Tutkimus synteesistä ja modifikaatiostaCeriumoksidin nanomateriaalit
Synteesiceria nanomateriaalitsisältää saostuksen, yhteissaostuksen, hydrotermisen, mekaanisen synteesin, polttosynteesin, sooligeelin, mikroveden ja pyrolyysin, joista tärkeimmät synteesimenetelmät ovat saostus ja hydroterminen.Hydroterminen menetelmä on yksinkertaisin, taloudellisin ja lisäaineeton menetelmä.Hydrotermisen menetelmän suurin haaste on nanomittakaavan morfologian hallinta, mikä vaatii huolellista säätöä sen ominaisuuksien hallitsemiseksi.
Muunnosceriavoidaan tehostaa useilla menetelmillä: (1) doping muiden metalli-ionien kanssa alhaisemmilla hinnoilla tai pienemmillä kooilla ceriumoksidihilassa.Tämä menetelmä ei voi ainoastaan parantaa käytettyjen metallioksidien suorituskykyä, vaan myös muodostaa uusia pysyviä materiaaleja, joilla on uusia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.(2) Dispergoi ceriumoksidia tai sen seostettuja analogeja sopiville kantajamateriaaleille, kuten aktiivihiilelle, grafeenille jne.Ceriumoksidivoi toimia myös kantajana metallien, kuten kullan, platinan ja palladiumin, dispergoimiseksi.Ceriumdioksidipohjaisten materiaalien modifioinnissa käytetään pääasiassa siirtymämetalleja, harvinaisia alkali-/maa-alkalimetalleja, harvinaisia maametalleja ja jalometalleja, joilla on parempi aktiivisuus ja lämpöstabiilisuus.
SovellusCeriumoksidija komposiittikatalyytit
1, Cerian eri morfologioiden käyttö
Laura et ai.raportoi kolmen tyyppisen ceriumoksidin morfologiafaasidiagrammien määrittämisestä, jotka yhdistävät alkalipitoisuuden ja hydrotermisen käsittelylämpötilan vaikutukset lopulliseenCeO2nanorakenteen morfologia.Tulokset osoittavat, että katalyyttinen aktiivisuus liittyy suoraan Ce3+/Ce4+-suhteeseen ja pinnan happivakanssikonsentraatioon.Wei et ai.syntetisoi kolme Pt/CeO2katalyytit, joilla on erilaisia kantajamorfologioita (sauvamainen (CeO2-R), kuutio (CeO2-C) ja oktaedri (CeO2-O), jotka soveltuvat erityisen hyvin C2H4:n katalyyttiseen hapetukseen matalassa lämpötilassa.Bian et ai.valmistellut sarjanCeO2 nanomateriaalitsauvan muotoinen, kuutiomainen, rakeinen ja oktaedrinen morfologia ja havaitsi, että katalyytit ladattiinCeO2-nanohiukkasia(5Ni/NPs) osoitti paljon korkeampaa katalyyttistä aktiivisuutta ja parempaa stabiilisuutta kuin katalyyteillä, joissa oli muita muotoja.CeO2tuki.
2. Veden epäpuhtauksien katalyyttinen hajoaminen
Ceriumoksidion tunnustettu tehokkaaksi otsonin hapetuskatalyytiksi valittujen orgaanisten yhdisteiden poistamiseen.Xiao et ai.havaitsi, että Pt-nanohiukkaset ovat läheisessä kosketuksessaCeO2katalyytin pinnalla ja käy läpi voimakkaita vuorovaikutuksia, mikä parantaa otsonin hajoamisaktiivisuutta ja tuottaa enemmän reaktiivisia happilajeja, jotka edistävät tolueenin hapettumista.Zhang Lanhe ja muut valmistivat dopingiaCeO2/Al2O3-katalyytit.Seostetut metallioksidit tarjoavat reaktiotilan orgaanisten yhdisteiden ja O3:n väliselle reaktiolle, mikä johtaa korkeampaan katalyyttiseen suorituskykyynCeO2/Al2O3 ja aktiivisten kohtien lisääntyminen katalyytin pinnalla
Siksi monet tutkimukset ovat osoittaneet senceriumoksidiKomposiittikatalyytit eivät voi ainoastaan tehostaa orgaanisten epäpuhtauksien hajoamista jäteveden katalyyttisen otsonikäsittelyn alalla, vaan niillä on myös estäviä vaikutuksia otsonikatalyyttiprosessin aikana syntyvään bromaattiin.Niillä on laajat käyttömahdollisuudet otsoniveden käsittelyssä.
3, Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden katalyyttinen hajoaminen
CeO2, tyypillisenä harvinaisen maametallin oksidina, on tutkittu monifaasikatalyysissä sen korkean hapen varastointikapasiteetin vuoksi.
Wang et ai.syntetisoi Ce Mn-komposiittioksidin, jolla oli sauvan muotoinen morfologia (Ce/Mn-moolisuhde 3:7) käyttämällä hydrotermistä menetelmää.Mn-ioneja seostettiinCeO2puitteet korvaamaan Ce, mikä lisää happivapaiden työpaikkojen pitoisuutta.Kun Ce4+ korvataan Mn-ioneilla, muodostuu enemmän happivaansseja, mikä on syy sen korkeampaan aktiivisuuteen.Du et ai.syntetisoi Mn Ce oksidikatalyyttejä uudella menetelmällä, jossa yhdistettiin redox-saostus ja hydrotermiset menetelmät.He havaitsivat, että mangaanin jaceriumsillä oli ratkaiseva rooli katalyytin muodostumisessa ja se vaikutti merkittävästi sen suorituskykyyn ja katalyyttiseen aktiivisuuteen.CeriummangaanissaceriumoksidiSillä on ratkaiseva rooli tolueenin adsorptiossa, ja mangaanilla on osoitettu olevan ratkaiseva rooli tolueenin hapetuksessa.Mangaanin ja ceriumin välinen koordinaatio parantaa katalyyttistä reaktioprosessia.
4. Photocatalyst
Sun et ai.valmistettiin onnistuneesti Ce Pr Fe-0 @ C käyttäen yhteissaostusmenetelmää.Spesifinen mekanismi on, että Pr:n, Fe:n ja C:n dopingmäärällä on tärkeä rooli fotokatalyyttisessä aktiivisuudessa.Lisää sopiva määrä Pr:tä, Fe:tä ja C:täCeO2voi parantaa huomattavasti saadun näytteen fotokatalyyttistä tehokkuutta, koska siinä on parempi epäpuhtauksien adsorptio, tehokkaampi näkyvän valon absorptio, suurempi hiilivyöhykkeiden muodostumisnopeus ja enemmän happivaansseja.Tehostettu fotokatalyyttinen aktiivisuusCeO2-GO-nanokomposiitit, jotka ovat valmistaneet Ganesan et ai.johtuu parantuneesta pinta-alasta, absorption intensiteetistä, kapeasta kaistanvälistä ja pinnan valovastevaikutuksista.Liu et ai.havaitsi, että Ce/CoWO4-komposiittikatalyytti on erittäin tehokas fotokatalyytti, jolla on potentiaalinen käyttöarvo.Petrovic et ai.valmisCeO2katalyyttejä käyttäen vakiovirran sähkösaostusmenetelmää ja modifioinut niitä ei-termisellä ilmakehän paineella sykkivällä koronaplasmalla.Sekä plasmamodifioiduilla että modifioimattomilla materiaaleilla on hyvä katalyyttinen kyky sekä plasma- että fotokatalyyttisissä hajoamisprosesseissa.
Johtopäätös
Tässä artikkelissa tarkastellaan synteesimenetelmien vaikutustaceriumoksidihiukkasten morfologiasta, morfologian roolista pinnan ominaisuuksissa ja katalyyttisessä aktiivisuudessa sekä synergistinen vaikutus ja käyttöceriumoksidisekä seostusaineet ja kantajat.Vaikka ceriumoksidipohjaisia katalyyttejä on tutkittu ja käytetty laajasti katalyysin alalla, ja ne ovat edistyneet merkittävästi ympäristöongelmien, kuten vedenkäsittelyn, ratkaisemisessa, on edelleen monia käytännön ongelmia, kuten epäselviä.ceriumoksidiceriumkantajalla olevien katalyyttien morfologia ja latausmekanismi.Lisätutkimusta tarvitaan katalyyttien synteesimenetelmästä, komponenttien välisen synergistisen vaikutuksen tehostamisesta sekä eri kuormien katalyyttisen mekanismin tutkimisesta.
Lehden kirjoittaja
Shandong Ceramics 2023, numero 2: 64-73
Tekijät: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng jne
Postitusaika: 29.11.2023