CN106731807B - 一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，包括以下步骤：(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；(3)一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化。采用本方法O2经放电处理后，产生了羟基自由基等一系列活性氧物质，这些物质可以有效的氧化降解VOCs；化学不对称硅纳米瓶可以用于选择性地将催化剂负载上，负载率高，催化剂活性好。

Description

一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法
技术领域
本发明属于室内环境保护和VOCs污染治理领域，具体的说，涉及一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法。
背景技术
据中国汽车工业协会数据显示，2012年汽车产销双双超过1900万辆，创全球历史新高，人们在车内的时间也大幅增多，对汽车内部空气环境质量越来越重视。汽车内部含有大量VOCs，如甲苯、乙苯、二甲苯、甲酸等多种有毒有害气体，汽车内部空间狭小，长时间处于密闭状态，容易引发人头痛乏力、皮肤瘙痒、呼吸困难等症状，严重者可导致神经中毒，致癌甚至丧命。VOCs对人体健康的严重危害性成为人们关注的焦点。就目前的工业水平而言，无法避免这些挥发性有机气体的排放，迫切需要处理条件简单、反应温和、能耗低、降解彻底的VOCs处理技术。
目前对于汽车内的VOCs净化技术从原理上大体可分为：物理吸附法、化学法、离子化法、光催化法。
1.吸附法具有吸附速度快，污染物浓度适应范围大的优点，但吸附剂易吸附饱和，需要再生，而且被吸附的污染物有可能因为环境发生变化而再次释放。
2.化学法是利用强氧化性物质(如臭氧)来分解VOCs，该法能够同时处理多种污染物，污染物浓度低时，去除效果好，但是臭氧可能使人致癌，并且氧化引发的多种反应会导致许多复杂的自由基和官能团的产生，长此以往对车内的空气可能造成一定的潜在污染。
3.离子化法降解污染物主要是利用在高频放电过程中产生了并产生大量的羟基自由基、过氧化氢自由基、氧原子自由基和氧化性极强的O3等，它们与VOCs分子发生化学反应生成无害产物，但一定浓度的臭氧，会对人体造成一定危害，且此方法的过程十分复杂，其影响因素很多，目前已有大量非热等离子体降解污染物机理的研究，但未形成能指导实践的理论体系。
4.光催化法具有催化剂安全，反应条件温和，催化反应在常温下即可发生的优点，然而需要在特殊光照条件以及光催化剂催化氧化VOCs，适用范围受到一定限制，经济成本较高。
目前关于在常温下处理汽车内VOCs的技术专利较少。公开号为CN204619748A的中国专利公开了一种汽车内无动力光催化VOCS的处理装置，该法能够有效去除车内VOCS，寿命长、去除效率高；占用空间小，易于安装,适用性强，能有效改善车内环境。但是需要在光照条件进行，经济成本较高且易产生副产物。
公开号为CN102284077A的中国专利公开了一种去除室(车)内甲醛、苯系有机物、一氧化碳、臭氧和高效抗菌的单原子纳米复合材料催化剂空气净化器，该法能够高效地同时去除多种污染物并没有二次污染，但是该法需要较高的电压，安全系数较低且目前未有完善的实践理论体系。
公开号为CN101357238A的中国专利公开了一种常压低温等离子体室温催化去除室(车)内空气中的苯、甲苯和二甲苯的技术，但是该法是等离子体、静电除尘和催化氧化的集成技术，过程复杂，成本非常大，适用范围不广。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种能在常温下催化氧化汽车内VOCs，实现快速地去除VOCs的纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，包括以下步骤：
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
(3)一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1-1:2，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1:1-3:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS和CPTMS，TBOS与CPTMS体积比为1:1-1:2，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在18-30℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应，将反应后的固液混合物离心分离，再除掉杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在50-70℃的温度下水浴加热1-3h，然后用体积分数为25％硼氢化钠溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用；
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.004-0.009mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾10-20min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是20:1-30:1；
(b)将所述的步骤一中制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在90-120℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明无需高温、高压反应条件，常温和较低的电压下即可进行，对汽车危害小，安全系数高，适用范围广；
(2)本发明催化VOCs的效率高，在短时间内，可以迅速、高效地降解VOCs至人体安全范围内；
(3)本发明中采用的催化剂寿命较长，无需经常更换催化剂，可以减少更换催化剂的费用；
(4)失活后的催化剂经过微波再生处理也可以达到较好的VOCs处理效果，
催化剂循环使用次数较多，可以极大地节省经济成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，包括以下步骤：
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
