CN114653365B - 催化材料、制备方法和VOCs降解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了催化材料、制备方法和VOCs降解装置，催化材料，包括：发热载体；催化剂，所述催化剂负载在所述发热载体上，其中，所述发热载体具有折叠结构。由此，可以获得一种具有较高催化效率和较低能耗的VOCs降解催化材料。

Description

催化材料、制备方法和VOCs降解装置
技术领域
本发明涉及催化领域，具体地，涉及催化材料、制备方法和VOCs降解装置。
背景技术
挥发性有机化合物(volatile organic compounds，简称VOCs)指的是具有较高的饱和蒸气压以及在常温常压条件下容易挥发的有机化合物，主要来源于石油化工、制药、印染、纺织和机动车行业，引起了一系列环境问题(如光化学烟雾、臭氧和颗粒物污染)以及人类健康问题(如中毒、呼吸疾病和癌变)，因此VOCs的有效防治引起了研究人员的高度关注。在现有的VOCs的降解技术中，催化氧化法因降解效果显著，催化氧化法指的是在催化剂的作用下将VOCs在一个相对较低的温度下与氧气反应转化为CO2和H2O的过程，催化氧化法因能耗较低而被认为是有最为成熟的VOCs降解技术。在这一技术领域，关键问题是高性能催化剂的选择和制备。现有技术中的VOCs降解装置中催化剂的催化效率较差，且由于能源利用率低下造成大量的能源浪费，所需要消耗的总能源较多。
因此，目前的催化材料、制备方法和VOCs降解装置仍有待改进。
发明内容
本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：
在实际应用场景中，相关技术中的负载型化剂通常经过压片、造粒过程填充于微型流动床反应器中，以外部加热炉提供所需热源来维持催化所需的温度，将气体持续通入反应器进行催化降解过程。发明人发现，负载型催化剂虽然具有较高的催化活性，但其所需要的反应装置结构较为复杂，VOCs气体在装置中的流动阻力较大，且由于部分催化剂被限制在粉末颗粒内部，其实质上并未参与VOCs的降解过程，使得整体催化降解效率低下。
相关技术中的整体式催化剂是通过将活性组分通过喷涂或浸渍的方式负载于堇青石等蜂窝状陶瓷载体之上所得到的，发明人发现，整体式催化剂虽然具有制备简单，气体流动阻力小，便于安装运输的优点，但其通常存在机械强度较差，传热效率低下，负载的活性组分容易失活脱落等问题。
发明人还发现，不论是负载型催化剂还是整体式催化剂，其在工作过程中，维持催化氧化所需温度的能量只占到外部热源提供能量的极小部分，即造成外部热源功能的大量无用耗散，带来巨大的能量损失，极大地限制了上述两类催化剂的规模化应用。此外，在VOCs催化降解的过程中，通常需要根据VOCs的成分、流速和浓度对于降解装置的温度进行实时调控，但是负载型催化剂和整体式催化剂均需要较长的响应时间才能实现反应温度的调控，在调控温度上升或者下降期间，降解装置的催化降解能力较差，无法保持持久的高效催化降解。
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于VOCs降解的催化材料，包括：发热载体；催化剂，所述催化剂负载在所述发热载体上，其中，所述发热载体具有折叠结构。由此，可以获得一种具有较高催化效率的催化材料。
根据本发明的实施例，所述发热载体的孔度为60-110ppi。由此，可以进一步提高催化剂的催化效率。
根据本发明的实施例，所述发热载体的比热容不大于0.5J/g·℃。由此，可以便于对于催化材料的温度进行调控。
根据本发明的实施例，所述催化剂包括贵金属和过渡金属氧化物中的至少之一。由此，可以提高催化材料的催化性能。
根据本发明的实施例，催化材料的催化剂面密度为5～10mg cm-2。由此，可以提高催化材料的催化性能。
根据本发明的实施例，所述折叠结构具有多个相连的结构重复单元，所述结构重复单元具有至少一个弯折处，所述弯折处的夹角为20-160度。由此，可以提高催化剂与VOCs的接触时间和接触面积。
根据本发明的实施例，所述折叠结构具有的所述结构重复单元的数量为10-20个，由此，可以提高催化剂与VOCs的接触时间和接触面积。
根据本发明的实施例，所述发热载体的长宽比不小于10。由此，便于将催化材料设置在降解装置中。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种制备前述的催化材料的方法，包括：提供发热载体；在所述发热载体的表面形成催化剂，其中，在所述提供发热载体之前，或在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂之后，进一步包括：令所述发热载体具有折叠结构。由此，可以通过较为简便的方法制得前述的催化材料。
