Studie zur Synthese und ModifikationCeroxid-Nanomaterialien
Die Synthese vonCeroxid-Nanomaterialienumfasst Fällung, Kopräzipitation, Hydrothermie, mechanische Synthese, Verbrennungssynthese, Sol-Gel, Mikrolotion und Pyrolyse, wobei die Hauptsynthesemethoden Fällung und Hydrothermie sind.Die hydrothermale Methode gilt als die einfachste, wirtschaftlichste und additivfreie Methode.Die größte Herausforderung der hydrothermischen Methode besteht in der Kontrolle der nanoskaligen Morphologie, die eine sorgfältige Anpassung zur Kontrolle ihrer Eigenschaften erfordert.
Die Modifikation vonCeroxidkann durch verschiedene Methoden verbessert werden: (1) Dotieren anderer Metallionen mit niedrigeren Preisen oder kleineren Größen im Ceroxidgitter.Diese Methode kann nicht nur die Leistung der beteiligten Metalloxide verbessern, sondern auch neue stabile Materialien mit neuen physikalischen und chemischen Eigenschaften bilden.(2) Zeroxidieren Sie Ceroxid oder seine dotierten Analoga auf geeigneten Trägermaterialien wie Aktivkohle, Graphen usw.Ceroxidkann auch als Träger zum Dispergieren von Metallen wie Gold, Platin und Palladium dienen.Bei der Modifikation von Materialien auf Cerdioxidbasis werden hauptsächlich Übergangsmetalle, seltene Alkali-/Erdalkalimetalle, Seltenerdmetalle und Edelmetalle verwendet, die eine bessere Aktivität und thermische Stabilität aufweisen.
Anwendung vonCeroxidund Verbundkatalysatoren
1, Die Anwendung verschiedener Morphologien von Ceroxid
Laura et al.berichteten über die Bestimmung von drei Arten von Ceroxid-Morphologie-Phasendiagrammen, die die Auswirkungen der Alkalikonzentration und der hydrothermischen Behandlungstemperatur auf das Endergebnis in Beziehung setzenCeO2Nanostrukturmorphologie.Die Ergebnisse zeigen, dass die katalytische Aktivität in direktem Zusammenhang mit dem Ce3+/Ce4+-Verhältnis und der Sauerstoffleerstellenkonzentration an der Oberfläche steht.Wei et al.synthetisierte drei Pt/CeO2Katalysatoren mit unterschiedlichen Trägermorphologien (stabförmig (CeO2-R), kubisch (CeO2-C) und oktaedrisch (CeO2-O), die sich besonders für die katalytische Niedertemperaturoxidation von C2H4 eignen.Bian et al.eine Reihe von vorbereitetCeO2-Nanomaterialienmit stabförmiger, kubischer, körniger und oktaedrischer Morphologie und fanden heraus, dass Katalysatoren geladen wurdenCeO2-Nanopartikel(5Ni/NPs) zeigten eine viel höhere katalytische Aktivität und bessere Stabilität als Katalysatoren mit anderen Formen vonCeO2Unterstützung.
2. Katalytischer Abbau von Schadstoffen im Wasser
Ceroxidgilt als wirksamer Ozonoxidationskatalysator zur Entfernung ausgewählter organischer Verbindungen.Xiao et al.fanden heraus, dass Pt-Nanopartikel in engem Kontakt stehenCeO2auf der Katalysatoroberfläche und gehen starke Wechselwirkungen ein, wodurch die Ozonabbauaktivität verbessert und reaktivere Sauerstoffspezies erzeugt werden, die zur Oxidation von Toluol beitragen.Zhang Lanhe und andere bereiteten sich dotiert vorCeO2/Al2O3-Katalysatoren.Dotierte Metalloxide bieten einen Reaktionsraum für die Reaktion zwischen organischen Verbindungen und O3, was zu einer höheren katalytischen Leistung führtCeO2/Al2O3 und eine Zunahme der aktiven Stellen auf der Katalysatoroberfläche
Daher haben viele Studien dies gezeigtCeroxidVerbundkatalysatoren können nicht nur den Abbau widerspenstiger organischer Mikroschadstoffe im Bereich der katalytischen Ozonbehandlung von Abwasser fördern, sondern auch hemmende Wirkungen auf das während des Ozonkatalyseprozesses erzeugte Bromat haben.Sie haben breite Anwendungsaussichten in der Ozonwasseraufbereitung.
