專利名稱：一種全天候汽車尾氣降解路面涂層材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及公路鋪面材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種能夠有效降解汽車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物等有害氣體的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展及社會的進步，我國汽車保有量急劇增加。截至2011年底，全國機動車保有量達到2. 2億輛，其中汽車保有量首次突破I億輛，占機動車總量的45. 88%，汽車尾氣已成為了大氣污染的主要來源之一。據(jù)統(tǒng)計，中國大城市60%的一氧化碳、50%的氮氧化物、30%的碳氫化合物是由汽車排放尾氣造成的。由汽車排出一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫和微粒物質(zhì)(鉛化物、碳煙等)對大氣造成越來越嚴重的污染。一輛小轎車一年排出的有害廢氣比自身重量大3倍，其中碳氧化合物構(gòu)成成分中含有已被醫(yī)界公認的強致癌物質(zhì)；同時，碳氫化合物等有毒害物質(zhì)，在太陽紫外線照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成了大面積的淺藍色煙霧(光化學(xué)煙霧)，“光化學(xué)煙霧”已被列為世界八大公害和20世紀十大環(huán)境公害之一。因此，治理或控制汽車尾氣排放已成為當前全球保護環(huán)境亟待解決的重大課題。目前，國內(nèi)外路用降低氮氧化合物、碳氫化合物等有害氣體含量的技術(shù)主要有尋找清潔能源、提高燃油品質(zhì)、改進機內(nèi)燃燒控制、利用催化活性劑等。I)尋找清潔新能源。重點發(fā)展各種液體代用燃料發(fā)動機及其混合動力汽車，逐步過渡到采用生物燃料的混合動力和可充電的混合動力。自上世紀七十年代石油危機以來，人類就開始了對“新能源”的探索。專家甚至早早認為，一旦油價由2-3美元/桶上升至14美元/桶，石油替代現(xiàn)象就會普遍 出現(xiàn)。其一，石油既可作為燃料，又可作為石油化工原料。這在一定程度上增加了尋找石油替代能源的難度。其二，目前確認的“新能源”或多或少存在著“量”或“價”的問題，這無疑成了尋找清潔新能源的瓶頸。2)提聞燃油品質(zhì)。提聞燃油品質(zhì)，既減少有害氣體和有害粉塵顆粒的排放，目如已經(jīng)全面禁用含鉛汽油，對其他的有害物質(zhì)的含量也有明確的標準，盡管燃油品質(zhì)亟待提高，但是隨著要求的不斷增加，燃油的制造成本也在不斷加大，價格也將一路攀升。3 )改進機內(nèi)燃燒控制。機內(nèi)控制是通過改變發(fā)動機設(shè)計實現(xiàn)汽車尾氣的控制。其中汽車尾氣控制包含機內(nèi)控制與機外凈化兩種形式。機內(nèi)控制是通過改變發(fā)動機設(shè)計、制造工藝等手段來減少有害物質(zhì)的生成。廢氣再循環(huán)(EGR)就是常見的一種機內(nèi)凈化形式。其設(shè)計思想就是從發(fā)動機排氣中，引回部分廢氣與新鮮空氣共同進入發(fā)動機汽缸內(nèi)參與燃燒，既能降低汽缸內(nèi)的燃燒溫度，又可有效控制高溫富氧條件下NOx的生成，從而大大降低發(fā)動機廢氣中NOx含量。是目前的主要發(fā)展方向之一。4)利用催化活性劑。利用活性催化劑的催化作用，可以有效地將N0x、HC化合物催化降解為無毒無害N2和CO2等氣體。汽車尾氣活性催化劑主要組成為載體和催化活性物質(zhì)。上世紀80年代，美國首先推出了含Pt、Rh、Pd的貴金屬三效催化劑，利用于汽車排氣管道，但是由于造價昂貴目前已很少使用。現(xiàn)在在汽車尾氣排放裝置中利用最為廣泛的是稀土催化劑，因其催化活性強，原料易得，從而得到廣泛研究?，F(xiàn)今路用活性催化劑主要以Ti02為主要研究對象，盡管其催化活性很大，但是由于TiO2受到光照的嚴格限制，未能實現(xiàn)全天候的路用催化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效降解汽車尾氣中的一氧化碳、氮氧化物和碳氫化合物等有害氣體的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料及制備方法。該路面涂層材料能夠全天候降解汽車尾氣中氮氧化物、碳氫化合物等有害氣體，在浙青路面、混凝土路面或者路旁公共設(shè)施上涂覆此路用涂層材料，實現(xiàn)對N0X，HC化合物等有害氣體的進一步降解，降低光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生機率，保證良好的空氣質(zhì)量。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。