CEO2estas grava ero de raraj teraj materialoj. LaMalofta Tera Elemento cerioHavas unikan eksteran elektronikan strukturon - 4F15D16S2. Ĝia speciala 4F -tavolo povas efike stoki kaj liberigi elektronojn, igante cerium jonojn konduti en la+3 valenta stato kaj+4 valencia stato. Tial, CEO2 -materialoj havas pli da oksigenaj truoj, kaj havas bonegan kapablon stoki kaj liberigi oksigenon. La reciproka konvertiĝo de Ce (III) kaj CE (IV) ankaŭ dotas CEO2-materialojn CEO2 kun unikaj oksid-reduktaj katalizaj kapabloj. Kompare kun pograndaj materialoj, Nano CEO2, kiel nova tipo de neorganika materialo, ricevis ĝeneraligitan atenton pro sia alta specifa surfaco, bonega oksigena stokado kaj liberiga kapablo, oksigena jona konduktiveco, redox-rendimento kaj alta temperaturo rapida oksigena vaka difuza kapablo. Nuntempe ekzistas multaj esploraj raportoj kaj rilataj aplikoj uzantaj Nano CEO2 kiel katalizilojn, katalizajn portantojn aŭ aldonaĵojn, aktivajn komponentojn kaj adsorbantojn.
1. Prepara metodo de nanometroCerium -rusto
Nuntempe, la komunaj preparaj metodoj por nano -ceria inkluzivas ĉefe kemian metodon kaj fizikan metodon. Laŭ malsamaj kemiaj metodoj, kemiaj metodoj povas esti dividitaj en precipita metodo, hidrotermala metodo, solvoterma metodo, solg -metodo, mikroemulsia metodo kaj elektrodepozicia metodo; La fizika metodo estas ĉefe la muelanta metodo.
1.1 Muelanta Metodo
La muelanta metodo por prepari nano -ceria ĝenerale uzas sablan mueladon, kiu havas la avantaĝojn de malalta kosto, media amikeco, rapida pretiga rapideco kaj forta pretiga kapablo. Ĝi estas nuntempe la plej grava pretiga metodo en la nano -ceria industrio. Ekzemple, la preparado de nano-cerium-rusto-polura pulvoro ĝenerale adoptas kombinaĵon de kalcinado kaj sablo-muelado, kaj la krudmaterialoj de cerium-bazitaj denitrataj kataliziloj ankaŭ estas miksitaj por antaŭtraktado aŭ traktado post kalcinado per sablo-muelado. Uzante malsamajn partiklajn grandecajn muelajn rilatojn, nano -ceria kun D50, kiuj iras de dekoj ĝis centoj da nanometroj, povas esti akiritaj per alĝustigo.
1.2 precipita metodo
La precipita metodo rilatas al la metodo por prepari solidan pulvoron per precipitaĵo, disiĝo, lavado, sekigado kaj kalcinado de krudaj materialoj solvitaj en taŭgaj solviloj. La precipita metodo estas vaste uzata en la preparado de raraj Tero kaj dopitaj nanomaterialoj, kun avantaĝoj kiel simpla preparprocezo, alta efikeco kaj malalta kosto. Ĝi estas ofte uzata metodo por preparado de nano -ceria kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj en industrio. Ĉi tiu metodo povas prepari nano -ceriojn kun malsama morfologio kaj partikla grandeco ŝanĝante la precipita temperaturo, materiala koncentriĝo, pH -valoro, precipita rapideco, agitada rapideco, ŝablono, ktp. Oftaj metodoj dependas de la precipitaĵo de ceriaj jonoj de amonia generita de urea dekomponaĵo kaj la preparado de nano ceria mikrofoshers iShfers. Alternative, cerio -jonoj povas esti precipititaj de OH - generitaj el la hidrolizo de natria citrato, kaj poste inkubitaj kaj kalcinitaj por prepari flakon kiel nano -ceria mikrosferoj.