(3)一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化，优选的微波功率范围为400—600W，微波辐照时间可以为15—30min。
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1-1:2，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1:1-3:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS(正硅酸丁酯)和CPTMS(3-氯丙基三甲氧基硅烷)，TBOS与CPTMS体积比为1:1-1:2，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在18—30℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应，将反应后的固液混合物离心分离，再除掉杂质得到SiO2纳米瓶；所述的旋转器的转速可以为40—60rpm，反应时间可以为2—4h。本步骤中可以采用先用乙醇溶液清洗，再用水清洗除去杂质。
步骤二、纳米瓶的预处理，步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在50—70℃的温度下水浴加热1—3h，然后用体积分数为25％硼氢化钠(NaBH4)溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用。
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.004-0.009mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾10—20min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是20:1-30:1；
(b)将所述的步骤一中制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌(通常2—4h即可)，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在90—120℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理；优选的辐射时间可以为20—40min，微波的功率范围为500—800W。
本发明对VOCs的去除效果大大提高，其原因在于：
(1)O2经放电处理后，产生了羟基自由基等一系列活性氧物质，这些物质可以有效的氧化降解VOCs。
(2)采用了纳米瓶做催化剂载体，由于其独特的表面化学性质，化学不对称硅纳米瓶可以用于选择性地将催化剂负载上，负载率高，催化剂活性好。
实施例1
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS(正硅酸丁酯)和CPTMS(3-氯丙基三甲氧基硅烷)，TBOS与CPTMS体积比为1:1，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在18℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应4h，旋转器的转速为40rpm，将反应后的固液混合物离心分离，先用乙醇溶液清洗，再用水清洗除去杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，其步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在60℃的温度下水浴加热2h，然后用体积分数为25％硼氢化钠(NaBH4)溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用。
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.004mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾10min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是20:1；
(b)将步骤一制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌2h，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在100℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理；辐射时间为30min，微波的功率为500W；
经催化反应前后的VOCs浓度，用气相色谱进行检测，并记录达到最高去除率的反应时间T；
检测结果如下表：
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 2.5 1.5 50 50 50
尾气浓度(ppm) 0 0 3.2 5.1 4.8
降解率 100％ 100％ 93.6％ 89.9％ 90.3％
从上表可以看出：采用本方法对VOCs的降解去除率较高，不仅可以处理简单的VOCs，也能处理难降解的VOCs，对去除VOCs有着较好的效果。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
T/min 7.5 8.6 14.6 14.5 17.2
从上表可以看出：采用本方法可以在较快的时间内达到最高的VOCs降解率，即可以在较短的时间内去除VOCs，去除效率高。
一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化，微波功率为400W，微波辐照时间为20min。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 2.5 1.5 50 50 50
尾气浓度(ppm) 0 0 4.3 7.4 6.6
降解率 100％ 100％ 91.3％ 85.2％ 86.9％
从上表可以看出：采用微波再生的催化剂对VOCs的降解去除率仍然较高，也有着较好的去除效果。
实施例2
