光催化混凝土综述-田浩
土木工程中的光催化自洁混凝土研发与应用
土木工程中的光催化自洁混凝土研发与应用在现代土木工程领域，建筑材料的创新一直是推动行业发展的关键因素。
光催化自洁混凝土作为一种新型的功能性建筑材料，正逐渐引起广泛的关注和研究。
它不仅具备传统混凝土的结构承载能力，还拥有独特的自洁性能，为建筑的长期维护和可持续发展带来了新的可能性。
光催化自洁混凝土的原理基于光催化反应。
在这种混凝土中，掺入了具有光催化活性的物质，如纳米二氧化钛（TiO₂）。
当暴露在紫外线（UV）光下时，二氧化钛会产生电子空穴对，这些电子和空穴具有很强的氧化还原能力，能够分解有机污染物和杀灭微生物。
从研发的角度来看，光催化自洁混凝土的制备涉及多个关键环节。
首先是光催化材料的选择和优化。
纳米二氧化钛是目前应用最广泛的光催化材料，但不同的晶型（如锐钛矿型和金红石型）和粒径对其光催化性能有着显著影响。
研究人员需要通过实验和理论计算，确定最适合混凝土应用的二氧化钛类型和尺寸。
其次，光催化材料在混凝土中的分散均匀性至关重要。
如果分散不均匀，不仅会影响光催化效果，还可能导致混凝土的性能下降。
为了解决这一问题，通常采用表面改性、添加分散剂等方法来提高二氧化钛在水泥浆体中的分散性。
此外，混凝土的配合比设计也需要进行相应的调整。
由于掺入了光催化材料，混凝土的工作性能、力学性能和耐久性可能会发生变化。
因此，需要通过大量的试验，优化水泥、骨料、外加剂等的用量，以确保光催化自洁混凝土在满足自洁性能的同时，具备良好的施工性能和长期使用性能。
在实际应用中，光催化自洁混凝土展现出了诸多优势。
首先，它能够显著减少建筑物表面的污垢和污染物积累。
传统混凝土表面容易吸附灰尘、有机物和微生物，不仅影响外观，还可能加速混凝土的劣化。
而光催化自洁混凝土能够通过光催化反应分解这些污染物，使建筑物表面保持清洁。
其次，光催化自洁混凝土具有良好的抗菌性能。
在医院、食品加工厂等对卫生要求较高的场所，能够有效抑制细菌和霉菌的生长，降低交叉感染的风险。
混凝土中光催化材料的应用研究
混凝土中光催化材料的应用研究一、研究背景混凝土作为一种常见的建筑材料，广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域。
然而，由于氧化、硫化、氮化等污染物的存在，混凝土结构易受到污染的影响，使其性能下降，甚至导致结构的损坏。
因此，如何提高混凝土的抗污染性能，成为了当前混凝土研究的热点问题。
其中，光催化材料被广泛研究和应用于混凝土中，以提高其抗污染性能。
二、光催化材料的原理和种类光催化材料的原理是利用光能激发材料表面的电子，使其与水、氧气等反应，产生强氧化作用，分解有害物质，从而达到净化空气、水、土壤等的作用。
常见的光催化材料有二氧化钛、氧化锌、氧化钒等。
三、混凝土中光催化材料的应用研究1. 光催化混凝土的制备方法光催化混凝土的制备方法分为两种：一是将光催化材料添加到混凝土中进行混合；二是在混凝土表面喷涂光催化材料。
2. 光催化混凝土的性能研究研究表明，添加光催化材料的混凝土具有较强的抗污染性能，能够降解空气中的有害气体，如NOx、SOx等。
同时，光催化混凝土还具有自洁能力，能够自行分解表面的污染物，保持混凝土的美观度和持久性。
3. 光催化混凝土的应用前景随着人们对环保的重视和绿色建筑的提倡，光催化混凝土将会得到越来越广泛的应用。
未来，光催化混凝土有望应用于建筑物的外墙、屋顶、道路、桥梁等领域，为城市空气净化和环保做出贡献。
四、存在的问题和解决方法1. 光催化混凝土的成本较高，需进行进一步的成本降低研究。
2. 光催化混凝土需要光照才能发挥作用，如何在不充足的光照条件下提高其抗污染性能，也是需要解决的问题。
3. 光催化混凝土的实际应用效果需要长期的实际检测和验证，以确保其实际效果符合预期。
五、结论光催化混凝土作为一种新型建筑材料，具有良好的抗污染性能和自洁能力，有望在未来得到广泛应用。
未来需要进一步深入研究其制备方法、性能增强和成本降低等问题，以推动其实际应用。
土木工程中的光催化混凝土研发与应用
土木工程中的光催化混凝土研发与应用在当今土木工程领域，创新材料的研发和应用一直是推动行业发展的关键因素。
光催化混凝土作为一种新兴的建筑材料，正逐渐引起广泛的关注和研究。
它不仅为解决环境污染问题提供了新的思路，还在提高混凝土性能和延长建筑物使用寿命方面展现出巨大的潜力。
光催化混凝土，顾名思义，是指在混凝土中添加具有光催化性能的材料，使其能够在光照条件下发生化学反应，从而实现特定的功能。