1.3 Hidrotermaj kaj solvotermaj metodoj
Ĉi tiuj du metodoj rilatas al la metodo por prepari produktojn per alta temperaturo kaj altprema reago ĉe kritika temperaturo en fermita sistemo. Kiam la reaga solvilo estas akvo, ĝi nomiĝas hidrotermika metodo. Responde, kiam la reaga solvilo estas organika solvilo, ĝi estas nomata solvoterma metodo. La sintezitaj nano -eroj havas altan purecon, bonan disvastiĝon kaj unuformajn erojn, precipe la nano -pulvojn kun malsamaj morfologioj aŭ elmontritaj specialaj kristalaj vizaĝoj. Dissolvu cerian kloridon en distilita akvo, miksu kaj aldonu solvon de natria hidroksido. Reagi hidrotermal ĉe 170 ℃ dum 12 horoj por prepari nanorodojn de cerio -oksido kun elmontritaj (111) kaj (110) kristalaj ebenoj. Alĝustigante la reagajn kondiĉojn, la proporcio de (110) kristalaj ebenoj en la elmontritaj kristalaj ebenoj povas esti pliigita, plue plibonigante sian katalizan agadon. Alĝustigi la reagan solvon kaj surfacajn ligandojn ankaŭ povas produkti nano -ceriajn erojn kun speciala hidrofilikeco aŭ lipofileco. Ekzemple, aldoni acetatajn jonojn al la akva fazo povas prepari monodispersajn hidrofilajn ceriajn oksidajn nanopartikojn en akvo. Elektante nepolusan solvilon kaj enkondukante oleikan acidon kiel ligandon dum la reago, monodispersaj lipofilaj ceriaj nanopartikloj povas esti preparitaj en nepolusaj organikaj solviloj. (Vidu Figuron 1)
Figuro 1 Monodispersa sfera nano ceria kaj vergoforma nano ceria
1.4 Sol Gel -metodo
La Sol Gel -metodo estas metodo, kiu uzas iujn aŭ plurajn komponaĵojn kiel pionirojn, faras kemiajn reagojn kiel hidrolizo en la likva fazo por formi SOL, kaj tiam formas ĝelon post maljuniĝo, kaj fine sekiĝas kaj kalcinoj por prepari ultrafinajn pulvojn. Ĉi tiu metodo estas aparte taŭga por prepari tre disvastigitajn mult-komponentajn nano-ceriajn kunmetitajn nanomaterialojn, kiel cerium-fero, cerio-titanio, cerio-zirkonio kaj aliaj kunmetitaj nano-oksidoj, kiuj estis raportitaj en multaj raportoj.
1.5 Aliaj metodoj
Krom ĉi-supraj metodoj, ekzistas ankaŭ mikro-locia metodo, mikroonda sinteza metodo, elektrodepozicia metodo, metodo de brulado de plasma flamo, metodo de elektroliza membrano de jono-interŝanĝo kaj multaj aliaj metodoj. Ĉi tiuj metodoj havas grandan signifon por la esplorado kaj apliko de nano -ceria.
Apliko de 2-nanometra cerium-rusto en akva kuracado
Cerium estas la plej abunda elemento inter maloftaj teraj elementoj, kun malaltaj prezoj kaj larĝaj aplikoj. Nanometraj cerioj kaj ĝiaj komponaĵoj altiris multan atenton en la kampo de akvokuracado pro sia alta specifa surfaco, alta kataliza agado kaj bonega struktura stabileco.