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:2，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为3:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS(正硅酸丁酯)和CPTMS(3-氯丙基三甲氧基硅烷)，TBOS与CPTMS体积比为1:2，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在30℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应2h，旋转器的转速为60rpm，将反应后的固液混合物离心分离，先用乙醇溶液清洗，再用水清洗除去杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，其步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在50℃的温度下水浴加热3h，然后用体积分数为25％硼氢化钠(NaBH4)溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用。
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.009mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾20min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是30:1；
(b)将步骤一制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌4h，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在120℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理；辐射时间为20min，微波的功率为800W；
经催化反应前后的VOCs浓度，用气相色谱进行检测，并记录达到最高去除率的反应时间T；
检测结果如下表：
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 3 2 40 40 40
尾气浓度(ppm) 0 0.1 2.7 3.7 3.5
降解率 100％ 95％ 93.3％ 90.9％ 91.3％
从上表可以看出：采用本方法对VOCs的降解去除率较高，不仅可以处理简单的VOCs，也能处理难降解的VOCs，对去除VOCs有着较好的效果。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
T/min 7.1 7.9 13.8 15.2 18.5
从上表可以看出：采用本方法可以在较快的时间内达到最高的VOCs降解率，即可以在较短的时间内去除VOCs，去除效率高。
一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化，优选的微波功率为600W，微波辐照时间为15min。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 3 2.6 30 20 28
尾气浓度(ppm) 0 0 2.9 3.2 4.5
降解率 100％ 100％ 90.5％ 84％ 84.2％
从上表可以看出：采用微波再生的催化剂对VOCs的降解去除率仍然较高，也有着较好的去除效果。
实施例3
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1.5，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为2:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS(正硅酸丁酯)和CPTMS(3-氯丙基三甲氧基硅烷)，TBOS与CPTMS体积比为1:1.5，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在25℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应3h，旋转器的转速为50rpm，将反应后的固液混合物离心分离，先用乙醇溶液清洗，再用水清洗除去杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，其步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在70℃的温度下水浴加热1h，然后用体积分数为25％硼氢化钠(NaBH4)溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用。
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.006mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾15min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是25:1；
(b)将步骤一制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌3h，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在90℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理；辐射时间为40min，微波的功率为600W；
经催化反应前后的VOCs浓度，用气相色谱进行检测，并记录达到最高去除率的反应时间T；
检测结果如下表：
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 5 5 50 40 38
尾气浓度(ppm) 0 0 2.6 3.2 3.1
降解率 100％ 100％ 94.8％ 92.2％ 92％
从上表可以看出：采用本方法对VOCs的降解去除率较高，不仅可以处理简单的VOCs，也能处理难降解的VOCs，对去除VOCs有着较好的效果。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
T/min 6.9 8.1 14.3 16.1 17.9
从上表可以看出：采用本方法可以在较快的时间内达到最高的VOCs降解率，即可以在较短的时间内去除VOCs，去除效率高。
一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化，优选的微波功率为500W，微波辐照时间为30min。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 4.5 3.4 51 45 42