根据本发明的实施例，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：步骤S11：将所述催化剂溶解于有机溶剂以形成催化剂溶液；步骤S12：将所述发热载体置于加热台表面，其中，所述加热台的设定温度与所述有机溶剂的沸点的差值不小于10℃，且不大于50℃；步骤S13：将所述催化剂溶液喷涂在所述发热载体的表面。由此，可以通过较为简便地方法将催化剂负载在发热载体上。
根据本发明的实施例，重复进行所述步骤S13，所述步骤S13的重复次数为10-20次。由此，可以提高发热载体上催化剂的负载量。
根据本发明的实施例，所述催化剂溶液的质量浓度为5～10mg/mL。由此，可以便于获得催化剂分布均匀的催化材料。
根据本发明的实施例，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：步骤S21：将所述催化剂溶解于有机溶剂以形成催化剂溶液；步骤S22：将所述催化剂溶液刷涂在所述发热载体的表面；步骤S23：将所述步骤S22中的所述发热载体置于加热装置中，所述加热装置的加热温度为60-80℃。由此，可以通过较为简便地方法将催化剂负载在发热载体上。
根据本发明的实施例，依次重复进行所述步骤S22和所述步骤S23，所述步骤S22和所述步骤S23的重复次数相同，所述重复次数为5-10次。由此，可以提高发热载体上催化剂的负载量。
根据本发明的实施例，所述催化剂溶液的质量浓度为30-50mg/mL。由此，可以便于获得催化剂分布均匀的催化材料。
根据本发明的实施例，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：步骤S31：将前驱体和掺杂剂溶解于有机溶剂以形成前驱体溶液；步骤S32：将所述发热载体放入反应釜中，并加入所述前驱体溶液；步骤S33：将所述反应釜置于加热装置中以形成所述催化剂，所述加热装置的加热温度为60-150℃。由此，可以通过较为简便地方法将催化剂负载在发热载体上。
根据本发明的实施例，所述前驱体溶液中所述前驱体的物质的量浓度为0.03-0.07mol/L，所述前驱体溶液中所述掺杂剂的浓度为0.1-0.4mol/L。由此，可以提高发热载体上催化剂的负载量。
根据本发明的实施例，所述前驱体包括六水合硝酸钴和六水合硝酸铈中的至少之一，所述掺杂剂包括六亚甲基四胺、尿素、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵和氟化铵中的至少之一。由此，可以提高催化材料的结构稳定性。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种VOCs降解装置，包括：石英管道，所述石英管道的管壁上设置有进气口和出气口，所述石英管道的管道进口和管道出口均设有密封结构，所述密封结构上具有通孔；催化材料，所述催化材料为前述的催化材料，所述催化材料位于所述石英管道内部，所述催化材料的长边与所述石英管道的轴向平行设置，其中，沿所述石英管道的轴向的所述催化材料的两端分别通过所述通孔与外接电源的正负极相连。由此，该VOCs降解装置具有前述催化材料的全部特征及优点，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，沿所述石英管道的轴向，所述进气口与所述出气口之间的距离为a，所述石英管道的长度为b，a：b为(1：2)-(3：4)。由此，可以便于VOCs气体与催化材料充分接触。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的催化材料的结构示意图；
图2显示了根据本发明又一个实施例的催化材料的结构示意图；
图3显示了根据本发明又一个实施例的催化材料的结构示意图；
图4显示了根据本发明一个实施例的制备催化材料的方法的部分流程示意图；
图5显示了根据本发明又一个实施例的制备催化材料的方法的部分流程示意图；
图6显示了根据本发明又一个实施例的制备催化材料的方法的部分流程示意图；
图7显示了根据本发明一个实施例的VOCs降解装置的结构示意图。
附图标记说明：
100：催化材料；110：电极夹；200：石英管道；211：进气口；212：出气口；220：密封结构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，参考图1、图2和图3，本发明提出了一种用于VOCs降解的催化材料100，包括：发热载体；催化剂(图中未示出)，催化剂负载在发热载体上，其中，发热载体具有折叠结构。由于发热载体具有往复式多层结构，增大了VOCs与发热载体上催化剂的接触面积，使得催化剂具有充分的时间催化降解VOCs；发热载体的往复式多层结构还使得催化材料单位面积内的电阻率提高，使得发热载体的发热效率更高，从而有助于提高催化剂的催化效率。