这种材料通常是一些半导体氧化物，如二氧化钛（TiO₂）。
当二氧化钛受到紫外线照射时，会产生电子和空穴对，这些电子和空穴具有很强的氧化还原能力，可以分解空气中的有机污染物，如氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOCs）等，将它们转化为无害的物质，如二氧化碳和水。
光催化混凝土的研发并非一蹴而就，它需要综合考虑多个方面的因素。
首先是材料的选择和配比。
除了二氧化钛外，还需要选择合适的水泥、骨料、外加剂等，以确保混凝土的基本性能，如强度、耐久性、工作性等不受影响。
同时，要确定二氧化钛的最佳添加量，以实现光催化效果和混凝土性能之间的平衡。
其次是制备工艺。
光催化混凝土的制备方法有多种，如直接混合法、表面涂层法、溶胶凝胶法等。
每种方法都有其优缺点，需要根据实际情况进行选择和优化。
此外，还需要考虑光催化混凝土的施工工艺，确保其在实际应用中能够方便、高效地施工。
在研发过程中，科研人员还面临着一些技术难题。
例如，如何提高二氧化钛的光催化效率，使其在可见光范围内也能发挥作用，从而扩大其应用范围；如何解决光催化反应过程中产生的中间产物可能对混凝土性能造成的不利影响；如何增强光催化混凝土的长期稳定性和耐久性，使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能等。
为了解决这些问题，科研人员进行了大量的实验和理论研究，不断探索新的方法和技术。
光催化混凝土的应用领域非常广泛。
在城市建设中，它可以用于道路、桥梁、隧道等基础设施的表面，通过分解汽车尾气中的污染物，改善空气质量。
基于混凝土材料的光催化降解技术研究
基于混凝土材料的光催化降解技术研究光催化降解技术是一种利用光催化剂在光照下将有害有机污染物转化为无害物质的技术。
近年来，基于混凝土材料的光催化降解技术引起了广泛关注。
本文将就该技术的原理、研究现状及应用前景进行探讨。
一、光催化降解技术原理光催化降解技术是一种将光能转化为化学能的技术。
光催化剂在光照下吸收光能，激发电子跃迁至价带，产生电子空穴对，进而引发氧化还原反应。
光催化剂通常是半导体材料，如TiO2、ZnO等。
在光照下，光催化剂表面形成一层电子空穴对和自由电子，当有机污染物分子接触到光催化剂表面时，它们会与电子空穴对或自由电子发生反应，被氧化分解为CO2和H2O等无害物质。
二、基于混凝土材料的光催化降解技术研究现状近年来，研究人员将光催化剂与混凝土材料结合，开发出基于混凝土材料的光催化降解技术。
这种技术不仅可以解决污染问题，还可以提高混凝土材料的耐久性和自洁能力，具有广泛的应用前景。
1.混凝土材料的改性为了提高混凝土材料的光催化降解效果，研究人员通过改变混凝土材料的结构和组成，提高光催化剂的活性。
例如，添加氧化钛、氧化锌等光催化剂，或者利用混凝土材料自身的氧化物，如Fe2O3、SnO2等。
同时，还可以通过改变混凝土的孔结构、比表面积等参数，提高光催化剂的利用效率。
2.光照条件的优化光照条件对光催化降解效果有重要影响。
研究人员通过改变光源的种类、强度、波长等参数，优化光照条件，提高光催化降解效率。
例如，使用紫外线光源可以提高光催化剂的活性，但是紫外线光源的能量较强，容易破坏混凝土材料的结构，因此需要进行适当的控制。
3.光催化剂的再生光催化剂的再生是光催化降解技术的重要环节。
研究人员通过改变光催化剂的结构和组成，提高光催化剂的再生能力。
例如，利用纳米技术将光催化剂制备成纳米颗粒，提高光催化剂的比表面积和催化活性，从而提高光催化剂的再生能力。
三、基于混凝土材料的光催化降解技术应用前景基于混凝土材料的光催化降解技术具有广泛的应用前景。
徐州市政府关于表彰2014-2015年度徐州市自然科学优秀学术论文作者的决定
徐州市政府关于表彰2014-2015年度徐州市自然科学
优秀学术论文作者的决定
文章属性
•【制定机关】徐州市人民政府
•【公布日期】2016.09.22
•【字号】徐政发〔2016〕58号
•【施行日期】2016.09.22
•【效力等级】地方规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】科技奖励
正文
市政府关于表彰2014-2015年度徐州市自然科学优秀学术论
文作者的决定
徐政发〔2016〕58号
各县(市)、区人民政府，徐州经济技术开发区、新城区管委会，市各委、办、局（公司），市各直属单位：
近年来,我市广大科技工作者紧紧围绕全市经济社会发展大局, 广泛开展科学研究和学术研讨，撰写了大量学术论文，促进了我市学术繁荣和社会进步。