2.1 Apliko deNano cerium -rustoen akvokuracado per adsorbado -metodo
En la lastaj jaroj, kun la disvolviĝo de industrioj kiel la elektronika industrio, granda kvanto da akvobaraĵoj enhavantaj poluantojn kiel pezaj metalaj jonoj kaj fluoraj jonoj estis malŝarĝita. Eĉ ĉe spuroj -koncentriĝoj, ĝi povas kaŭzi gravan damaĝon al akvaj organismoj kaj la homa vivmedio. Ofte uzataj metodoj inkluzivas oksidadon, flotadon, inversan osmozon, adsorbadon, nanofiltradon, biosorbadon, ktp. Inter ili, adsorbado -teknologio ofte estas adoptita pro ĝia simpla operacio, malalta kosto kaj alta traktado. Nano CEO2 -materialoj havas altan specifan surfacan areon kaj altan surfacan agadon kiel adsorbantoj, kaj estis multaj raportoj pri la sintezo de pora nano CEO2 kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj kun malsamaj morfologioj por adsorbi kaj forigi malutilajn jonojn el akvo.
Esploro montris, ke nano -ceria havas fortan adsorban kapablon por F - en akvo sub malfortaj acidaj kondiĉoj. En solvo kun komenca koncentriĝo de F - de 100mg/L kaj pH = 5-6, la adsorbado -kapablo por F - estas 23mg/g, kaj la foriga indico de F - estas 85,6%. Post ŝarĝo de ĝi sur poliacrilan acidan rezinan pilkon (ŝarĝa kvanto: 0,25g/g), la foriga kapablo de F - povas atingi pli ol 99% dum traktado de egala volumo de 100mg/L de F - akva solvo; Kiam prilaboras 120 fojojn la volumo, pli ol 90% de F - povas esti forigitaj. Se uzite por adsorbi fosfaton kaj iodaton, la adsorbado -kapablo povas atingi pli ol 100mg/g sub la responda optimuma adsorbado -stato. La uzata materialo povas esti reuzita post simpla desorbado kaj neŭtraliga traktado, kiu havas altajn ekonomiajn avantaĝojn.
Estas multaj studoj pri adsorbado kaj kuracado de toksaj pezaj metaloj kiel arseniko, kromo, kadmio, kaj plumbo uzante nano -ceria kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj. La optimuma adsorbado -pH varias por pezaj metalaj jonoj kun malsamaj valencaj statoj. Ekzemple, la malforta alkala kondiĉo kun neŭtrala fleksio havas la plej bonan adsorban staton por AS (III), dum la optimuma adsorbado -stato por AS (V) estas atingita en malfortaj acidaj kondiĉoj, kie la adsorbado povas atingi pli ol 110mg/g en ambaŭ kondiĉoj. Entute, la optimumigita sintezo de nano -ceria kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj povas atingi altajn adsorbadojn kaj forigajn indicojn por diversaj pezaj metalaj jonoj super larĝa pH -gamo.
Aliflanke, nanomaterialoj bazitaj sur rusto de rusto ankaŭ havas elstaran agadon en adsorbado de organikoj en akva akvo, kiel acida oranĝo, rodamino B, kongo ruĝa, ktp. Ekzemple, en ekzistantaj raportitaj kazoj, nano ceria poraj sferoj preparitaj de elektrokemiaj metodoj havas remalkavon de la remalkalkulado de ordono de ordono de remodo de ordono de ordono de remodo de ordono de ordono de ordono de ordono de ordono de ordono de ordono de ordono de ordono de remaligado de ordono de ordono 942.7mg/g en 60 minutoj.
2.2 Apliko de nano -ceria en altnivela oksidiga procezo
Altnivela oksidiga procezo (AOPS mallonge) estas proponita por plibonigi la ekzistantan anhidran traktadon. Altnivela oksidiga procezo, ankaŭ konata kiel profunda oksidiga teknologio, estas karakterizita per la produktado de hidroksil -radikalo (· OH), superoksida radikalo (· O2 -), ununura oksigeno, ktp kun forta oksidiga kapablo. La reagaj kondiĉoj de alta temperaturo kaj premo, elektro, sono, malpeza irradiado, katalizilo, ktp. Laŭ la malsamaj manieroj generi liberajn radikalojn kaj reagajn kondiĉojn, ili povas esti dividitaj en fotokemian oksidadon, katalizan malsekan oksidadon, oksidadon de sonokemio, oxidigo de ozonoj, figuro 2).