根据本发明的一些实施例，发热载体的孔度不受特别限制，例如发热载体的孔度可以为60-110ppi。当发热载体的孔度在上述范围内时，VOCs在降解装置中流动时发热载体对其阻力适中，便于VOCs持续性流动和降解。
根据本发明的一些实施例，发热载体的热学性能不受特别限制，例如发热载体的比热容可以不大于0.5J/g·℃，当发热载体的比热容不大于0.5J/g·℃时，发热载体的温度变化较快，便于针对不同VOCs进行发热载体的温度调控，从而提高催化反应的反应速率，进而提高催化剂的催化效率。根据本发明的另一些实施例，发热载体的导热系数可不小于15W/m·K。当发热载体的导热系数不小于15W/m·K时，发热载体的温度均一性较高，有利于使得发热载体上各处的催化剂均具有较高的催化性能。
根据本发明的一些实施例，发热载体的种类不受特别限制，例如，发热载体可以包括泡沫镍、泡沫镍铁、泡沫铁铬铝合金、碳纤维材料、不锈钢纤维毡中的至少之一。根据本发明的另一些实施例，发热载体的厚度也不受特别限制，例如，发热载体的厚度可以为1-2mm。
根据本发明的一些实施例，催化剂的种类不受特别限制，只要其对于VOCs具有较高的催化降解效率即可，例如，催化剂可以包括贵金属和过渡金属氧化物中的至少之一。具体地，贵金属可以包括铂、钯、金、银、钌和氧化铈中至少之一，进一步地，贵金属可以包括铂、钯、金、银、钌单元、双元和多元组分颗粒中的至少之一，或是团簇负载的氧化铈，氧化铈的形貌可以为纳米线、纳米球和纳米花中的至少之一；过渡金属氧化物可以包括包括四氧化三钴、三氧化二锰和四氧化三铁中的至少之一。
根据本发明的一些实施例，催化材料的催化剂面密度不受特别限制，例如，催化材料的催化剂面密度可以为5～10mg cm-2。
根据本发明的一些实施例，参考图1、图2和图3，发热载体的折叠结构不受特别限制，只要可以提高催化剂与VOCs的接触面积即可，例如，发热载体的折叠结构可以具有结构重复单元，折叠结构包括多个相连的结构重复单元，每个结构重复单元可以具有至少一个弯折处，弯折处的夹角为20-160度。具体地，参考图1，结构重复单元可以仅具有一个弯折处，弯折处的夹角可以为20-90度；参考图2，结构重复单元也可以具有两个弯折处，弯折处的夹角可以为90-160度；可以理解的是，结构重复单元也可以具有大于两个的弯折，弯折处的角度可以根据具体情况进行选择。
需要特别说明的是，参考图3，折叠结构的结构重复单元也可以为不具有弯折处，具有弯曲处的弧面结构，对于弧面结构所具有弯曲处的数量本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
根据本发明的一些实施例，发热载体的折叠结构所具有的结构重复单元的数量不受特别限制，以完全填充气体进出口在长度方向的间距为宜，例如，折叠结构所具有的结构重复单元的数量可以为10-20个。
根据本发明的一些实施例，发热载体的长宽比不受特别限制，只要其能设置在降解装置即可，例如，发热载体的长宽比可以不小于10。为了提高空间利用率，降解装置通常为长方体形，当发热载体的长宽比不小于10时，发热载体可以充分利用降解装置轴向的长度，从而使得降解装置的有限空间内具有尽可能多的催化材料。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种制备前述的催化材料的方法，包括：提供发热载体；在发热载体的表面形成催化剂，其中，在提供发热载体之前，或在发热载体的表面形成催化剂之后，进一步包括：令发热载体具有折叠结构。
根据本发明的一些实施例，令发热载体具有折叠结构的方法不受特别限制，由于前述的发热载体均具有较好的可变形性，可以通过手动弯折或模具挤压成型的方法使得发热载体具有折叠结构。根据本发明的另一些实施例，由于催化剂在发热载体上附着较为牢固，负载催化剂的方法对于发热载体的结构也不具有特别限制，故可以在提供发热载体之前，或在发热载体的表面形成催化剂之后使得发热载体具有折叠机构。
在发热载体的表面形成催化剂的方法具体包括以下步骤：
例如，参考图4，在发热载体的表面形成催化剂进一步包括：
步骤S11：将催化剂溶解于有机溶剂
根据本发明的一些实施例，在该步骤将粉末状催化剂溶于适量有机溶剂中，充分超声分散得到溶液或悬浊液，即催化剂溶液，有机溶剂的种类不受特别限制，只要其能将催化剂充分溶解即可，例如，有机溶剂可以包括乙醇或异丙醇中的至少之一。
根据本发明的一些实施例，催化剂的种类可以与前述的催化材料上负载的催化剂种类保持一致，在此不再赘述。
根据本发明的一些实施例，催化剂溶液的质量浓度不受特别限制，具体地，催化剂溶液的质量浓度可以为5～10mg/mL，
步骤S12：将发热载体置于加热台表面
根据本发明的一些实施例，在该步骤将发热载体置于电加热台表面，加热台的设定温度不受特别限制，只要其能将催化剂溶液中的有机溶剂加热挥发即可，例如，加热台的设定温度与有机溶剂的沸点的差值可不小于10℃，且不大于50℃。当加热台的设定温度与有机溶剂的沸点的差值小于10℃时，有机溶剂挥发过慢，使得整体制备工艺耗时较长；当加热台的设定温度与有机溶剂的沸点的差值大于50℃时，有机溶剂挥发过快，催化剂易发生团聚失活现象。
