[發明專利]一種可見光響應的光催化透水磚

在審

• 申請號: 201710108155.0
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106938199A
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 李軼;高煜;張弛;張文龍;牛麗華
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C04B28/00;C01G23/053;C02F1/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 黃欣

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種可見光響應的光催化透水磚。

背景技術

隨著城市化水平的提高，工業化進程的發展以及汽車交通的普及，城市所排放的廢氣越來越多。其中的NO_x是一種重要的大氣污染物，此外也有許多的有機污染物伴隨著降水，被沖刷和雨除，到達城市的路面。因此，城市的路面也承載著越來越多的有機污染物，嚴重地影響著人類的健康和生存環境。其中，持久性有機污染物會遷移和轉移，從氣相轉為固相、液相和生物相，但是它們的總量卻在短期內不會減少。目前的治理方法，如物理吸附法、化學氧化法、高溫焚燒法和生態治理等都有著不同的側重點和不足之處，如造價高、產生副產物、引入二次污染、治理周期過長等。因此，尋求一種便捷有效實用易操作的污染物處理技術，逐漸成為了人們的研究熱點。

光催化技術是利用光觸媒在光照的條件下，將污染物轉化或降解，生成對生態環境和人體無毒無害的小分子的一種新型污染物降解處理技術，可用于NO_x的脫除以及有機物的降解，被認為是一種安全、有效的污染物處理技術。但由于其受到光波波長的限制和對光能的利用率的限制，往往沒有被大規模使用。

N-TiO₂不僅在紫外線下具有催化性，而且對可見光有很好的響應，能夠高效、穩定地降解有機污染物。

城市內澇的出現，使得人們對于硬質路面的鋪設有著更多的反思。目前，各種類型的透水磚被廣泛應用于城市路面的鋪設，以減輕短時間大量的降水造成城市排水系統的壓力，同時避免城市在降水后，地面被水淹沒所造成的交通和生活不便。

發明內容

解決的技術問題：本發明的目的是結合N-TiO₂的光催化反應和混凝土透水磚的優點，在其基礎上制備出一種可見光響應的光催化透水磚，光催化反應效率高、透水率適當、結構強度高，對城市空氣污染治理、城市持久性有機污染物的降解以及海綿城市的建設都有著積極的意義。

技術方案： 一種可見光響應的光催化透水磚，包括透水混凝土層和覆蓋在所述透水混凝土層上的多孔水泥光催化層；在所述多孔水泥光催化層表面設有至少一個水流孔，所述水流孔貫穿所述多孔水泥光催化層。

進一步地，所述透水混凝土層由水泥、砂、天然粗骨料、水和減水劑的混合物經固化制成，水泥、砂、天然粗骨料、水和減水劑的質量比為120~180:18~30:480~720:36~54:1。

進一步地，所述天然粗骨料的直徑為10mm。

進一步地，所述天然粗骨料為礫石、鵝卵石或大理石顆粒。

進一步地，所述多孔水泥光催化層由水泥、負載N-TiO₂后的硼硅酸鹽玻璃碎屑和N-TiO₂的混合物經固化制成，水泥、負載N-TiO₂后的硼硅酸鹽玻璃碎屑和N-TiO₂的質量比為8~12:16~24:1。

進一步地，所述負載N-TiO₂硼硅酸鹽玻璃碎屑的制備方法包括以下步驟：步驟1，將鈦酸四丁酯和無水乙醇混合，加入乙酰丙酮，攪拌2~6h，得到混合液一，鈦酸四丁酯、無水乙醇和乙酰丙酮的體積比為3~5:7~9:1；步驟2，向混合液一中加入1,2-二氨基乙烷，攪拌2~6h，得到混合液二，混合液一和1,2-二氨基乙烷的體積比為0.25~4:1；步驟3，將混合液二在常溫常壓下靜置2~4d后加入取硼硅酸鹽玻璃碎屑，置于常壓50~70℃環境下干燥3~7d，得到負載有N-TiO₂溶膠的硼硅酸鹽玻璃碎屑；步驟4，將負載有N-TiO₂溶膠的硼硅酸鹽玻璃碎屑以3℃/min緩慢升溫至400~600℃后煅燒1~2h，降至常溫，去除N-TiO₂凝膠，用蒸餾水洗去N-TiO₂粉末，即得到負載有N-TiO₂的硼硅酸鹽玻璃碎屑。

有益效果：

1. 降水后，多孔水泥光催化層的透水孔能夠及時高效向下透水，使降雨降雪的水順利排至透水混凝土層，而后經過透水混凝土層順利排至透水磚之下，這一特性保證了透水磚的透水性，能夠有效避免城市降水后的市政排水壓力，減少城市降水后內澇的發生頻率，為其成為海綿城市的建筑材料提供了良好的保證。