技術(shù)方案一一種全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，包括以下重量比組分石英砂55% 60%、氧化鈰2. 0% 3. 0%、氧化鑭O. 5% 1. 0%、二氧化鈦6% 7. 5%,路面粘結(jié)劑 30% 35%。優(yōu)選地，所述路面粘結(jié)劑由環(huán)氧樹脂和乙二胺配置而成。技術(shù)方案二上述全天候汽車尾氣降解路面涂層材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(I)稱量納米級氧化鈰(CeO2)、納米級二氧化鈦(TiO2)、納米級氧化鑭(La2O3),在攪拌機中攪拌均勻，攪拌時長為15 20min,得改性混合物；(2)稱量70-140目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長30 45min，得有效負載料；(3)將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。優(yōu)選地，納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得。具體以硝酸鈰、雙氧水、氨水、乙醇和乙二醇為基本原料，經(jīng)過沉淀、洗滌、過濾、干燥、研磨、灼燒，制備出納米氧化鈰。優(yōu)選地，路面粘結(jié)劑以環(huán)氧樹脂、乙二胺混合制得。具體以重量比94%的雙組份環(huán)氧樹脂和重量比6%的乙二胺混合制得。上述路面粘結(jié)劑并不僅限于以環(huán)氧樹脂、乙二胺混合制得，也可以采用環(huán)氧樹脂和其他胺類化合物，如二乙烯三膠、間苯二膠等混合制得。本發(fā)明制備的路用涂層材料的物理性質(zhì)為顏色為半透明，密度2. 3 2. 36g/cm3，松裝密度1. 8 1. 88g/cm3，在200°C時化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。在本發(fā)明中，主要催化活性物質(zhì)為納米CeO2和納米TiO2,納米催化材料因為其獨特的電性能，具有較好的光催化活性、穩(wěn)定性、過濾重復(fù)使用等特點材料現(xiàn)如今對活性催化劑TiO2的研究已趨于成熟，TiO2的高催化活性大大促進了此種涂層材料的整體降解功效，但是TiO2催化活性受到光照強度的影響，無法做到全天候催化降解，而二氧化鈰 的高催化活性以及不受光照條件的限制彌補了此缺陷。氧化鑭作為結(jié)構(gòu)助劑對氧化鈰的晶相具有良好的熱穩(wěn)定性。鑭和鈰原子在結(jié)構(gòu)上有許多相似之處，氧化鑭可以進入到氧化鈰的晶格中，形成一種La2O3-CeO2固相復(fù)合物，同時由于La3+的價態(tài)低于Ce4+，使得CeO2晶格中氧空位增多，增加了 CeO2儲氧能力(OSC)，從而加強了 CeO2催化活性。本發(fā)明中將納米二氧化鈰和納米二氧化鈦加入到涂層材料中，對納米二氧化鈦光催化劑的催化效果進行改善，使其光催化條件更為簡單，基本達到不受光照條件約束的催化效果。此外，Ti元素以及Ce元素含量都很高，原料易得，制作成本低，降解效果好。因此，該路面涂層材料具有良好的市場應(yīng)用前景和推廣價值，符合綠色環(huán)保的可持續(xù)交通發(fā)展戰(zhàn)略，能夠產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于所述實施例。實施例1 :本實施例的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，包括以下重量比組分石英砂55%、氧化鈰2. 0%、氧化鑭O. 5%、二氧化鈦7. 5% ;路面粘結(jié)劑35%。其制備方法是先將納米級氧化鈰(Ce02)、納米級二氧化鈦(Ti02)、納米級氧化鑭(La2O3),在攪拌機中攪拌均勻,攪拌時長為18min,得改性混合物；再將100目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長30 40min,得有效負載料；最后將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。其中，納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得；路面粘結(jié)劑具體以重量比94%的雙組份環(huán)氧樹脂和重量比6%的乙二胺混合制得。實施例2 本實施例的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，包括以下重量比組分石英砂60%、氧化鈰3. 0%、氧化鑭1. 0%、二氧化鈦6. 0% ;粘結(jié)劑30%。