步骤S13：将催化剂溶液喷涂在发热载体的表面
根据本发明的一些实施例，在该步骤中，在空气气氛下将催化剂溶液均匀喷涂于发热载体表面，从而通过较为简便地方法将催化剂负载在发热载体上。
根据本发明的一些实施例，为了使得催化材料具有较高的催化剂面密度，可以重复进行步骤S13以提高单位催化剂面积上催化剂负载量，例如，步骤S13的重复次数可以为10-20次，最终得到负载催化剂的一体化VOCs降解催化剂。
又如，参考图5，根据本发明的另一些实施例，在发热载体的表面形成催化剂可以进一步包括：
步骤S21：将催化剂溶解于有机溶剂
根据本发明的一些实施例，在该步骤将粉末状催化剂溶于适量有机溶剂中，充分超声分散得到溶液或悬浊液，即催化剂溶液，有机溶剂的种类不受特别限制，只要其能将催化剂充分溶解即可，例如，有机溶剂可以包括乙醇或异丙醇中的至少之一。
根据本发明的一些实施例，催化剂的种类可以与前述的催化材料上负载的催化剂种类保持一致，在此不再赘述。
根据本发明的一些实施例，催化剂溶液的质量浓度不受特别限制，具体地，催化剂溶液的质量浓度可以为30-50mg/mL。在采用刷涂方法设置催化剂的实施例中，催化剂溶液的质量浓度可以大于采用喷涂方法设置催化剂的实施例中的催化剂溶液的质量浓度。这是采用喷涂方法负载催化剂时，发热载体始终与发热台接触，若采用较高质量浓度的催化剂溶液，则因质量浓度较高，直接热台挥发会导致负载均匀性不佳，催化剂附着力不强等问题，而在刷涂方法负载催化剂时，刷涂步骤与加热步骤异步进行，则不会存在上述问题。
步骤S22：将催化剂溶液刷涂在发热载体的表面
根据本发明的一些实施例，在该步骤将将配置好的催化剂溶液均匀刷涂于载体表面。根据本发明的一些实施例，为了提高刷涂的均匀性，每次刷涂所采用的溶液量不易过大，例如，每次刷涂所采用的催化剂溶液的体积可以为3-5mL。
步骤S23：将步骤S22中的发热载体置于加热装置中
根据本发明的一些实施例，在该步骤将步骤S22中的发热载体置于加热装置中，加热装置可以为电热鼓风干燥箱等常规密闭式加热装置，加热装置的设定温度不受特别限制，例如，加热装置的加热温度可以为60-80℃。当加热装置的加热温度位于上述范围内时，既可以较快速地挥发发热载体表面的有机溶剂，缩短制备耗时，又可以较好地控制加热装置功耗处于较低状态，节约能源。
根据本发明的一些实施例，为了使得催化材料具有较高的催化剂面密度，可以依次重复进行步骤S22和步骤S23，其中，步骤S22和步骤S23的重复次数相同，重复次数可以为5-10次，最终得到负载催化剂的一体化VOCs降解催化剂。
又如，参考图6，根据本发明的另一些实施例，在发热载体的表面形成催化剂进一步包括：
步骤S31：将前驱体和掺杂剂溶解于有机溶剂
根据本发明的一些实施例，在该步骤将首先将适量催化剂活性组分的前驱体、掺杂剂溶解于有机溶剂中，均匀分散为稳定的前驱体溶液，前驱体溶液中前驱体的物质的量浓度可以为0.03-0.07mol/L，前驱体溶液中掺杂剂的浓度可以为0.1-0.4mol/L。
根据本发明的一些实施例，前驱体和掺杂剂的种类均不受特别限制，例如，前驱体可以包括六水合硝酸钴和六水合硝酸铈中的至少之一，掺杂剂可以包括六亚甲基四胺、尿素、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵和氟化铵中的至少之一。
根据本发明的一些实施例，有机溶剂的种类不受特别限制，例如，有机溶剂可以包括但不限于乙醇、乙二醇、甲醇等。
步骤S32：将发热载体放入反应釜中
根据本发明的一些实施例，在该步骤将裁剪后的发热载体材料放入装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并加入前驱体溶液。前驱体溶液的加入量根据反应釜的体积进行选择，例如前驱体溶液的加入量可以为反应釜体积的1/3-2/3。
步骤S33：将反应釜置于加热装置中
根据本发明的一些实施例，在该步骤将反应釜置于加热装置中以形成催化剂，加热装置可以为电热鼓风干燥箱，加热装置的加热温度可以为60-150℃。由此，可以通过溶剂热法将催化剂负载在发热载体上。
根据本发明的一些实施例，当步骤S33中的高压反应釜冷却至室温后，可以采用乙醇和超纯水的混合液超声清洗负载有催化剂的发热载体，随后在60℃下真空干燥12小时，最终即可得到负载催化剂的一体式VOCs降解催化剂。
