近些年来,由汽车尾气带来的城市近地面空气污染问题日益严峻,为城市居民带来了巨大危害。光催化技术是一门新兴的环保技术,以纳米二氧化钛(Ti02)为典型代表的半导体光催化剂以其活性高、稳定性好、对人体无毒等优点被广泛应用于环境治理领域。由于光催化剂禁带宽度影响其对太阳光的利用率,且反应物与光催化剂的有效接触面积决定了光催化降解效率,因此,论文采用稀土 Ce元素对纳米Ti02进行掺杂改性,并选取具有较高比表面积的多孔沸石作为载体制备光催化多孔粒料。以一氧化氮(NO)降解率为评价指标,探索了光催化材料在沥青基材料上的应用方式,讨论了反应条件对其光降解性能的影响,并分析了光降解产物和磨耗作用对光催化材料耐久性的影响。纳米Ti02具有较宽的禁带宽度和较高的载流子复合几率,进而导致其在实际应用中对太阳能的利于率较低。离子掺杂改性可有效提高纳米Ti02对可见光的利用率,其中稀土元素因其独特的电子结构常被用于纳米Ti02的掺杂改性,且稀土铈(Ce)在众多稀土族元素中改性效果较为突出。因此,试验选取稀土Ce元素对纳米Ti02进行掺杂改性,以改善其对太阳光的利用能力。以亚甲基蓝降解率评价Ce-Ti02光催化活性,并根据XRD测试结果分析光催化剂结晶性能和改性效果。试验首先采取单因素变量法研究了稀土元素掺量、煅烧温度、时间对掺杂样品性能的影响,并在此基础上进行正交设计优化掺杂工艺。结果表明,掺杂0.2%Ce元素的样品经过600℃、2h热处理后获得的纳米Ce-Ti02光催化剂具有较好的光降解效果,30min内对亚甲基蓝的降解率为33.4%。纳米Ti02具有较大的比表面积和较高的表面能,在应用时极易团聚而导致其光催化活性降低。薄膜负载体系可有效防止光催化剂团聚失活,其中多孔沸石因其复杂的纳米孔径结构和较大的比表面积常被选为载体负载光催化剂,试验采用溶胶-凝胶法在多孔沸石表面和孔径内壁负载一层纳米Ce-TiO2薄膜,制得光催化多孔粒料(Ce-Ti02-沸石)。随后以光催化剂负载效果,多孔材料的物理吸附性能和光降解能力为评价指标,确定负载工艺并分析了光催化多孔材料在液相和气相环境下的光降解能力。结果显示,以1-2mm粒径沸石为载体,经过60min超声波振荡吸附钛溶胶后,重复负载2层光催化剂所得到的光催化多孔粒料具备较好的负载效果和较高的光催化性能。光催化多孔粒料在紫外或可见光下的气相降解NO的结果表明,以紫外线作为光源时,Ce-Ti02-沸石对NO降解能力无较大变化,而以可见光作为光源时,Ce-Ti02-沸石颗粒对NO的降解能力有明显提升,说明掺杂改性拓展了光催化剂光响应范围,提高了太阳光利用率。试验所采用的光催化材料有纳米Ce-TiO2粉末和Ce-Ti02-沸石颗粒,其中纳米粉末在沥青基试件的应用分为直掺、喷涂、涂层三种形式,沸石颗粒在沥青基试件的应用分为表面嵌入和粘结两种形式。试验根据不同应用方式分别制备光催化沥青基试件并以NO降解率评价其光催化活性,结果表明,直掺试件因其光催化剂被沥青和石料包裹而导致NO降解效率较低,但采取其它几种应用方式制备的光催化试件均能获得较好NO降解率。其中喷涂试件和粘结试件在50min内对NO的降解率分别为33.44%和34.07%,涂层试件因大量光催化剂被树脂包裹,光催化剂利用率较低,进而导致其在较高掺量条件下对NO的降解率为27.38%。试验进一步讨论反应条件、光降解反应次数和路表环境对光催化材料性能的影响。结果显示,采取表面喷涂、涂层、粘结三种方式制备的光催化沥青基试件在可见光照射下降解性能均有所提升,且其NO降解率与NO气体浓度呈负相关关系,当NO浓度为0.5ppm时,NO降解率取得最高值。降解产物在光催化剂表面的堆积会降低光催化反应活性,但采用水冲洗后光催化活性基本恢复到初始水平。试验选取光降解效果较好的喷涂和粘结两种方式分别将光催化材料应用于室外道路上一段时间后发现其耐路表环境的侵蚀性较差,光催化材料应用到沥青路面15天后其光降解NO能力出现一定程度衰减。