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文献速读 Case Stud. Constr. Mat. ：TiO2改性透水混凝土的光催化和力学性能研究  题目 题目：Study on photocatalytic and mechanical properties of TiO2 modified pervious concrete TiO2改性透水混凝土的光催化和力学性能研究 关键词 纳米TiO2；透水混凝土；力学性能；光催化性；微观结构 来源 出版年份：2022 来源：Case Studies in Construction Materials 课题组：长江大学城市建设学院吴林松 研究背景 城市径流污染对自然环境的危害日益严重，严重威胁着动物和人类的健康。透水混凝土路面为净化径流污染提供了一种新的解决方案，径流中的污染物可附着在透水混凝土表面，通过蒸发和生物降解进行分解。透水混凝土路面已被广泛应用于道路、人行道和停车场，是城市雨水管理的下一代可持续解决方案。然而，透水混凝土对水污染的净化主要依靠物理吸附，不能有效去除径流中的有机污染物。 纳米TiO2是目前应用最广泛的光催化材料，能在光照下分解城市污水和汽车尾气，具有氧化还原强、价格低、无毒、稳定性高、可再生回收等优点。透水混凝土的高孔隙率和高比表面使其暴露在阳光下的表面是传统混凝土的6倍，为纳米TiO2提供了更高的光接收面积。同时，透水混凝土使纳米TiO2免受交通负荷和环境风化的影响。因此，透水混凝土是纳米TiO2的优良载体。Xu、Asadi、Luo等人研究了TiO2改性透水混凝土对城市空气的净化效果。同时，在当前城市径流污染问题严重的情况下，Liang、Zhang证明了TiO2改性透水混凝土对甲基蓝、总磷和氨氮、化学需氧量等具有较好的净化能力。 研究出发点 在透水混凝土表面喷涂TiO2提高了其利用率，节约了单一成本，但光催化涂层经暴雨冲刷和其他磨损后，光催化性能降低。同时，对净水污染中常见的染料污染的研究不足。 研究内容 将纳米TiO2直接加入水泥中制备TiO2改性透水混凝土，以典型染料污染物甲基橙（MO）为对象，研究了不同TiO2含量对透水混凝土光催化性能和力学性能的影响，并分析了透水混凝土的微观结构。 表1 不同透水混凝土每单位体积混凝土配比   图1 不同TiO2含量下透水混凝土的（a）物理吸附性能、（b）光催化去除率和（c）光催化反应速率  图2 不同养护龄期TiO2改性透水混凝土的抗压强度  图3 不同龄期不同含量TiO2透水混凝土中水泥浆体的XRD图谱  图4 不同含量TiO2透水混凝土中水泥浆体在28 d养护龄期的SEM 主要结论 本文采用TiO2代替等质量水泥，制备出TiO2改性透水混凝土，探讨了TiO2含量对透水混凝土的光催化性能、力学性能、孔隙率和微观结构的影响，提出了合理的配合比。主要结论如下： （1）与其他路面材料相比，TiO2透水混凝土具有最高的吸附性能、光催化速率和TiO2利用率，分别是普通混凝土的257%、220%和246%，证实了透水混凝土在净化水污染和光催化性能方面的优势； （2）随着TiO2含量的增加，透水混凝土的孔隙率和吸附性能随之提高，光催化效率先提高后降低：TiO2含量为5%时，透水混凝土光催化性能最高，120 min时甲基橙（MO）的降解率为42.8%，但其光催化利用率低于TiO2含量为1%和2%的透水混凝土； （3）随着TiO2含量从0%增加到8%，透水混凝土28 d的抗压强度从26 MPa下降到13.5 MPa，下降48%；微观分析表明，过量的TiO2降低了水泥的水化作用、增加水泥基体缺陷，从而对力学性能产生不利影响； （4）综合考虑力学性能、孔隙率、MO去除率、光催化速率和TiO2利用率，2%的TiO2含量为透水混凝土的最佳用量。 本期编者简介 翻译： 何 闯 博士后 深圳大学 审核： 吴林松 长江大学 排版： 舒雨清 硕士生 深圳大学 本期学术指导 何 闯 博士后 深圳大学 龙武剑 教 授 深圳大学 文献链接： https:///10.1016/j.cscm.2022.e01606 |
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