在本发明的又一个方面，本发明提出了一种VOCs降解装置，参考图7，包括：石英管道200，石英管道200的管壁上设置有进气口211和出气口212，石英管道200的管道进口和管道出口均设有密封结构220，密封结构220上具有通孔；催化材料100，催化材料100为前述的催化材料，催化材料100位于石英管道200内部，催化材料100的长边与石英管道200的轴向平行设置，其中，沿石英管道200的轴向的催化材料100的两端分别通过通孔与外接电源的正负极相连。由此，该VOCs降解装置具有前述催化材料的全部特征及优点，在此不再赘述。总言之，该降解装置能够处理含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛、甲醛、甲烷、苯乙烯、乙苯、卤代烯烃、聚乙酸乙酯、聚氨酯类VOCs中的一种或几种的混合物，能够在5-20W的输入功率下实现流速为10-60mL min-1，浓度为100-5000ppm的VOCs的完全降解，避免了因设备组件加热和气体流动导致的热效率降低；单位质量的苯系VOCs降解所需能耗为0.5-2kWh g-1，远低于传统实验室反应器或生产实际场景中的降解能耗。此外，鉴于发热载体的快速升降温特性，可根据变化场景中VOCs浓度和种类实现所需输入功率的智能化控制。
根据本发明的一些实施例，沿石英管道200的轴向的催化材料100的两端可以分别通过电极夹110与外接电源的正负极相连，具体地，两端可以分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，以便在连接外接直流电源时热量能够集中于电阻较大的发热元件上。
根据本发明的一些实施例，降解装置的尺寸和形状不受特别限制，例如，石英管道的轴向长度可以为10-30cm，管壁厚度可以为1-2mm；截面可以为正方形，截面的边长范围可以为1-3cm，石英管道顶部焊接两根外径为6-10mm，壁厚为1-2mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进出口。具体地，降解装置可以为长15cm，截面为1*1cm方形的石英管道，其中石英管道顶部可以焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管分别作为VOCs气体的进口和出口。
根据本发明的一些实施例，密封结构不受特别限制，例如，密封结构可以为橡胶塞，橡胶塞与石英管之间可以涂抹真空硅脂作为填充剂，确保密封良好。橡胶塞的尺寸可以为：长2.5cm，两端尺寸分别为1.1*1.1cm和0.9*0.9cm的四棱柱形。密封结构上通孔的直径可以为1mm，从而便于将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。
根据本发明的一些实施例，进气口与出气口的开口位置不受特别限制，例如，沿石英管道的轴向，进气口与出气口之间的距离为a，石英管道的长度为b，a：b为(1：2)-(3：4)，当a：b为(1：2)-(3：4)时，VOCs在石英管道中的流动距离较长，流动时间较长，便于催化剂的充分降解。当a：b小于0.5时，VOCs在石英管道中流动距离较短，不足以与催化剂充分反应；当a：b大于0.75时，制备工艺难度较大，石英管道易发生破碎。
下面通过具体的实施例对本申请的方案进行说明，需要说明的是，下面的实施例仅用于说明本申请，而不应视为限定本申请的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
Pt团簇-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPt-CeO2(Pt质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待乙醇溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为甲苯气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例2
Pt团簇-CeO2催化剂喷涂于碳纤维毡发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPt-CeO2(Pt质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状碳纤维毡发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在碳纤维毡发热载体表面，待乙醇溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为甲苯气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mLmin-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例3
