楊雪薇

長(zhǎng)江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院（434023）

0 前言

隨著社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，汽車(chē)尾氣和其他工業(yè)氣體排放越來(lái)越多，所造成的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重， 空氣中的NO 和NOx 的含量越來(lái)越高，并且出現(xiàn)的范圍越來(lái)越大，給污染的治理和防范都帶來(lái)了很大難度，帶來(lái)了一系列環(huán)境問(wèn)題。 含有二氧化鈦的混凝土可以充當(dāng)催化劑的作用，通過(guò)一系列反應(yīng)，除去空氣中的氮氧化物，因此成為治理霧霾的新型材料。如南京長(zhǎng)江三橋就通過(guò)光催化功能性混凝土路去除汽車(chē)排放氮氧化物，并取得了良好效果[1]。 文章重點(diǎn)總結(jié)了近年來(lái)二氧化鈦在混凝土中的應(yīng)用及在現(xiàn)階段的實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并提出了合理化的建議，以便更好地促進(jìn)二氧化鈦在混凝土方面的應(yīng)用研究。

1 二氧化鈦混凝土的研究進(jìn)展

近年來(lái)，汽車(chē)尾氣所帶來(lái)的污染成為是城市大氣污染的主要因素之一，因此，如何解決汽車(chē)尾氣的污染，成了許多科學(xué)家關(guān)注的問(wèn)題。 國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都在這一方面進(jìn)行了研究，并取得了一系列成果。 如東南林業(yè)大學(xué)陳萌等[2]根據(jù)納米TiO2的光催化作用，將納米TiO2配置成滲透液涂抹在混凝土表面，制備水泥光催化活性路面材料，用來(lái)凈化車(chē)輛排放的氮氧化合物尾氣。 TiO2不光能用在道路上，也能應(yīng)用在建筑物上，以保持建筑物的干凈。 如將負(fù)載二氧化鈦納米顆粒白水泥涂抹在迪拜體育城中板球體育場(chǎng)屋頂上，即可以使建筑物維持外觀的干凈，也可以改善空氣質(zhì)量[3]。

2 制備光催化混凝土的方法

摻入式和涂覆式是主要的兩種混凝土負(fù)載TiO2的方式。 摻入式是將TiO2直接加入混凝土，涂覆式是將TiO2制成水性溶液， 涂覆或噴灑在混凝土表面。 Hüsken 等[4]通過(guò)將人行道表面使用內(nèi)摻法加入TiO2光催化劑制成光催化劑涂覆混凝土，并研究其耐磨性能和光催化性能。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光催化劑涂覆混凝土具有良好的耐磨性和去除氮氧化物的效果。 Bo Yeon Lee 等[5]使用內(nèi)摻法在混凝土制作過(guò)程中直接將TiO2和水泥混合制成具有光催化性能的混凝土，并研究它去除NO 和TiO2的效果，進(jìn)一步探究TiO2和水泥水化過(guò)程的機(jī)理。 Qin 等[6]比較了內(nèi)摻法和涂覆法光催化劑混凝土去除氮氧化物的效果。 Hoda Jafari 等[7]用納米二氧化鈦和二氧化硅混合形成納米TiO2-SiO2，的溶膠凝液涂覆在混凝土表面， 并研究降解液的使用情況和去除NO 和NO2的效果。

3 TiO2 對(duì)水泥材料性能的影響

在水泥混凝土中摻入TiO2，對(duì)于水泥混凝土性能會(huì)造成什么樣的影響一直備受關(guān)注。 作為一種新型摻和材料，國(guó)內(nèi)外對(duì)于TiO2摻入水泥混凝土研究在近幾年也備受學(xué)者的關(guān)注，已有的研究證實(shí)了水泥的種類(lèi)對(duì)于TiO2光催化效果影響不大[8]，驗(yàn)證了TiO2負(fù)載水泥基材料的可行性。納米TiO2具有自身比表面積大的特點(diǎn)，摻入水泥后會(huì)加速水泥的水化[9]，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度具有早強(qiáng)后弱的特點(diǎn)[10]。 通過(guò)綜合已有的研究發(fā)現(xiàn)，3%～5%是TiO2的最優(yōu)摻量。 摻入的TiO2過(guò)多，會(huì)影響混凝土后期的強(qiáng)度；摻入的TiO2過(guò)少，影響催化反應(yīng)的效率。 目前許多學(xué)者在研究通過(guò)摻入粉煤灰等外加劑提高混凝土后期強(qiáng)度。

4 提高二氧化鈦光催化劑性能的方法

盡管TiO2具有去除氮氧化物的優(yōu)良特性，但是納米TiO2制作困難，并對(duì)光照、溫度要求特別高，只能利用特定波長(zhǎng)的光源，這導(dǎo)致光催化混凝土轉(zhuǎn)化氮氧化物的效率很低，成本很高，給大規(guī)模推廣使用帶來(lái)了很大困難， 因此，TiO2材料改性就成了研究前沿。提高二氧化鈦光催化劑性能的方法有：貴金屬沉積，半導(dǎo)體復(fù)合，摻雜半導(dǎo)體，其他方法。

近年來(lái)，許多科學(xué)家在TiO2材料改性方面作了很多研究并取得了一定效果，如安徽理工大學(xué)田浩等[11]利用溶膠凝膠法制備了黑色C-TiO2光催化混凝土和光還原法-溶膠凝膠法制備了Ag-TiO2光催化混凝土，研究它們?nèi)コ齆O 的效率，通過(guò)改變材料的物理性質(zhì)，利用水熱法制備了TiO2納米線光催化混凝土，并探究TiO2納米線光催化混凝土的耐磨性和去除NO 的效率。

5 結(jié)語(yǔ)

目前二氧化鈦主要應(yīng)用于降解環(huán)境NO 等有害物質(zhì)，效果顯著，在實(shí)際應(yīng)用中也取得了一定進(jìn)展，但仍有一些問(wèn)題需要解決：

①優(yōu)化TiO2摻入混凝土的方式，減少使用過(guò)程中TiO2的消耗，提高光催化混凝土的耐久度，使用最少的TiO2得到最優(yōu)氮氧化物的轉(zhuǎn)換效率，使二氧化鈦混凝土更加經(jīng)濟(jì)使用，能夠大規(guī)模投入實(shí)際使用；②探究納米TiO2在低溫、光照條件下的去除氮氧化物的效率；③通過(guò)改良TiO2材料的性能，如分子結(jié)構(gòu)或摻入其他化合物， 提高TiO2效率， 降低TiO2的制作成本；④探索摻入TiO2對(duì)于水泥混凝土水化性能和水化產(chǎn)物的影響。