为表彰先进，繁荣科技事业，徐州市自然科学优秀学术论文评审委员会组织了2014—2015年度优秀学术论文的评审工作，杨卫明等撰写的《超大塑性铁基块体金属玻璃的力学性能和结构特征》等15篇论文被评为一等奖；苏有慧等撰写的《时标上一类哈密尔顿系统的周期解和同宿轨》等50篇论文被评为二等奖；张毅等撰写的
《紫甘薯花青素通过调节瘦素水平和减轻氧化应激抑制高脂诱导SD品系大鼠肥胖》等70篇论文被评为三等奖。
市政府决定对上述135篇优秀学术论文的作者予以表彰。
希望受表彰的同志和全市广大科技工作者积极参与科技创新，再接再厉，振奋精神，扎实工作，为推动“强富美高”新徐州做出新的更大的贡献。
附件：2014-2015年度徐州市自然科学优秀学术论文及作者名单
徐州市人民政府
2016年9月22日。
混凝土中添加光催化剂的应用效果
混凝土中添加光催化剂的应用效果一、前言混凝土作为建筑材料的重要组成部分，其性能对建筑的质量和使用寿命有着直接的影响。
而随着科技的不断发展，人们对混凝土的性能要求也越来越高。
光催化技术作为一种新兴的环保技术，被广泛应用于空气净化、水处理、光催化杀菌等领域。
在混凝土中添加光催化剂，可以有效提高混凝土的光催化性能，从而改善空气质量，减少有害气体的排放，延长建筑物的使用寿命。
本文将对混凝土中添加光催化剂的应用效果进行详细的介绍。
二、光催化技术简介光催化技术是指利用光催化剂吸收光能，产生电子-空穴对，从而催化化学反应的一种技术。
光催化剂通常是一种半导体材料，例如二氧化钛、氧化锌等。
当光催化剂吸收光能后，电子会被激发到导带，形成自由电子，而空穴则会被激发到价带，形成自由空穴。
这些电子和空穴可以参与化学反应，例如氧化有机物、分解氮氧化物等。
光催化技术具有环保、高效、可再生等特点，因此受到了广泛的关注和应用。
三、混凝土中添加光催化剂的原理混凝土中添加光催化剂，可以使混凝土具有光催化性能。
当光照射到光催化剂表面时，光催化剂会吸收光能，从而产生电子-空穴对。
这些电子和空穴可以参与化学反应，例如氧化有机物、分解氮氧化物等。
此外，光催化剂还能够吸附空气中的有害物质，例如苯、甲醛等，从而改善空气质量。
混凝土中添加光催化剂可以提高混凝土的光催化性能，从而使建筑物具有更好的环境适应性和耐久性。
四、混凝土中添加光催化剂的应用效果1.改善空气质量混凝土中添加光催化剂可以有效地改善空气质量。
光催化剂可以吸附空气中的有害物质，例如苯、甲醛等，从而净化空气。
一项研究表明，将光催化剂二氧化钛添加到混凝土中，可以使混凝土表面对苯和甲醛的吸附能力分别提高了5.4倍和2.3倍，从而极大地改善了室内空气质量。
2.减少有害气体的排放混凝土中添加光催化剂可以有效地减少有害气体的排放。
光催化剂可以分解氮氧化物、二氧化硫等有害气体，从而减少它们的排放。
混凝土的自清洁原理
混凝土的自清洁原理一、引言混凝土是建筑业中最常用的建筑材料之一，混凝土具有良好的力学性能和耐久性，但是混凝土表面容易污染，这不仅影响美观度，而且可能导致混凝土结构的损坏。
为了解决这个问题，自清洁混凝土应运而生，它可以在一定程度上解决混凝土表面污染的问题，提高混凝土的耐久性。
二、自清洁混凝土的定义自清洁混凝土是指在混凝土中添加一些特殊的材料和化学物质，使混凝土自行清洁表面污染物质的一种材料。
自清洁混凝土可以分为两种类型：一种是光催化自清洁混凝土，另一种是自愈合自清洁混凝土。
三、自清洁混凝土的原理1.光催化自清洁混凝土光催化自清洁混凝土是通过在混凝土中添加光催化剂来实现自清洁的。
光催化剂的作用是在阳光或紫外线的照射下产生活性氧，使污染物质分解为无害物质。
光催化自清洁混凝土的原理是利用光催化剂的光催化性能分解有机污染物，从而实现自清洁的效果。
2.自愈合自清洁混凝土自愈合自清洁混凝土是通过在混凝土中添加微生物、微胶囊和自愈合剂等物质，使混凝土具有自愈合和自清洁的功能。
当混凝土出现裂缝时，微生物和自愈合剂会自动活跃起来，填充裂缝，从而实现自愈合的效果。
同时，微生物和微胶囊中的酶可以分解有机污染物，从而实现自清洁的效果。
四、自清洁混凝土的应用自清洁混凝土可以应用于各种建筑结构中，如桥梁、隧道、公路、地铁等。
这些结构常常处于恶劣的环境中，易受到污染和破坏，使用自清洁混凝土可以延长结构的使用寿命，降低维护成本。
五、自清洁混凝土的发展前景自清洁混凝土是一种非常有前途的建筑材料，它能够提高建筑物的耐久性和美观度，减少建筑物的维护成本，促进建筑业的可持续发展。
未来，随着科技的不断进步和人们对环保的重视，自清洁混凝土的应用范围将会越来越广泛。