Figuro 2 Klasifiko kaj teknologia kombinaĵo de altnivela oksidiga procezo
Nano ceriaestas heterogena katalizilo ofte uzata en progresinta oksidiga procezo. Pro la rapida konvertiĝo inter Ce3+kaj Ce4+kaj la rapida oksidado-redukta efiko provokita de oksigena absorbo kaj liberigo, nano-ceria havas bonan katalizan kapablon. Se uzata kiel kataliza iniciatinto, ĝi ankaŭ povas efike plibonigi katalizan kapablon kaj stabilecon. Kiam nano ceria kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj estas uzataj kiel kataliziloj, la katalizaj ecoj multe varias kun la morfologio, partikla grandeco kaj elmontritaj kristalaj ebenoj, kiuj estas ŝlosilaj faktoroj influantaj ilian agadon kaj aplikon. Oni ĝenerale kredas, ke ju pli malgrandaj estas la eroj kaj ju pli granda estas la specifa surfaco, des pli responda aktiva loko, kaj des pli forta estas la kataliza kapablo. La kataliza kapablo de la elmontrita kristala surfaco, de forta ĝis malforta, estas en la ordo de (100) kristala surfaco> (110) kristala surfaco> (111) kristala surfaco, kaj la responda stabileco estas kontraŭa.
Cerium -rusto estas duonkondukta materialo. Kiam nanometra cerio -rusto estas irradiata de fotonoj kun energio pli alta ol la bando -interspaco, la valencaj bando -elektronoj estas ekscititaj, kaj la transira rekombina konduto okazas. Ĉi tiu konduto antaŭenigos la konvertiĝan indicon de Ce3+kaj Ce4+, rezultigante fortan fotokatalitan agadon de nano -ceria. Fotokatalizo povas atingi rektan degeneron de organika materio sen malĉefa poluado, do ĝia apliko estas la plej studita teknologio en la kampo de Nano Ceria en AOPS. Nuntempe, la ĉefa fokuso estas sur la kataliza degrada traktado de azo -tinkturfarboj, fenolo, klorobenzeno kaj farmacia akva akvo uzante katalizilojn kun malsamaj morfologioj kaj kunmetitaj komponaĵoj. Laŭ la raporto, sub la optimumigita kataliza sinteza metodo kaj katalizaj modelaj kondiĉoj, la degenera kapablo de ĉi tiuj substancoj ĝenerale povas atingi pli ol 80%, kaj la foriga kapablo de totala organika karbono (TOC) povas atingi pli ol 40%.
Katalizo de nano cerium -rusto por la degenero de organikaj poluantoj kiel ozono kaj hidrogena peroksido estas alia vaste studita teknologio. Simile al fotokatalizo, ĝi ankaŭ fokusas pri la kapablo de nano -ceria kun malsamaj morfologioj aŭ kristalaj ebenoj kaj malsamaj cerium -bazitaj kunmetitaj katalizaj oksidantoj por oksidi kaj degradi organikajn poluantojn. En tiaj reagoj, kataliziloj povas katalizi la generacion de granda nombro da aktivaj radikaloj el ozono aŭ hidrogena peroksido, kiuj atakas organikajn poluantojn kaj atingas pli efikajn oksidajn degradajn kapablojn. Pro la enkonduko de oksidantoj en la reago, la kapablo forigi organikajn komponaĵojn tre plibonigas. En plej multaj reagoj, la fina foriga indico de la cela substanco povas atingi aŭ alproksimiĝi al 100%, kaj la TOC -foriga indico ankaŭ estas pli alta.