Pt团簇-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍铁合金发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPt-CeO2(Pt质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍铁合金体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在碳纤维毡发热载体表面，待乙醇溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为甲苯气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例4
泡沫镍发热载体上溶剂热生长Co3O4纳米线：
称取450mg六水合硝酸钴、150mg十六烷基三甲基溴化铵溶于30mL乙醇中，超声分散为稳定的前驱体溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体浸入上述前驱体溶液中，置于装有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，在120℃的电热鼓风干燥箱中保持8个小时。当高压釜冷却至室温后，用乙醇和超纯水的混合液超声清洗处理后的泡沫镍发热载体材料，然后在60℃下真空干燥12小时，得到泡沫镍发热载体上溶剂热生长Co3O4纳米线制备的整体式甲苯降解催化剂。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例5
泡沫镍发热载体上刷涂Pt团簇-Al2O3催化剂：
配置催化剂溶液A：称取200mgPt团簇-Al2O3(Pt质量分数约1wt.％)，将其溶于10mL乙醇中，充分超声分散制成成分稳定、粘度较高的催化剂溶液。将适量上述催化剂溶液A均匀刷涂于孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体上，并置于60℃的电热鼓风干燥箱中保温3h，使有机溶剂充分挥发。重复上述刷涂步骤10次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例6
Pd团簇-Co3O4催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mg市售的Pd团簇-Co3O4催化剂，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例7
AuPd团簇-Co3O4催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgAuPd-Co3O4催化剂，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍铁合金发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例8
Au颗粒-Mn2O3催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgAu颗粒-Mn2O3催化剂(Au质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例9
PdCo纳米颗粒-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPdCo纳米颗粒-CeO2催化剂(PdCo总质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍铁合金发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例10
Ru纳米颗粒-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgRu纳米颗粒-CeO2催化剂(Ru质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的氯苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例11
RuCo纳米颗粒-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgRuCo纳米颗粒-CeO2催化剂(RuCo总质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的氯苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例12
RuPt纳米颗粒-Co3O4催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgRuPt纳米颗粒-Co3O4催化剂(RuCo总质量分数约1wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～100mL min-1，浓度为1000～3000ppm的氯苯气体能够实现在5～20W的功率下完全降解。