六、结论自清洁混凝土是一种具有自愈合和自清洁功能的建筑材料，它可以在一定程度上提高混凝土的耐久性和美观度，减少维护成本，促进建筑业的可持续发展。
在未来的发展中，自清洁混凝土有着广阔的应用前景。
光催化水泥基复合材料研究进展
光催化水泥基复合材料研究进展贺晓宇【摘要】随着社会经济的快速发展，空气污染日益严重，作为半导体材料的纳米TiO2可以在光的作用下降解尾气，因而在各个行业得到了广泛应用。
在道路材料方面，国内外学者不断尝试制备光催化材料，以降解汽车尾气中的氮氧化物。
为了了解目前纳米TiO2水泥基复合材料的研究进展，在查阅国内外文献的基础上，综述了纳米TiO2在光催化水泥基复合材料中的引入方式、对其力学性能的影响和影响光催化性能的因素等。
分析结果表明，目前，在实际工作中，仍然存在研究不全面、光催化试验不规范等问题。
【期刊名称】《科技与创新》【年(卷),期】2017(000)015【总页数】3页(P134-136)【关键词】光催化;水泥基复合材料;纳米TiO2;材料性能【作者】贺晓宇【作者单位】[1]中交一公局第二工程有限公司,江苏苏州215011【正文语种】中文【中图分类】TB333.21972年，Fujishima和Honda[1]研究发现TiO2可以在光照作用下作为催化剂将水分解生成氢气，此后光催化技术迅速成为研究的热点。
Hashimoto[2]经过深入研究后发现，TiO2可以吸收短波光辐射，价带电子产生跃迁，形成空穴电子对，并与O2和H2O在表面上发生光化学反应，生成超氧阴离子自由基和羟基自由基，其强氧化性可将多种有机污染物氧化降解成环境友好的CO2、H2O和HNO3等无机酸产物，价格低廉且性能稳定，因而在生态环保方面具有非常大的潜力。
为了缓解我国日益严重的空气污染问题[3]，一些科研工作者尝试将TiO2的光催化性能引入到水泥混凝土中，得到具有光催化性能的水泥基复合材料。
目前，这项工作取得了一定的进展。
本文在研究国内外相关文献的基础上，对现阶段光催化水泥基复合材料的研究进展进行综述。
为了将纳米TiO2引入普通水泥混凝土中，使其具有光催化降解性能，目前主要有2种方法：①外掺法。
将纳米TiO2制备成胶体或者悬浮液，在水泥混凝土成型之后涂覆在表面上，使其表面具有光催化性能。
光催化材料在混凝土中的应用研究
光催化材料在混凝土中的应用研究1. 引言光催化材料作为近年来备受关注的材料之一，广泛应用于环境治理、能源转换、生物医疗等领域。
在建筑材料中的应用也逐渐被研究人员所重视。
本文将深入探讨光催化材料在混凝土中的应用研究，并分享我对这个主题的观点和理解。
2. 光催化材料的定义及原理光催化材料是指在可见光或紫外光照射下，能够利用光生电子-空穴对对环境中的有机物、染料、细菌等进行一系列有利的化学反应。
其基本原理是通过光照激发光催化材料表面的电子，产生电子-空穴对。
这些电子-空穴对随后参与氧化还原反应，使污染物分解为无害物质。
3. 混凝土中的光催化材料应用在混凝土中添加光催化材料可以提升混凝土的性能，增加其环境功能，并有效净化空气。
以下从多个角度详细介绍其应用研究。
3.1 污染物降解光催化材料可利用光生电子-空穴对引发氧化还原反应来降解污染物，如有机物、染料等。
研究人员通过将光催化剂掺杂或涂覆到混凝土表面，实现混凝土的自净化功能。
还可对混凝土表面进行改性，以提高其光催化性能。
3.2 抗微生物性能混凝土中的光催化材料不仅能够降解污染物，还可抑制微生物的生长。
光催化材料通过产生活性氧种，破坏微生物的细胞结构，从而具有抗菌和抗霉性能。
在公共场所或医疗建筑中使用带有光催化材料的混凝土，可以有效减少疾病传播和室内空气污染。
3.3 自洁功能光催化材料在混凝土中的应用还可以赋予混凝土自洁功能。
光催化材料的表面通过光照激发，会产生具有高活性的氧化剂，能够降解附着在混凝土表面的污垢、有机物等，从而使混凝土保持干净，并减少维护和清洁的频率。
3.4 空气净化添加光催化材料的混凝土可以通过催化氧化将空气中的有害物质转化为无害物质，如将有害气体NOx转化为无害的氮气等。
光催化材料的应用可以提高混凝土建筑物的环境适应性，减少对空气质量的负面影响。
4. 对光催化材料在混凝土中应用的观点和理解光催化材料在混凝土中的应用具有重要意义。
它不仅可以提升混凝土的性能和功能，还能对环境产生积极影响。
基于光催化作用的透水混凝土路面研究
基于光催化作用的透水混凝土路面研究摘要：“碳中和”背景下，为解决汽车尾气排放导致大气污染问题，采用光催化作用对排放的有害气体进行降解，成为治理生态环境污染，促进绿色生态道路建设的新型处治技术。