En la elektrokatalitika progresinta oksidiga metodo, la ecoj de la anodo -materialo kun alta oksigena evoluo superpotencial determinas la selektivecon de la elektrokatalitika progresinta oksidiga metodo por trakti organikajn poluantojn. La katodmaterialo estas grava faktoro determinanta la produktadon de H2O2, kaj la produktado de H2O2 determinas la efikecon de la elektrokatalitika progresinta oksidiga metodo por trakti organikajn poluantojn. La studo pri modifo de elektroda materialo uzanta nano -ceria ricevis ĝeneraligitan atenton kaj enlande kaj internacie. Esploristoj ĉefe enkondukas nano -cerian ruston kaj ĝiajn kunmetitajn materialojn per malsamaj kemiaj metodoj por modifi malsamajn elektrodajn materialojn, plibonigi sian elektrokemian agadon kaj tiel pliigi elektrokatalitan agadon kaj finan forigan indicon.
Mikroondoj kaj ultrasono ofte estas gravaj helpaj mezuroj por ĉi -supraj katalizaj modeloj. Prenante ultrasonan helpon kiel ekzemplon, uzante vibrajn sonajn ondojn kun frekvencoj pli altaj ol 25kHz por dua, milionoj da ekstreme malgrandaj bobeloj estas generitaj en solvo formulita kun speciale desegnita puriga agento. Ĉi tiuj malgrandaj bobeloj, dum rapida kunpremo kaj ekspansio, konstante produktas bobelan implosion, permesante al materialoj rapide interŝanĝi kaj disvastigi sur la kataliza surfaco, ofte eksponente plibonigante katalizan efikecon.
3 Konkludo
Nano -ceria kaj ĝiaj kunmetitaj materialoj povas efike trakti jonojn kaj organikajn poluantojn en akvo, kaj havas gravan aplikan potencialon en estontaj akvaj kuracaj kampoj. Tamen plej multaj esploroj ankoraŭ estas en la laboratoria stadio, kaj por atingi rapidan aplikon en akvokuracado en la estonteco, la sekvaj aferoj ankoraŭ devas esti urĝe traktataj:
(1) la relative alta prepara kosto de nanoCEO2Bazitaj materialoj restas grava faktoro en la granda plimulto de iliaj aplikoj en akvokuracado, kiuj ankoraŭ estas en la laboratoria esplora stadio. Esplori malmultekostajn, simplajn kaj efikajn preparajn metodojn, kiuj povas reguligi la morfologion kaj grandecon de Nano CEO2-bazitaj materialoj, estas ankoraŭ fokuso de esplorado.
(2) Pro la malgranda partikla grandeco de Nano CEO2 -bazitaj materialoj, la reciklado kaj regenerado -problemoj post uzo ankaŭ estas gravaj faktoroj limigantaj sian aplikon. La kunmetaĵo de ĝi kun rezinaj materialoj aŭ magnetaj materialoj estos ŝlosila esplora direkto por ĝia materialo -preparado kaj reciklado -teknologio.
(3) La disvolviĝo de komuna procezo inter Nano CEO2 -bazita materiala akva traktado -teknologio kaj tradicia kloakiga traktado teknologio multe antaŭenigos la aplikon de Nano CEO2 -bazita materialo kataliza teknologio en la kampo de akva kuracado.
(4) Ankoraŭ estas limigita esplorado pri la tokseco de Nano CEO2 -bazitaj materialoj, kaj ilia media konduto kaj toksika mekanismo en akvaj traktadaj sistemoj ankoraŭ ne estis determinitaj. La efektiva kloakiga traktado ofte implikas kunvivadon de multoblaj poluantoj, kaj la kunvivantaj poluantoj interagos unu kun la alia, tiel ŝanĝante la surfacajn trajtojn kaj eblan toksecon de nanomaterialoj. Tial estas urĝa bezono fari pli da esplorado pri rilataj aspektoj.
Afiŝotempo: majo-22-2023