实施例13
Ag纳米颗粒-Co3O4催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgAg纳米颗粒-Co3O4催化剂(Ag质量分数约2wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～60mL min-1，浓度为1000～2000ppm的丙酮气体能够实现在10～20W的功率下完全降解。
实施例14
Ag纳米团簇-TiO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgAg纳米团簇-TiO2催化剂(Ag质量分数约2wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～60mL min-1，浓度为1000～3000ppm的甲醛气体能够实现在3～10w的功率下完全降解。
实施例15
Pt单原子-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPt单原子-CeO2催化剂(Pt质量分数约0.5wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为S形螺旋往复结构，最小结构单元长度为1.5cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面直径为1.2cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入圆柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔与直流电源正负极相连接。该装置对于流速为30～60mL min-1，浓度为1000～3000ppm的苯气体能够实现在3～20W的功率下完全降解。
实施例16
Pt单原子-CeO2催化剂喷涂于泡沫镍发热载体：
配置催化剂溶液A：称取80mgPt单原子-CeO2催化剂(Pt质量分数约0.5wt.％)，将其溶于20mL乙醇中，充分超声分散制成稳定的催化剂溶液。将孔度为110ppi，长宽为12*1cm，厚度为2mm的条状泡沫镍发热载体置于100℃的电加热台上，保温10min，使其表面温度均匀。将催化剂溶液A置于喷枪储液器中，均匀喷涂在泡沫镍发热载体表面，待有机溶剂挥发后继续喷涂。重复以上喷涂步骤20次，得到涂覆均匀的催化剂涂层，其面密度为10mg cm-2。将发热载体折叠为规则的锯齿Z字形，最小结构单元长度为1.2cm，两端分别连接一根带鳄鱼夹的纯铜导线，记为元件B；选择长度为15cm，截面为1*1cm方形的石英管，石英管顶部焊接两根外径为8mm，壁厚为1mm的圆柱形石英管作为VOCs气体的进口和出口，记为装置C。将元件B置于装置C中，两端塞入四棱柱形橡胶塞，确保密封良好；在两端的密封胶塞中心钻直径为1mm的通孔，将铜质导线的两端穿过通孔，得到规模化集成型甲苯催化降解装置D。将10个上述装置D的两端导线分布并联连接于直流电源的正负极，并将装置的进气口分别与一浓度为5000～10000ppm的高浓度甲苯污染气体源连接。该装置对于流速为30～60mLmin-1，浓度为5000～10000ppm的苯气体能够实现在20～50W的功率下完全降解。
除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。在本发明中，无论是否使用“大约”或“约”等字眼，所有在此公开了的数字均为近似值。每一个数字的数值有可能会出现10％以下的差异或者本领域人员认为的合理的差异，如1％、2％、3％、4％或5％的差异。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种VOCs降解装置，其特征在于，包括：
石英管道，所述石英管道的管壁上设置有进气口和出气口，所述石英管道的管道进口和管道出口均设有密封结构，所述密封结构上具有通孔；
催化材料，所述催化材料包括：
发热载体，所述发热载体为泡沫镍或泡沫镍铁合金；
催化剂，所述催化剂负载在所述发热载体上，
其中，所述发热载体具有折叠结构，所述折叠结构为沿所述石英管道的轴向方向折叠，所述折叠结构的弯折处的夹角为20-160度，所述折叠结构具有的结构重复单元的数量为10-20个，所述发热载体的长宽比不小于10；所述发热载体的孔度为60-110ppi；所述发热载体的比热容不大于0.5J/g·℃；发热载体的导热系数不小于15W/m · K；
所述催化材料位于所述石英管道内部，所述催化材料的长边与所述石英管道的轴向平行设置，催化材料的催化剂面密度为5~10mg·cm-2；