研究对在紫外线和催化剂作用下，污染气体被分解成无害气体的基本作用原理进行分析，结合国内外研究，对路用光催化负载研究现状进行综述，并提出采用二氧化钛(SiO2)为催化剂进行基于光催化作用的自清洁透水混凝土路面设计的试验技术方案。
研究为光催化负载透水混凝土路面设计提供一定参考。
关键字：光催化；透水混凝土；作用机理；试验方案1前言近年来纳米光催化技术成功运用于废水处理，对于气体污染物处理中表现出的良好效果，引起了国内外科研工作者的高度关注，成为改善空气质量的一种新手段。
纳米光催化材料也已经成功运用于家具建材、建筑外墙等领域。
道路作为基础设施，铺设面积较大，可以作为吸收气体污染的媒介，采用道路材料负载光催化材料成为研究热点，国内外学者对于普通路面负载光催化材料在负载方式、反应机理、微观结构等方面研究也已经取得少量成果。
而对于透水混凝土负载光催化材料鲜有报道。
将光催化材料负载于集料，利用透水混凝土的大孔隙的特点，使光催化材料附着在孔隙中。
利用制备的混凝土所具有的透水性能，污染物降解性能同时解决城市废弃混凝土垃圾处理、城市洪涝灾害问题，缓解目前严重的空气污染压力。
针对目前空气污染问题严峻，为减少城市热岛效应，实现建设海绵城市的目标，提出负载光催化材料的透水混凝土，能够有效缓解空气污染，改善城市环境，并对解决城市洪涝灾害和汽车尾气污染问题也具有重要的意义。
采用光触媒纳米材料作为催化剂，降解汽车尾气成为控制大气污染新技术之一。
其具有以下优点：（1）反应条件简单，反应受温度条件限制小；（2）利用太阳光的照射即可实现有机污染物矿化；（3）催化反应产物对环境不会产生二次污染，因此，成为环境污染治理较为理想的新技术。
2光催化降解反应机理分析当受到短波长的光照射时，如果能量高于半导体禁带宽度时，半导体价带上的电子由于受到激发，会跃迁至导带，而价带上此时出现带有正电的空穴，并形成电子-空穴对，也称光生载流子，并且会在内部电场作用下发生分离，并迁移到材料表面。
光催化混凝土及其在工程中的应用
光催化 混凝土 及其在 工程 中的应用
妇 ｂ 炊
贵 州 大学土木 工程 学 院
贵州 Ｉ贵 阳５ ５ ０ ０ ２ ５
摘 要 ：介 绍 了 光催 化 混凝 土 工 作 的机 理 ； 简要 总结 了 光催 化 混凝 土 现 在 存 在 的 一 些 问题 以及 这 些 问题 所 带 来 的影 响 ，还 提 出 了其 中某 些 问题 的 解 决 办 法 。本 文提 到 光 催 化 混凝 土 在 某 些 实 际工 程 中 的应 用 ，重 点 阐述 了 光催 化 混 凝 土 道 路 对 汽 车尾 气的 处理 ，并且列举 了南京长江 大桥 光催化 自洁净混凝土道路去 除 汽 车排 放 氮氧 化 物 的 案 例 。 关键 字 ： 光 催化 混 凝土 ；工 程 应 用 ；尾 气处 理 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｕ ７ ５ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ５ ７ ８ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ — ０ ０ ９ ６ — ０ ２
１引言 混凝土作为我们 当下主要 的建筑材料 ，其性能 的研究改 善一 直是 科 研 工作 者 研 究 的课 题 。伴 随着 经济 的发 展 ，环 境 的污 染也 日趋严重 ，人类的生存环境不断恶化 ，尤其是大气 的污 染已经给人类 的生产生活带来 了显著 的不 良影响 ，当下 对 于绿色材料 的研 究已经刻不容缓 。大气 的污染主要来源于 汽车和工业排 放的氮氧化物和硫化物 ，在对于汽车尾气 的处 理 上 ，光 催 化 混 凝 土 道 路 可 以将 这 些对 人 体 和 环 境 有 害 的气 体消除，减轻大气 的压力 。本文简述 了光催化 混凝 土的工作 机理 ，并且也提 出了目前光催化混凝 土在 使用 中存在 的问题 ， 同时列举 了光催化混凝土在 实际工程 中具体 的应用 。 ２光催化混凝土的工作机理 光催化混 凝土采用的催化剂为 二氧化钛 （ Ｔ ｉ ０ ２ ） ， 光催 化混 凝土 的工作机 理本质 上就是在 二氧化 钛催 化作用 下发 生 的氧 化 反 应 。二 氧 化 钛 具 有 较 大 的 禁 带 宽度 ， 为 ３ ． ２ ｅ Ｖ ， 在波长小于 ４ ０ Ｏ ｈ ｍ的光 的照 射 下 ，电子 吸 收 能 量 后 就 会 发 生 跃迁 ，价带中的 电子就会被激 发到导带，在价带上产生带正 电 的 空穴 。在 电场 的作 用 下 ，电子 与 空穴 发 生 分 离 ，迁 移 到 粒子表面 的不 同位置 。热力学理论表 明，分布在表面 的正 电 空穴可 以将吸 附在二氧 化钛表面 的氢 氧根 离子和水分 子氧 化 成 氢 氧 自 由基 ，而 这 些氢 氧 自 由基 具 有 极 强 的 氧 化 能 力 。 顺磁共振研 究也证 明在水体 中，二氧化钛表面确实存在大量 的氢 氧 自由基 ，能氧化 大多数 的有机污 染物 及无机污染物 。 光催 化混凝土 就是依靠光催化过程 中产生 的强氧化能力 ，将 污染物氧 化成低 害或者无害物质 。
