[发明专利]一种净化汽车尾气的乳化沥青材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种净化汽车尾气的乳化沥青材料及其制备方法。该乳化沥青材料，按重量份计，包括以下原料组分：基质沥青：100份；第一表面活性剂：1~10份；水：10~60份；沥青改性剂：1～20份；修饰型多孔碳材料：1～20份；所述沥青改性剂是以镧系金属氧化物为载体，以过渡金属氧化物为催化活性组分；所述过渡金属用量为镧系金属氧化物质量的5%～100%；所述修饰型多孔碳材料为经过第二表面活性剂修饰过的多孔碳材料。本发明的乳化沥青材料主要用于高速公路沥青路面的养护，其中乳化沥青材料中的沥青改性剂具有净化路面上的汽车尾气污染物的功能，在无光或有光、常温条件下可对汽车尾气进行净化。

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青材料及其制备方法，特别涉及一种净化汽车尾气的乳化沥青材料及其制备方法。

背景技术

随着中国经济的迅猛发展，中国居民人均汽车持有量不断攀升，尽管目前出现的包括锂离子电动车、氢能汽车等新能源汽车不断的冲击着传统燃油汽车，但在未来较长的时间里，燃油汽车仍将占据机动车市场的较大份额，因此汽车尾气污染问题仍将长时间存在。而在车辆较少的情况下，大气的自净能力尚能够净化浓度不高的汽车尾气，但随着交通量的增大，特别是当交通拥堵成为常态化时，大气的自净能力便显得无能为力，汽车尾气的危害主要表现在雾霾天气频发、人类呼吸系统疾病等方面。汽车尾气中所含污染物主要包括燃料不完全燃烧产生的CO，可造成光化学烟雾的碳氢化合物，对人体危害极大的氮氧化物，以及SO₂和微小颗粒等。另外，经近几年的研究表明，机动车尾气排放也造成了城市地区NH₃的主要排放源。机动车尾气中的氨气产生有两方面，一是燃料的燃烧；二是尾气催化装置消除氮氧化物过程中的二次产物，此过程产生的氨要比燃料燃烧产生的氨还要多。而且，随着《国家第四阶段机动车污染物排放污染标准》（国IV）的实施，为了达到更加严格的NO_x的排放标准，尿素-SCR选择性还原催化技术将应用到柴油车的尾气处理中，而这种技术的应用将会提高柴油车氨排放速率，增加机动车尾气的氨排放量。因此，机动车尾气中的氨排放已成为一个非常大的污染源。到目前为止，还没有针对机动车的氨排放设立标准和控制措施。由此，对于汽车尾气污染的防治研究就显得尤为重要和紧迫。

汽车尾气污染的防治主要分为污染源控制和机外净化两种形式，其中机外净化主要是在沥青混合料中添加可净化尾气中有害气体的添加剂，以减少路面范围内的CO、NO_x和NH₃含量。

在公路建设事业蓬勃发展、交通量不断增大的情况下，中国20世纪末修建的高等级公路目前已进入维修养护期。为减少这些早期损坏，使建成的公路发挥应有的经济效益，延长路面的使用寿命，交通部提出公路发展要建养并重，在公路养护政策中明确提出：“预防为主，防治结合”。乳化沥青作为一种经济有效的预防性养护材料，在公路养护中得到了广泛应用。当前对净化汽车尾气的活性物质研究主要集中在TiO₂等光催化材料，在太阳光的作用下对尾气进行一定的催化转化作用。但是TiO₂存在对尾气吸附性差、只能在太阳光下发挥作用等问题。而将两者结合开发而成的具有环保功能的乳化度改性沥青在未来社会建设中具有极大的应用前景。

CN105504842A公开了一种降解汽车尾气的乳化沥青材料及其制备方法，该乳化沥青选用的添加剂为纳米二氧化钛光催化剂，利用纳米二氧化钛高效的光催化效率，使得该乳化沥青具有汽车尾气降解效果，可见光利用率高，制备简便。但该专利中的乳化沥青无法在夜间对汽车尾气污染物进行降解，且在光线较弱的天气或时间段，该乳化沥青的高降解效率无法得到保障，且该专利中对汽车尾气的降解数据较少，无法全面判断其性能。

CN103232715B公开了一种纳米级吸收汽车尾气型改性乳化沥青及其配置方法，通过加入基质沥青、纳米级汽车尾气吸收剂、改性胶乳、乳化剂、助剂和水等物质，其中纳米级汽车尾气吸收剂为由二氧化钛粉末与聚酯树脂复合而成，起到了改善或提高普通改性乳化沥青吸收汽车尾气能力的作用。但其问题同样在于只能在光线强度较高的环境中发挥作用，实际应用时其持久性受到一定限制。