其中，沿所述石英管道的轴向的所述催化材料的两端分别通过所述通孔与外接电源的正负极相连。
2.根据权利要求1所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述催化剂包括贵金属和过渡金属氧化物中的至少之一。
3.根据权利要求1所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述催化材料的制备包括：
提供发热载体；
在所述发热载体的表面形成催化剂，
其中，在所述提供发热载体之前，或在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂之后，进一步包括：令所述发热载体具有折叠结构。
4.根据权利要求3所述的VOCs降解装置，其特征在于，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：
步骤S11：将所述催化剂溶解于有机溶剂以形成催化剂溶液；
步骤S12：将所述发热载体置于加热台表面，其中，所述加热台的设定温度与所述有机溶剂的沸点的差值不小于10℃，且不大于50℃；
步骤S13：将所述催化剂溶液喷涂在所述发热载体的表面。
5.根据权利要求4所述的VOCs降解装置，其特征在于，重复进行所述步骤S13，所述步骤S13的重复次数为10-20次。
6.根据权利要求4所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述催化剂溶液的质量浓度为5~10mg/mL。
7.根据权利要求3所述的VOCs降解装置，其特征在于，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：
步骤S21：将所述催化剂溶解于有机溶剂以形成催化剂溶液；
步骤S22：将所述催化剂溶液刷涂在所述发热载体的表面；
步骤S23：将所述步骤S22中的所述发热载体置于加热装置中，所述加热装置的加热温度为60-80℃。
8.根据权利要求7所述的VOCs降解装置，其特征在于，依次重复进行所述步骤S22和所述步骤S23，所述步骤S22和所述步骤S23的重复次数相同，所述重复次数为5-10次。
9.根据权利要求7所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述催化剂溶液的质量浓度为30-50mg/mL。
10.根据权利要求3所述的VOCs降解装置，其特征在于，在所述发热载体的所述表面形成所述催化剂进一步包括：
步骤S31：将前驱体和掺杂剂溶解于有机溶剂以形成前驱体溶液；
步骤S32：将所述发热载体放入反应釜中，并加入所述前驱体溶液；
步骤S33：将所述反应釜置于加热装置中以形成所述催化剂，所述加热装置的加热温度为60-150℃。
11.根据权利要求10所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述前驱体溶液中所述前驱体的物质的量浓度为0.03-0.07mol/L，所述前驱体溶液中所述掺杂剂的浓度为0.1-0.4mol/L。
12.根据权利要求10所述的VOCs降解装置，其特征在于，所述前驱体包括六水合硝酸钴和六水合硝酸铈中的至少之一，所述掺杂剂包括六亚甲基四胺、尿素、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵和氟化铵中的至少之一。
13.根据权利要求1所述的VOCs降解装置，其特征在于，沿所述石英管道的轴向，所述进气口与所述出气口之间的距离为a，所述石英管道的长度为b，a：b为（1：2）-（3：4）。
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Preparation of nickel-foam-supported Pd/NiO monolithic catalyst and construction of novel electric heating reactor for catalytic combustion of VOCs;Xiao Chen et al.;《Applied Catalysis A, General》;20200919;第607卷;第2页第2.2节 *
Xiao Chen et al..Preparation of nickel-foam-supported Pd/NiO monolithic catalyst and construction of novel electric heating reactor for catalytic combustion of VOCs.《Applied Catalysis A, General》.2020,第607卷第2页第2.2节. *

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