其制備方法是先將納米級氧化鈰(Ce02)、納米級二氧化鈦(Ti02)、納米級氧化鑭(La2O3),在攪拌機中攪拌均勻,攪拌時長為15min,得改性混合物；再將140目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長45min,得有效負載料；最后將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。其中，納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得；路面粘結(jié)劑具體以重量比94%的雙組份環(huán)氧樹脂和重量比6%的乙二胺混合制得。實施例3 本實施例的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，包括以下重量比組分石英砂55%、氧化鈰2. 5%、氧化鑭1. 0%、二氧化鈦6. 5% ;粘結(jié)劑35%。其制備方法是先將納米級氧化鈰(Ce02)、納米級二氧化鈦(Ti02)、納米級氧化鑭(La2O3),在攪拌機中攪拌均勻，攪拌時長為20min，得改性混合物；再將70目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長30min，得有效負載料；最后將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。其中，納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得；路面粘結(jié)劑具體以重量比94%的雙組份環(huán)氧樹脂和重量比6%的乙二胺混合制得。按實施例1、實施例2、實施例3的配比關(guān)系制備三種全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，涂覆路面采用AC-13改性浙青(SBSl-C)路面，各組成材料重量比是浙青4. 76%，集料95. 24%，其中礦粉摻量2. 2%，粉體顆粒3%。表I是涂覆有本發(fā)明實施例制備的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料的浙青混合料樣品與對照例樣品的浙青混合料樣品(未涂覆有本發(fā)明實施例制備的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料)表面抗滑性能試驗結(jié)果，采用可攜式擺式儀法測定的擺值Fb (BPN)表征浙青混合料表面的抗滑性能。表I浙青混合料表面抗滑性能試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，包括以下重量比組分石英砂55% 60%、氧化鈰2. 0% 3. 0%、氧化鑭O. 5% 1. 0%、二氧化鈦6% 7. 5%,路面粘結(jié)劑30% 35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，所述路面粘結(jié)劑由環(huán)氧樹脂和乙二胺配置而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，包括以下步驟 (1)稱量納米級氧化鈰(Ce02)、納米級二氧化鈦(Ti02)、納米級氧化鑭(La2O3),在攪拌機中攪拌均勻，攪拌時長為15 20min,得改性混合物； (2)稱量70-140目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長30 45min，得有效負載料； (3)將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，所述納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，所述納米級氧化鈰(CeO2)以沉淀法制得，具體以硝酸鈰、雙氧水、氨水、乙醇和乙二醇為基本原料，經(jīng)過沉淀、洗滌、過濾、干燥、研磨、灼燒，制備出納米氧化鈰。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全天候汽車尾氣降解路面涂層材料，其特征在于，所述路面粘結(jié)劑以環(huán)氧樹脂、乙二胺混合制得；具體以重量比94%的雙組份環(huán)氧樹脂和重量比6%的乙二胺混合制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及公路鋪面材料制備領(lǐng)域，公開了一種全天候汽車尾氣降解路面涂層材料及其制備方法。該涂層材料包括以下重量比組分:石英砂55%～60%、氧化鈰2.0%～3.0%、氧化鑭0.5%～1.0%、二氧化鈦6%～7.5%，路面粘結(jié)劑30%～35%。其制備方法，包括以下步驟(1)稱量納米級氧化鈰(CeO2)、納米級二氧化鈦(TiO2)、納米級氧化鑭(La2O3)，在攪拌機中攪拌均勻，攪拌時長為15～20min，得改性混合物；(2)稱量70-140目的石英砂和改性混合物在攪拌機中共混攪拌，攪拌時長30～45min，得有效負載料；(3)將有效負載料加入路面粘結(jié)劑中，共混攪拌，即可。
文檔編號C04B26/10GK103058581SQ201210551570
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者李毅, 陶建強, 張晨旭, 臧文杰, 趙玲, 劉桐, 耿九光 申請人:長安大學(xué)