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光催化水泥基复合材料研究进展
摘要
光催化水泥基复合材料是一种新型的复合材料，其具有三维空间结构、大比表面、长效稳定性等优势，因此在环境保护、低碳经济等领域得到了广泛的应用。本文综述了光催化水泥基复合材料的研究进展，包括材料的制备、性能表征以及应用领域等方面的最新研究进展。研究发现，纳米二氧化钛是一种非常重要的催化剂，可以提高光催化反应的效率和稳定性。而同时加入纳米氧化硅可以提高水泥基材料的强度和硬度，进一步提高材料的性能。此外，对于光催化水泥基复合材料的应用领域进行了讨论，发现其可以用于空气、水、土壤环境中的污染物治理、圆形车道的建设、文化遗产修缮等领域，在这些领域有着广泛的应用前景。
关键词：光催化；水泥基复合材料；二氧化钛；氧化硅；环境治理
Abstract
Photocatalyticcement-basedcompositematerialisanewtypeofcompositematerialwithadvantagesofthree-dimensionalspatialstructure,largespecificsurfacearea,long-termstabilityandotheradvantages.Therefore,ithasbeenwidelyusedinenvironmentalprotection,low-carboneconomyandotherfields.Thisarticlesummarizestheresearchprogressofphotocatalyticcement-basedcompositematerials,includingthepreparationofmaterials,performancecharacterizationandapplicationfields.Itwasfoundthatnanotitaniumdioxideisaveryimportantcatalyst,whichcanimprovetheefficiencyandstabilityofphotocatalyticreaction.Andtheadditionofnanosilicacanimprovethestrengthandhardnessofthecement-basedmaterial,furtherimprovingtheperformanceofthematerial.Inaddition,theapplicationareasofphotocatalyticcement-basedcompositematerialswerediscussed.Itwasfoundthatitcanbeusedinthetreatmentofpollutantsinair,waterandsoilenvironments,theconstructionofcircularlanes,andtherepairofculturalheritage.Ithasbroadprospectsinthesefields.
Keywords:photocatalysis;cement-basedcompositematerials;titaniumdioxide;silica;environmentalremediation
引言
随着人口的不断增加和工业的不断发展，环境污染问题日趋严重。为了解决这一问题，需要开发新的污染治理技术。光催化技术是一种非常有应用前景的新技术，可以利用光催化剂吸收光子能量，产生电子和空穴，从而催化有害物质的分解。水泥基材料是一种流行的建筑材料，具有较高的强度和硬度，但其环境治理能力有限。光催化水泥基复合材料是一种新型复合材料，是将光催化剂嵌入水泥基材料中制成的材料。与普通水泥基材料相比，它具有更高的光催化活性和较强的机械性能。因此，它在环境保护、建筑领域和文化遗产修缮等方面具有广泛的应用前景。
制备光催化水泥基复合材料的方法
光催化水泥基复合材料的制备方法一般包括两个步骤：首先制备光催化剂，然后将光催化剂嵌入水泥基材料中。目前常用的光催化剂有纳米二氧化钛和纳米氧化硅等。
制备纳米二氧化钛的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、水相合成法等。其中溶胶-凝胶法和水热法是两种较为常见的方法。溶胶-凝胶法首先将钛酸四丁酯和异丙醇混合，形成胶体液体，然后将混合物在胶体表面吸附的水分蒸发，最终得到纳米二氧化钛材料。水热法是将钛酸四丁酯和氢氧化钠加入水中，形成包含钛离子的钛酸盐溶液，并通过高温高压处理，得到纳米二氧化钛材料。
将纳米二氧化钛嵌入水泥基材料中的方法主要有两种：一种是直接将纳米二氧化钛加入水泥基材料的混合物中，用机械搅拌方法将其分散；另一种是将纳米二氧化钛和水泥基材料的骨架材料（如石