3, Katalytischer Abbau flüchtiger organischer Verbindungen
CeO2, als typisches Seltenerdoxid, wurde aufgrund seiner hohen Sauerstoffspeicherkapazität in der Mehrphasenkatalyse untersucht.
Wang et al.synthetisierten mithilfe einer hydrothermischen Methode ein Ce-Mn-Mischoxid mit stäbchenförmiger Morphologie (Ce/Mn-Molverhältnis 3:7).In das wurden Mn-Ionen dotiertCeO2Gerüst, um Ce zu ersetzen, wodurch die Konzentration von Sauerstoffleerstellen erhöht wird.Da Ce4+ durch Mn-Ionen ersetzt wird, entstehen mehr Sauerstofffehlstellen, was der Grund für seine höhere Aktivität ist.Du et al.synthetisierten Mn-Ce-Oxidkatalysatoren mithilfe einer neuen Methode, die Redoxfällung und hydrothermale Methoden kombinierte.Sie fanden heraus, dass das Verhältnis von Mangan undCerspielten eine entscheidende Rolle bei der Bildung des Katalysators und beeinflussten dessen Leistung und katalytische Aktivität erheblich.Cerin ManganCeroxidspielt eine entscheidende Rolle bei der Adsorption von Toluol, und Mangan spielt nachweislich eine entscheidende Rolle bei der Oxidation von Toluol.Die Koordination zwischen Mangan und Cer verbessert den katalytischen Reaktionsprozess.
4.Photokatalysator
Sun et al.Ce Pr Fe-0 @ C wurde erfolgreich mit der Co-Fällungsmethode hergestellt.Der spezifische Mechanismus besteht darin, dass die Dotierungsmenge von Pr, Fe und C eine wichtige Rolle bei der photokatalytischen Aktivität spielt.Einbringen einer geeigneten Menge Pr, Fe und C inCeO2kann die photokatalytische Effizienz der erhaltenen Probe erheblich verbessern, da sie eine bessere Adsorption von Schadstoffen, eine effektivere Absorption von sichtbarem Licht, eine höhere Bildungsrate von Kohlenstoffbändern und mehr Sauerstoffleerstellen aufweist.Die erhöhte photokatalytische Aktivität vonCeO2-GO-Nanokomposite, hergestellt von Ganesan et al.wird auf eine vergrößerte Oberfläche, Absorptionsintensität, eine schmale Bandlücke und Oberflächen-Photoreaktionseffekte zurückgeführt.Liu et al.fanden heraus, dass der Ce/CoWO4-Verbundkatalysator ein hocheffizienter Photokatalysator mit potenziellem Anwendungswert ist.Petrovic et al.vorbereitetCeO2Katalysatoren unter Verwendung eines Konstantstrom-Elektroabscheidungsverfahrens und modifizierten sie mit nicht-thermischem, atmosphärischem, pulsierendem Koronaplasma.Sowohl plasmamodifizierte als auch unmodifizierte Materialien weisen sowohl bei Plasma- als auch bei photokatalytischen Abbauprozessen eine gute katalytische Fähigkeit auf.
Abschluss
In diesem Artikel wird der Einfluss von Synthesemethoden untersuchtCeroxidzur Partikelmorphologie, zur Rolle der Morphologie auf Oberflächeneigenschaften und katalytische Aktivität sowie zum synergistischen Effekt und der Anwendung dazwischenCeroxidund Dotierstoffe und Träger.Obwohl Katalysatoren auf Ceroxidbasis umfassend untersucht und im Bereich der Katalyse eingesetzt wurden und erhebliche Fortschritte bei der Lösung von Umweltproblemen wie der Wasseraufbereitung gemacht haben, gibt es immer noch viele praktische Probleme, wie z. B. unklarCeroxidMorphologie und Beladungsmechanismus von Cer-Trägerkatalysatoren.Es bedarf weiterer Forschung zur Synthesemethode von Katalysatoren, zur Verbesserung des synergistischen Effekts zwischen Komponenten und zur Untersuchung des katalytischen Mechanismus verschiedener Ladungen.
Zeitschriftenautor
Shandong Ceramics 2023 Ausgabe 2: 64-73
Autoren: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng usw
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 29. November 2023