光催化混凝土综述（环境净化）-田浩
光催化混凝土综述（环境净化）-田浩光催化混凝土综述摘要：文章简要介绍了光催化的发展历史，光催化混凝土的制备方法、性能研究进展、及其在降解空气中氮氧化物方面的应用，简单总结了光催化混凝土现在所存在的问题。
关键字：光催化混凝土氮氧化物1.引言如今随着社会的快速发展，产生了各种各样的社会问题，环境问题就是其中的主要问题之一。
环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。
工业革命之后，由于工业的密集，燃煤量和燃油量剧增，世界各个国家的城市饱受空气污染之苦。
随着社会发展的需求人口的增加，全世界使用矿物燃料的量是有增无减，使得全球氮氧化物和二氧化硫排放量逐年剧增，导致全球大气污染变得越发严重，影响人类正常生活。
现代化城市中汽车尾气排放造成的环境污染问题日益加剧，如何更有效地净化汽车排放污染物（主要为氮氧化物NOx）已成为国外研究热点。
这些大气污染物还是酸雨的主要形成原因，酸雨的产生在土壤、湖泊、植被和建筑等方面都存在巨大的危害。
而近几年的光催化技术可以很好的解决氮氧化物对大气环境的污染，光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。
利用光催化净化技术去除空气中的氮氧化物具有反应条件温和（常温常压）、可分解污染物为二氧化碳和水等无机物净化效果彻底且二次污染小、半导体光催化剂化学性质温度，制备成本低、直接利用太阳能可有效缓解能源短缺的问题等特点。
常见的光催化剂多为金属氧化物和硫化物，如TiO2, ZnO,CdS,WO3等，其中TiO2的综合性能最好，应用最广。
TiO2具有良好的抗光腐蚀性和催化活性，而且性能稳定，价廉易得，无毒无害，是目前公认的最佳光催化剂。
在现在的建筑行业中，混凝土材料早就已经不仅仅是作为骨架结构在应用了，随着社会的发展技术的革新，出现了各种各样的功能混凝土材料。
而纳米光催化剂和混凝土的结合也在上世纪九十年代开始被研究及相应的应用，这种自清洁的光催化混凝土的研究对丰富混凝土的功能具有重要的意义，同时可以缓解当前城市的环境和能源问题，提供给人们一个较为安全洁净的生活环境。
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光催化混凝土综述（环境净化）-田浩光催化混凝土综述摘要：文章简要介绍了光催化的发展历史，光催化混凝土的制备方法、性能研究进展、及其在降解空气中氮氧化物方面的应用，简单总结了光催化混凝土现在所存在的问题。
关键字：光催化混凝土氮氧化物1.引言如今随着社会的快速发展，产生了各种各样的社会问题，环境问题就是其中的主要问题之一。
环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。
工业革命之后，由于工业的密集，燃煤量和燃油量剧增，世界各个国家的城市饱受空气污染之苦。
随着社会发展的需求人口的增加，全世界使用矿物燃料的量是有增无减，使得全球氮氧化物和二氧化硫排放量逐年剧增，导致全球大气污染变得越发严重，影响人类正常生活。
现代化城市中汽车尾气排放造成的环境污染问题日益加剧，如何更有效地净化汽车排放污染物（主要为氮氧化物NOx ）已成为国内外研究热点。
这些大气污染物还是酸雨的主要形成原因，酸雨的产生在土壤、湖泊、植被和建筑等方面都存在巨大的危害。
而近几年的光催化技术可以很好的解决氮氧化物对大气环境的污染，光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。
利用光催化净化技术去除空气中的氮氧化物具有反应条件温和（常温常压）、可分解污染物为二氧化碳和水等无机物净化效果彻底且二次污染小、半导体光催化剂化学性质温度，制备成本低、直接利用太阳能可有效缓解能源短缺的问题等特点。
