[发明专利]一种激发纳米二氧化钛活性分解汽车尾气的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于环境污染物控制技术领域，尤其涉及一种分解汽车尾气的方法及其装置。

背景技术

随着我国机动车保有量的激增，汽车尾气对大气环境的污染状况日益严重，在新能源与车辆净化技术还没有普及的今天，具有吸收汽车尾气功能的新型光触媒纳米材料——纳米二氧化钛逐渐引起了人们的注意。TiO₂晶体存在金红石型、锐钛矿型和板钛矿型三种结构的晶型，这三种晶型的共同特征是基本结构单元为TiO₆八面体，当TiO₂受到能量大于或等于其禁带能的光激发时，会吸收光而产生电子空穴对，如果光生电子和空穴迁移至表面后没有复合，那么光生电子可与周围物质结合，产生中间产物还原TiO₂表面吸附的电子受体；光生空穴可以夺取半导体粒子表面被吸附物质或溶剂中的电子，使原本不吸收光的物质被活化并被氧化。国内外部分工程将其应用在路面材料中，用于催化分解道路运营过程中汽车排放的尾气。实际应用效果证明，含有TiO₂的路面可以有效分解尾气中的氮氧化物、碳氢化合物、一氧化氮等有害气体。但是由于纳米二氧化钛自身结构特性，其产生的具有氧化还原作用的电子-空穴对容易发生复合，致使该路面材料催化尾气的效果受到较大限制。现有用离子掺杂的方法将贵金属元素、非金属元素等负载于纳米二氧化钛表面，以阻止电子-空穴对的复合，但是离子掺杂法由于离子负载过程复杂、产量较低，而且成本远高于纳米二氧化钛材料，在实际应用中存在较大困难。因此用合适的材料添加到沥青混合料中，用于提高纳米二氧化钛光催化性能显得尤为重要。

电气石矿物材料具有辐射波长4～14μm红外线的能力，还具有天然电极性、热电性和压电性，即在有温度和压力变化的情况下(即使微小的变化)也能引起成分晶体之间的电势差。这是由电气石特殊的晶体结构决定的，由于电气石晶体不具有中心对称结构，当受热震动或者受应力作用时晶体结构发生变化，导致正、负电荷重心分离，形成电偶极距，致使晶体表面产生电荷，形变越严重，电荷重心分离的越远，表面电荷越强，相应的静电压越高。静电场的吸引使纳米TiO₂表面的空穴电子对发生迁移，可以阻止h+和e-复合，使得光电反应向一个方向进行，产生更多的空穴电子对，从而提高纳米TiO₂光催化效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种激发纳米二氧化钛活性分解汽车尾气的方法。

本发明的另一个目的是提供一种上述方法所使用的密闭容器。

为达到上述目的，本发明的采用的技术方案如下：

本发明提供了一种激发纳米二氧化钛活性分解汽车尾气的方法，包括以下步骤：

用电气石颗粒或电气石粉末替代沥青混合料中的集料，与沥青拌合，然后与矿粉、纳米二氧化钛拌合，成型试件，置于密闭容器内通入汽车尾气进行分解。

所述成型试件是成型为φ100mm×100mm的试件。

所述电气石颗粒或电气石粉末的替代量是根据沥青混合料种类与实际需要经尾气分解试验确定。

所述矿粉为玄武岩或石灰岩。

所述通入汽车尾气进行分解的测试条件包括：(1)室温不加载条件下测试，(2)不同荷载、频率组合下测试，(3)不同温度下测试。

所述不同荷载、频率分别为2～6KN、10～15Hz。

所述不同温度为10～50℃。

本发明还提供了一种上述方法所使用的密闭容器，包括箱体、上密封套筒、两组光源、箱门、电源系统和下密封套筒，所述箱门与箱体连接，所述上密封套筒和所述下密封套筒分别与所述箱体的顶部和底部连接，所述两组光源固定位于所述箱体内部的左右两侧，所述电源系统位于所述箱体的一侧。

所述箱体是由整块钢板弯折制成的五面体结构，包括顶部、底部、左侧、右侧和后侧，正面开口与所述箱门进行连接，所述钢板的厚度进一步为3mm；所述箱体的尺寸进一步为长×宽×高是45cm×45cm×70cm。

所述顶部、所述底部中心分别设有圆孔，所述圆孔与所述上密封套筒和所述下密封套筒间设有橡胶密封垫圈，并由螺丝连接，所述顶部圆孔一侧进一步设有管道。

所述管道的材质为金属，形状为圆柱形。

所述上密封套筒和所述下密封套筒为法兰结构，顶部凸起，设有与箱体上位置对应的螺丝孔，所述上密封套筒和所述下密封套筒的内侧分别刻槽，用于放置橡胶密封垫圈，所述上密封套筒和所述下密封套筒的下部外径与所述箱体的顶部、底部的圆孔直径相同，内径与压力机压杆直径相同。