尾气浓度(ppm) 0 0 1.9 5.6 6.1
降解率 100％ 100％ 96.4％ 87.6％ 85.7％
从上表可以看出：采用微波再生的催化剂对VOCs的降解去除率仍然较高，也有着较好的去除效果。
实施例4
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1.8，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1:1.4；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS(正硅酸丁酯)和CPTMS(3-氯丙基三甲氧基硅烷)，TBOS与CPTMS体积比为1:1.3，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在20℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应2.5h，旋转器的转速为45rpm将反应后的固液混合物离心分离，先用乙醇溶液清洗，再用水清洗除去杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，其步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在65℃的温度下水浴加热1.5h，然后用体积分数为25％硼氢化钠(NaBH4)溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用。
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.008mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾18min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是23:1；
(b)将步骤一制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌3h，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在110℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理；辐射时间为28min，微波的功率为700W；
经催化反应前后的VOCs浓度，用气相色谱进行检测，并记录达到最高去除率的反应时间T；
检测结果如下表：
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 6 6 48 41 42
尾气浓度(ppm) 0 0 1.5 4.1 3.8
降解率 100％ 100％ 96.9％ 90％ 91％
从上表可以看出：采用本方法对VOCs的降解去除率较高，不仅可以处理简单的VOCs，也能处理难降解的VOCs，对去除VOCs有着较好的效果。
从上表可以看出：采用本方法可以在较快的时间内达到最高的VOCs降解率，即可以在较短的时间内去除VOCs，去除效率高。
一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化，微波功率为450W，微波辐照时间为25min。
VOCs 甲醛 甲酸 甲苯 乙苯 二甲苯
初始浓度(ppm) 4.5 4.8 48 39 38
尾气浓度(ppm) 0 0 1.5 4.1 5.3
降解率 100％ 100％ 96.7％ 89.5％ 88.7％
从上表可以看出：采用微波再生的催化剂对VOCs的降解去除率仍然较高，也有着较好的去除效果。

Claims (4)

1.一种纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氧气通入放电装置进行放电处理，然后将从放电装置流出的气体与VOCs混合；
(2)将改性后的纳米金催化剂置于反应装置中，通入步骤(1)中的混合气体，进行VOCs的催化氧化；
(3)一段时间后，将反应失活的纳米金催化剂放在微波炉里辐照加热得到再生的催化剂，然后重复步骤(2)采用再生的催化剂对VOCs进行催化氧化；
所述的步骤(2)中的改性后的纳米金催化剂的制备方法如下：
步骤一、制备纳米瓶载体，具体步骤如下：
(a)在体积分数为80％的正戊醇溶液中加入PVP，然后再加入体积分数为90％的乙醇溶液和浓度为0.02mol/L的柠檬酸钠溶液，摇晃溶液使之混合均匀,所述的正戊醇溶液中正戊醇与PVP的质量比为1:1-1:2，所述的乙醇溶液与柠檬酸钠溶液的体积比为1:1-3:1；
(b)在步骤(a)中的溶液加入TBOS和CPTMS，TBOS与CPTMS体积比为1:1-1:2，摇晃溶液使之混合均匀；
(c)在18-30℃下，将步骤(b)的溶液置于旋转器中反应，将反应后的固液混合物离心分离，再除掉杂质得到SiO2纳米瓶；
步骤二、纳米瓶的预处理，步骤为：将SiO2纳米瓶加到体积分数为10％的HNO3溶液中，在50-70℃的温度下水浴加热1-3h，然后用体积分数为25％硼氢化钠溶液还原，最后用去离子水洗至中性，空气中自然晾干备用；
步骤三、制备纳米金催化剂，具体步骤如下：
(a)取H2AuCl4溶液，加入去离子水，将所述的H2AuCl4溶液浓度稀释至0.004-0.009mol/L，然后将溶液加热至沸腾后加入质量分数为1％的柠檬酸钠溶液生成金胶溶液，保持沸腾10-20min，然后加入自来水冷却，所述的金胶溶液中的柠檬酸钠与金的质量比是20:1-30:1；
(b)将所述的步骤一中制备得到的纳米瓶浸渍于金胶溶液，搅拌，然后静置至上层溶液澄清；
(c)过滤出纳米瓶，用水洗涤至无氯离子状态，再在90-120℃烘干，得到以纳米瓶为载体的纳米金催化剂；
步骤四、将制备得到的纳米金催化剂置于微波装置中采用微波辐射进行催化剂的改性处理。
2.根据权利要求1所述的纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中进行催化剂再生的微波功率范围为400—600W，微波辐照时间为15—30min。
3.根据权利要求1或2所述的纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，其特征在于：所述的步骤一中的所述的旋转器的转速为40—60rpm，反应时间为2—4h。
4.根据权利要求1或2所述的纳米瓶负载催化剂降解汽车内VOCs的方法，其特征在于：所述的步骤四中进行催化剂的改性处理的辐射时间为20-40min，微波的功率范围为500-800W。
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