常见的光催化剂多为金属氧化物和硫化物，如Ti02, Zn O,CdS,WO3等，其中Ti0 2的综合性能最好，应用最广。
Ti0 2具有良好的抗光腐蚀性和催化活性，而且性能稳定，价廉易得，无毒无害，是目前公认的最佳光催化剂。
在现在的建筑行业中，混凝土材料早就已经不仅仅是作为骨架结构在应用了，随着社会的发展技术的革新，出现了各种各样的功能混凝土材料。
而纳米光催化剂和混凝土的结合也在上世纪九十年代开始被研究及相应的应用，这种自清洁的光催化混凝土的研究对丰富混凝土的功能具有重要的意义，同时可以缓解当前城市的环境和能源问题，提供给人们一个较为安全洁净的生活环境。
2.光催化应用的发展历史1972年，Fujishima ［1 ］和日0门4&在《Nature》上发表了一篇关于n-型半导体TiO2 电极上发现光催化分解水的文章，继而首次提出将TiO 2作为光催化剂的构想，揭开了多相光催化的序幕。
1976年加拿大科学家Carey［2］首次报道了利用TiO 2/UV的光催化分解多氯联苯的研究，这是在光催化降解水中污染物方面的开拓性工作，开辟了光催化技术在环境保护领域的应用前景。
20世纪90年代初期，纳米光催化剂已广泛地应用于建筑外墙材料和内部装饰材料以及卫浴材料中。
1996年，日本首先提出将TiO 2作为一种空气净化催化剂，随后几年里市场上就有了大量用于室内或者室外的空气净化产品。
2002年在日本东京由Kawasaki重工有限公司生产的Folium光催化剂产品已成功应用于公路、隧道、高速公路隔音板、收费站等。
同年意大利米兰用光催化剂和水泥混合浆料涂覆一条7000m的马路，长期使用后测定路面上光催化剂对氮氧化物的催化氧化效率仍然可达到20%以上。
2003年，日本国内所销售的光催化建筑材料占整个光催化市场60%的份额［3］。
世界上其他国家也相应的进行了这方面的研究。
2.1光催化混凝土的制备方法光催化自清洁混凝土的制备方法一般分为三种：（1）直接掺入法。
在透水多孔混凝土制备过程中，在距离砌块表面1cm厚度范围内直接掺入TiO2粉末o（2）集料法。
对混凝土中的部分集料包裹一层TiO 2膜并在混凝土砌块制备过程中将这些集料放置在砌块表面。
（3）涂层法。
在老混凝土路面上涂抹一层光催化水泥浆，这层浆体由光催化TiO2、分散剂、水泥和水组成。
Anibal M R等⑷比较了浸涂法和溶胶-凝胶法掺入TiO2的光催化水泥的空气净化效果，结果显示采用溶胶-凝胶法掺入制备的光催化混凝土并没有表现出显著的降解效果。
2005年钱春香等［5-6］提出第四种制备光催化水泥的方法，在水泥混凝土养护过程中向其喷洒纳米TiO2水性浆液，纳米TiO2在水泥水化过程中牢固的结合与表层，使光催化剂能够充分接触到太阳光和气体污染物，从而使光催化性能充分发挥。
且进行了南京长江三桥桥北收费站广场的混凝土路面铺制现场，通车后对该段光催化混凝土路面进行了氮氧化物的相关测评，结果表明在一年内桥南氮氧化物浓度为95-165ug/m3，桥北则为25-80ug/m3,说明经过光催化处理的路面对氮氧化物有较明显的去除效果。
其课题组同时进行了不同路面材料为载体的研究，结果水泥混凝土负载的光催化剂具有优越的光催化功能。
Chen J"］利用回收的碎玻璃作为骨料制备光催化混凝土并对比了采用河砂制备样品的催化降解效果。
结果表明用碎玻璃制备的样品NO去除效率是河砂制备样品的三倍且较长的龄期会导致光催化活性的严重下降。
Aurelie H A等［8］将TiO 2粉末在混合加水前按不同的比重添加到干水泥中制备出光催化混凝土，结果表明含5% TiO 2比重的光催化混凝土具有最佳吗的催化降解效果。
孔德玉等［9］通过纳米TiO 2对透水型混凝土不同的掺入方式（内掺法和外掺法）、改性后的硬化混凝土强度及光催化性能的影响做了较系统的分析，结果表明内掺法引入TiO 2会使得透水混凝土的强度先显著增加然后又缓慢下降，其最佳掺入量为6%，外掺法中浸提法优于喷洒法，最佳外掺龄期为1天，此法可以制备出与内掺法相同催化效果的样品。
2.2光催化混凝土的性能及其催化效果研究进展目前对汽车尾气的净化效果的测试通常是通过光谱分析的理化手段或者采用XRD和SEM对材料粉体进行测试分析或者通过谢乐公式进行计算分析［10］。
但是这些测试手段都存在精度低且不能及时得到催化过程中各个时段的样品催化效果。
关强等［11］在利用喷涂负载技术制备光催化混凝土样品后通过自行开发设计的室内模拟自动检测系统试验得出了样品催化降解过程中各种气体污染物的浓度变化，自能动态检测使得观察者随时能够了解催化效果的变动对试验样品效果有了更好的掌握。
