一种高效降解NO的涂层材料及其制备方法和用途

本发明属于机动车尾气处理，具体涉及一种高效降解no的涂层材料及其制备方法和用途。

背景技术：

1、气候变化正迅速成为21世纪最严峻的发展挑战，城市机动车保有量持续增长，给城市大气环境质量造成巨大压力。城市道路是机动车活动及其尾气排放的直接场所，而街道空间又是城市道路系统的重要组成部分，因而机动车尾气排放对城市街道及周边环境的空气质量具有直接影响。可见，研究功能化路面降解汽车尾气，对于改善城市街道环境空气质量，降低街道空气污染风险尤为迫切。为了控制日益严重的燃油车尾气污染问题，将光催化剂材料装载到路面上快速降解废气已成为道路领域的研究热点之一。然而，常用的光催化材料纳米tio2存在可见光响应差、长期光催化效果差、综合降解率低的局限性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效降解no的涂层材料及其制备方法和用途。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高效降解no的涂层材料，由以下方法制备而成：

4、(1)将钛酸四正丁酯加入到无水乙醇中，随后加入乙酸，持续搅拌，标记为a溶液；

5、(2)将氧化石墨烯溶液分散在无水乙醇中，再加入乙酸，搅拌均匀后，超声分散，标记为b溶液；

6、(3)将a溶液在持续机械搅拌中逐滴滴入b溶液中，得到go/tio2溶胶；

7、(4)将研磨后的wo3加入到去离子水中，超声处理，获得分散良好的悬浮液，再将悬浮液在不断搅拌和超声中处理20h；

8、(5)将步骤(4)处理后的溶液以10000rpm离心10min后获得wo3 qds溶液；

9、(6)将步骤(5)获得的wo3 qds溶液在不断搅拌下逐滴加入到步骤(3)的go/tio2溶胶中，获得go/wo3 qds/tio2溶胶；

10、(7)在n2气氛保护中，以4℃/min的升温速率在550℃下热处理2h，即得go/wo3qds/tio2粉体。

11、在一个具体的实施例中，所述步骤(2)中氧化石墨烯溶液的浓度为0.6g/l。

12、在一个具体的实施例中，所述氧化石墨烯溶液由改进的hummer方法合成。

13、在一个具体的实施例中，所述步骤(4)中的wo3的研磨方法为：用行星式球磨机在氮气保护下以500r/min的转速将wo3粉末机械研磨20h，其中钢球与wo3粉末的重量比为50:1。

14、上述高效降解no的涂层材料在降解no、hc或co材料中的应用。

15、一种降解汽车尾气的涂层路面，将上述高效降解no的涂层材料改性后，与环氧树脂、固化剂、促进剂混合，喷涂在道路表面形成薄膜，固化，即得。

16、上述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，步骤如下：

17、①分别取固化剂和促进剂加入到环氧树脂中，混合均匀，然后将其溶解在正己烷中，加浓度75％乙醇剧烈搅拌后，超声处理；

18、②将改性go/wo3 qds/tio2粉末和消泡剂加入到上述步骤①混合液中，继续超声，即制得go/wo3qds/tio2超疏水光催化涂层的悬浊液；

19、③将上述步骤②的悬浊液在30psi压力下喷涂路面形成2～3mm薄膜，室温固化48h即得降解汽车尾气的涂层路面。

20、在一个具体的实施例中，所述环氧树脂、固化剂、促进剂的用量比为1:0.5:0.5。

21、在一个具体的实施例中，所述改性go/wo3 qds/tio2粉末的制备方法如下：

22、a.将go/wo3 qds/tio2粉末加入到浓度为75％的乙醇和去离子水的混合物中，在50hz频率下超声10min，然后80℃水浴搅20min；

23、b.向步骤a反应后的溶液中缓慢滴加kh-550乙醇溶液，剧烈搅拌1.5h后，室温老化12h；

24、c.取出步骤b反应完成后的悬浊液过滤并洗涤3-4次，干燥至恒重，研磨成粉即得改性go/wo3qds/tio2粉末。

25、在一个具体的实施例中，所述kh-550乙醇溶液由以下方法制备而成：

26、按照kh550、去离子水、无水乙醇的体积比为1∶3∶6进行混合，水解液的ph值为4，磁力搅拌1h，静置水解时间为4h。

27、上述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，所述路面为具有沥青铺面的路面，主要为沥青路面。

28、本发明技术方案的优点：

29、本发明采用溶胶-凝胶法将wo3量子点引入纳米go/tio2材料中。量子点形成的三元异质结结构提高了光的利用率。另一方面，量子点降低了材料的电阻，促进了光生电子的传输，增强了材料的光催化性能。与纳米tio2涂层相比，量子点复合纳米材料涂层具有较强的尾气降解能力，特别是针对降解no的增强作用，短时间内降解率超过70％。通过路面抗滑性试验、车辙试验和耐磨性试验，发现光催化涂层具有良好的耐久性。量子点复合材料的光催化涂层经过20000次滚动后，对no的降解率仍保持在60％，能够适应道路服务过程中的复杂情况，并长期保持高效降解能力。

技术特征：

1.一种高效降解no的涂层材料，其特征在于，由以下方法制备而成：

2.根据权利要求1所述高效降解no的涂层材料，其特征在于，所述步骤(2)中氧化石墨烯溶液的浓度为0.6g/l。

3.根据权利要求2所述高效降解no的涂层材料，其特征在于，所述氧化石墨烯溶液由改进的hummer方法合成。

4.根据权利要求1所述高效降解no的涂层材料，其特征在于，所述步骤(4)中的wo3的研磨方法为：用行星式球磨机在氮气保护下以500r/min的转速将wo3粉末机械研磨20h，其中钢球与wo3粉末的重量比为50:1。

5.权利要求1～4任一项所述高效降解no的涂层材料在降解no、hc或co材料中的应用。

6.一种降解汽车尾气的涂层路面，其特征在于，将权利要求1～4任一项所述高效降解no的涂层材料改性后，与环氧树脂、固化剂、促进剂混合，喷涂在道路表面形成薄膜，固化，即得。

7.权利要求6所述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，其特征在于，步骤如下：

8.根据权利要求7所述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，其特征在于，所述改性go/wo3 qds/tio2粉末的制备方法如下：

9.根据权利要求8所述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，其特征在于，所述kh-550乙醇溶液由以下方法制备而成：

10.根据权利要求7～9任一项所述降解汽车尾气的涂层路面的制备方法，其特征在于，所述路面为沥青路面。

技术总结
本发明公开了一种高效降解NO的涂层材料及其制备方法和用途，属于机动车尾气处理技术领域。本发明高效降解NO的涂层材料是采用溶胶‑凝胶法将WO<subgt;3</subgt;量子点引入纳米GO/TiO<subgt;2</subgt;材料中制备成的GO/WO<subgt;3</subgt;QDs/TiO<subgt;2</subgt;。与纳米TiO<subgt;2</subgt;涂层相比，本发明的涂层材料具有较强的尾气降解能力，特别是针对降解NO的增强作用，短时间内降解率超过70％。通过路面抗滑性试验、车辙试验和耐磨性试验，发现光催化涂层具有良好的耐久性。本发明的涂层材料的光催化涂层经过20000次滚动后，对NO的降解率仍保持在60％，能够适应道路服务过程中的复杂情况，并长期保持高效降解能力。

技术研发人员：何忠明,谢唐新,于华南,陈传盛,欧剑珺,李雅倩,杨菲玉,王鹏旭
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4