汽车内饰的气味性是一种感官反映，大部分消费者都能直接识别，气味坏的车辆会直接打消消费者的购买欲望。气味是由多种挥发性有机物散发的气味混合而成，气味的浓烈程度与挥发性有机物的浓度大小没有确切的比例关系。基于上述原因，无论是国外品牌、国内合资品牌与自主品牌的汽车制造商都在着力对气味性进行检测控制。 因此汽车异味作为汽车质量的一部分，也已经得到越来越多消费者的关注。在汽车这个相对密闭的狭小空间里，存在着很多可能散发出刺鼻气味的载体，例如座椅中的皮革以及发泡海绵，仪表板、以及生产过程中要大量使用的各种粘结剂，这些载体中可能危害身体健康的气体最常见的是甲醛、苯等有机物，这些均会对身体产生负面影响，能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统及消化系统功能，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应由于纳米TiO2光催化氧化降解有机物的效率高，且TiO2本身为惰性、无毒化合物，不造成二次污染，降解反应在常温常压下进行等特点，纳米TiO2光催化降解有机污染物受到了广泛重视，对一些难降解有机污染物的降解也取得了令人满意的效果。本文进行了纳米TiO2光催化降解汽车内饰皮革中甲醛的研究，并讨论了催化剂用量、起始pH值、反应液初始浓度、紫外灯功率、氧化剂和超声波等对催化降解的影响[1]。
1 实验部分
1.1 药品和试剂
纳米TiO2购于德国Degussa公司（70%锐钛型，30%金红石型），平均粒径为21nm，比表面积为50±15m2/g。实验中用到的试剂：酒石酸锑钾[KSbC4H4O7.1/2H2O]、抗坏血酸、钼酸铵[(NH4)6Mo7O24.4H2O]、硫酸、NaOH均为优级纯。汽车内饰材料取自废弃轿车内饰皮革材料。
1.2 光降解实验
光降解实验在XPA-Ⅱ型光化学反应器（南京胥江机电厂）上完成，中心光源为300W或500W中压汞灯，特征波长为365nm。
将一定量的TiO2催化剂和一定浓度的乙醇溶解汽车内饰皮革等溶液加入反应器中，超声分散10 min后，将反应器放入25±1℃恒温水浴中，搅拌并通入空气（气体流量为400ml/min），待催化剂和反应液充分混合后开启500W紫外灯并计时，每隔一定时间取样，用0.22μm滤膜过滤，测定滤液的pH值及滤液中甲醛浓度。实验中，在其它条件不变的条件下，通过分别改变催化剂浓度（0-1.0g/L）、溶液初始pH（2-11.05）、紫外灯功率（300W和500W）等，研究了以上因素对光催化降解的影响。实验中还分别研究了实验体系中H2O2和K2S2O8两种氧化剂的存在对光催化降解的影响以及超声化学与光催化降解的协同作用。在超声化学与光催化降解的协同作用研究中，将16W、波长为253.5nm的紫外灯管置入冷阱中，然后将该装置以及超声波探头（探头为1Cr18Ni9Ti不锈钢，变幅杆长120cm，频率为22kHz，功率为800W）垂直放入装有500mL 甲醛溶液（0.39´10-4 mol/L）的800 mL玻璃杯中，超声波探头浸入液面下5cm。在通入空气的条件下（空气流速400ml/min），开启超声探头和紫外灯，并开始计时，反应90 min后停止实验，测定甲醛的浓度。
1.3 分析方法
pH用FE28酸度计计(梅特勒-托利多仪器有限公司)测定，甲醛浓度用UV1800紫外可见分光光度计（日本岛津）测定。甲醛降解率定义为：
式中C0为甲醛初始浓度，Ct为反应时间t时甲醛的浓度。
2 结果与讨论
2.1 催化剂浓度的影响
500W紫外光照射下，120 min内TiO2催化剂浓度对甲醛光催化降解的影响，单独使用紫外光只有3.22%的甲醛降解；当有TiO2催化剂存在时，甲醛的降解率明显增大。120 min内，当TiO2催化剂用量从0增加到0.6g/L时，甲醛的降解率增加，且在TiO2为0.6g/L时，降解率达最大值（80.15%）。但当TiO2催化剂量继续增加时，降解效率反而降低，这是因为当反应体系中TiO2悬浮颗粒增加到一定程度时，TiO2颗粒对光的屏蔽作用使得催化剂的光利用率降低所致[2]。因此，在后续实验中TiO2催化剂的浓度均为0.6g/L。
2.2 反应液初始pH值的影响
甲醛初始浓度为1.96×10-4mol/L，60 min内反应液初始pH值对光催化的影响。60min内，pH = 2.04、6.00和11.0时， 甲醛的降解率分别为10.75%，36.73%和79.08%，表明甲醛的降解率随pH值的升高而明显增加。 pH值测定结果表明，酸性条件下，溶液的pH由降解前的2.04降为降解后的1.97；近中性条件下，溶液的pH由降解前的6.00降为降解后3.17；碱性条件下，溶液的pH由降解前的11.05大幅度降低到4.35，即从降解前的碱性溶液变为降解后的酸性溶液[3]。这是因为甲醛的降解过程中，有机磷氧化产生磷酸，有机硫产生硫酸，以及有机氮经NH4+进一步氧化为NO3-。在酸性条件下，氧化物主要为光致空穴，其氧化能力比羟基自由基小，所以在酸性条件下TiO2的氧化能力比碱性条件下的低。
另外，过程中发现甲醛初始浓度、紫外灯功率、氧化剂对对该试验均有影响，另外UV/US协同作用在降解甲醛时存在明显的协同作用。
3 结语
本实验研究了多种影响因素下汽车内饰皮革中甲醛的光催化过程，成功地将甲醛在25.0±1.0℃下、160分钟内降解完全。并发现催化剂用量有最优值；甲醛水溶液的光催化降解率碎起始pH值的增大而增大；降解率随反应物浓度增大而降低；氧化剂能极大地提高降解率，但浓度过高也能起清除自由基的作用；在超声波和光催化的协同作用下，甲醛的光催化降解率超过单纯超声波和光催化的降解效果。
[1] 颜秀茹，宋宽秀. TiO2/SO2的制备及其光催化降解敌敌畏[J].应用化学，1999，16（4）：94-96
[2] 宋宽秀，颜秀茹. 2,2-二氯乙烯基二甲基磷酸酯在TiO2/H2O界面上的光催化降解 [J].环境污染与防治，1999，21（5）：5-8
[3] 黄婉霞，孙作凤，吴建春等.纳米二氧化钛光催化作用讲解甲醛的研究[J].稀有金属，2005,29（1）:34-38