Beelde ns等［12对光催化混凝土步道砖降解NO气体的性能进行了研究，结果表明通过增加反应的表面积、降低气体流动速度和增加污染物在容器中的搅拌速度均可有效增加NO的降解率。
孟涛等［13］通过XRD、SEM及相关宏观性能等测试，研究了TiO 2掺入对混凝土力学性能和微观结构的影响。
由于早期TiO2的成核作用，早期水泥砂浆的水化产物数量明显增加，使水泥砂浆早期抗压强度明显增加，但28天后却明显降低且流动性也显著下降。
试验结果显示掺入0.5%的SM高效减水剂和10%的矿粉将会显示出良好的效果。
熊国宣等［14］制备了具有介电特性和电磁波防护功能的水泥基复合材料，用红外光谱等测试手段测试了纳米TiO2在水泥中的均匀性和稳定性。
结果表明纳米TiO2具有较好的稳定性，掺5% TiO2的水泥基复合材料的电导率可达57.0 >10-3 s/cm,在12.5~18 GHz频率范围（KU波段）内具有较好的介电性能和吸波性能。
孙凤英等［15］在氖灯的照射下，研究了涂有纳米TiO2光催化混凝土试样对汽车尾气中NOx的降解效果及光催化剂的不同含量和重复使用对于光催化降解效率的影响，并对NOx的转化过程进行了讨论，结果显示经过5小时的反应时间，光催化试样对NO的去除率达到了95%，10小时后的NO去除率达到100%，同时认为掺入20%TiO2光催化剂的试样比10%的试样对NOx的降解效果更好。
光催化剂重复使用时活性减弱，用水冲洗后活性可得到恢复。
Michael J W等［16］采用不同的固化剂混合TiO2粉末制备光催化混凝土表面材料，并比较了掺入不同质量分数TiO 2对催化降解速度的影响，结果表明TiO2含量增加时降解速度增加。
Andrea F 等［17-18］应用两种商业TiO 2样品（微米级与纳米级）掺入不同离子介质（Na+、K+、Ca2+、Cl+、SO42+）和不同pH的水泥砂浆中制备光催化混凝土，通过检测离子与离子的相关性对在水泥环境中的TiO 2微粒团聚起到关键的作用并通过相关测定证实了这种团聚现在在真实水泥中存在。
其还应用两种商业TiO 2样品掺入水泥砂浆中制备光催化混凝土在通过化学降解Rh-B来检测光催化水泥的自清洁和净化NO x的能力。
结果表明纳米级TiO2存在更高的比表面积即表现出对NO x 更高的降解效果。
Ballari M等［19］从理论和实验上研究了TiO2混凝土铺路砖催化降解NO x,提出了动力学模型来描述光降解NO x的反应和影响混凝土铺路砖性能的因素（NO x进入溶度、反应器高度、气流速度、相对湿度和辐射度）。
2014年Pan esar D K和Dolatabadi ［20］M对比研究了使用普通水泥和光催化水泥所配制混凝土的性质，结果表明与普通水泥相比，光催化水泥更难引入气孔，但力学性能和普通水泥相当，光催化水泥的工作性和耐久性仍需进一步研究2.3光催化混凝土的应用1996年，日本首先提出将TiO 2作为一种空气净化催化剂，1998年日本东陶公司首先应用TiO2光催化剂制成厨房和浴池用瓷砖，汽车喷涂材料。
在2002年日本和意大利相继进行了光催化混凝土路面的实地试验，并都取得了一定的效果。
2005年在中国南京长江三桥桥北收费站应用了东南大学绿色建筑材料技术研究所钱春香教授课题组功能性路面材料”研究成果。
以混凝土材料为载体, 掺入纳米TiO2光催化剂实现汽车尾气的净化，试验结果表明，光催化效率可达到80%以上，比日本和意大利铺设的光催化混凝土路面表现出更大的优势。
2006 年比利时道路研究中心在安特卫普市城区一主干道上铺设了10000平方米的光催化混凝土路面砖，通过用蒸馏水清洗路面砖的表面和水中已知的N含量来确定NO x 减少量的最小值。
结果显示在不同的环境条件下空气净化效果存在很大差异[21]。
2008年上海世博场馆的10000平方米的停车场是完全使用意大利技术和产品的场地，监测表明治污效果很好。
3.光催化混凝土应用尚未解决的问题（1）TiO2光催化剂只受紫外光辐射激发，而不能被可见光激发，所以其利用效果还是很低。
虽然现在可见光响应的光催化剂种类很多且效果很好，但是还没有研究出能够有效应用的廉价的能够推广的光催化剂。
（2）TiO 2光催化剂在光催化作用后产生的矿物及硝酸会吸附在混凝土表面影响光催化混凝土的功能持久性，且会对混凝土表面产生腐蚀，需要经常冲洗。
这就限制了TiO 2光催化混凝土的使用，只能在雨水充足的地区使用才有较好的效果。
（3）将光催化剂与混凝土结合对混凝土本身的强度，耐久性等性能的影响还没有系统理论性的解决方案，并且光催化混凝土的光催化性能及其自清结耐久性使用等许多问题都有待解决。