的方法，包括如下步驟：
[0036] 第一步、將納米Ti02、基體材料、分散劑與水以一定比例混合、攪拌，然后，將攪拌 均勻的漿體涂抹在面板表面或直接澆筑面板。納米Ti0 2光催化面板可以在現(xiàn)場大規(guī)模施工 的同時予以制作，面板大小以便于加