CeO2se yon eleman enpòtan nan materyèl latè ra.Laeleman latè ra seryomgen yon estrikti inik ekstèn elektwonik - 4f15d16s2.Kouch espesyal 4f li yo ka efektivman estoke ak lage elektwon, fè iyon seryòm konpòte nan + 3 eta valans ak + 4 eta valans.Se poutèt sa, materyèl CeO2 gen plis twou oksijèn, epi yo gen kapasite ekselan nan magazen ak lage oksijèn.Konvèsyon mityèl Ce (III) ak Ce (IV) tou bay materyèl CeO2 ak kapasite inik oksidasyon-rediksyon katalitik.Konpare ak materyèl esansyèl, nano CeO2, kòm yon nouvo kalite materyèl inòganik, te resevwa atansyon toupatou akòz gwo sifas espesifik li yo, ekselan depo oksijèn ak kapasite lage, konduktiviti iyon oksijèn, pèfòmans redox, ak segondè-tanperati rapid oksijèn difizyon pòs vid. kapasite.Gen kounye a yon gwo kantite rapò rechèch ak aplikasyon ki gen rapò lè l sèvi avèk nano CeO2 kòm katalis, transpòtè katalis oswa aditif, konpozan aktif, ak adsorban.
1. Metòd preparasyon nan nanomètroksid seryòm
Kounye a, metòd preparasyon komen pou nano ceria sitou gen ladan metòd chimik ak metòd fizik.Dapre metòd chimik diferan, metòd chimik yo ka divize an metòd presipitasyon, metòd idrotèrmal, metòd solvothermal, metòd jèl sol, metòd mikroemulsyon ak metòd electrodeposition;Metòd fizik la se sitou metòd fanm k'ap pile.
1.1 Metòd fanm k'ap pile
Metòd la fanm k'ap pile pou prepare nano ceria jeneralman itilize fanm k'ap pile sab, ki gen avantaj ki genyen nan pri ki ba, zanmitay anviwònman an, vitès pwosesis vit, ak kapasite pwosesis fò.Li se kounye a metòd pwosesis ki pi enpòtan nan endistri nano ceria.Pou egzanp, preparasyon an nan nano seryyòm oksid polisaj poud jeneralman adopte yon konbinezon de kalsinasyon ak fanm k'ap pile sab, ak matyè premyè nan seryyòm ki baze sou katalis denitrasyon yo tou melanje pou pre-tretman oswa trete apre kalsinasyon lè l sèvi avèk fanm k'ap pile sab.Lè w itilize diferan patikil gwosè sab fanm k'ap pile rapò chaplèt, nano ceria ak D50 sòti nan dè dizèn a dè santèn de nanomèt ka jwenn nan ajisteman.
1.2 Metòd presipitasyon
Metòd presipitasyon an refere a metòd pou prepare poud solid pa presipitasyon, separasyon, lave, siye, ak kalsinasyon matyè premyè ki fonn nan solvang apwopriye.Metòd presipitasyon an lajman itilize nan preparasyon nan latè ra ak nanomateryèl dope, ak avantaj tankou pwosesis preparasyon senp, efikasite segondè, ak pri ki ba.Li se yon metòd souvan itilize pou prepare nano ceria ak materyèl konpoze li yo nan endistri.Metòd sa a ka prepare nano ceria ak mòfoloji diferan ak gwosè patikil pa chanje tanperati presipitasyon, konsantrasyon materyèl, valè pH, vitès presipitasyon, vitès brase, modèl, elatriye. Metòd komen konte sou presipitasyon iyon seryòm ki soti nan amonyak ki te pwodwi pa dekonpozisyon ure, ak preparasyon nan microspheres nano ceria kontwole pa iyon sitrat.Altènativman, iyon seryòm yo ka presipite pa OH - ki te pwodwi nan idroliz nan sitrat sodyòm, ak Lè sa a, enkube ak kalsine yo prepare flak tankou nano serya mikwosfè.
1.3 Metòd idrotèmal ak solvothermal
De metòd sa yo refere a metòd pou prepare pwodwi pa reyaksyon wo-tanperati ak presyon-wo nan tanperati kritik nan yon sistèm fèmen.Lè sòlvan reyaksyon an se dlo, yo rele sa metòd idrothermal.Korespondan, lè sòlvan reyaksyon an se yon sòlvan òganik, yo rele sa metòd solvothermal.Nano patikil sentèz yo gen pite segondè, bon dispèsyon ak patikil inifòm, espesyalman nano poud yo ak mòfoloji diferan oswa ekspoze figi kristal espesyal.Fonn klori seryòm nan dlo distile, brase epi ajoute solisyon idroksid sodyòm.Reyaji idrothermal nan 170 ℃ pou 12 èdtan pou prepare nanowod oksid seryyòm ak avyon kristal ekspoze (111) ak (110).Lè yo ajiste kondisyon reyaksyon yo, pwopòsyon (110) avyon kristal nan avyon kristal ekspoze yo ka ogmante, plis amelyore aktivite katalitik yo.Ajiste sòlvan reyaksyon an ak ligand sifas yo ka pwodwi tou nano seria patikil ak idrofilisite espesyal oswa lipofilisite.Pou egzanp, ajoute iyon acetate nan faz akeuz ka prepare monodisperse idrofil nanopartikul oksid seryyòm nan dlo.Lè w chwazi yon sòlvan ki pa polè ak entwodwi asid oleik kòm yon ligand pandan reyaksyon an, nanopartikul monodispèse lipofil seria ka prepare nan solvang òganik ki pa polè.(Gade Figi 1)
Figi 1 Monodisperse esferik nano ceria ak baton ki gen fòm nano ceria
1.4 Sol gel metòd
Metòd jèl sol la se yon metòd ki sèvi ak kèk oswa plizyè konpoze kòm précurseurs, fè reyaksyon chimik tankou idroliz nan faz likid pou fòme sol, ak Lè sa a, fòme jèl apre aje, epi finalman sèk ak calcin pou prepare poud ultrafin.Metòd sa a se patikilyèman apwopriye pou prepare nanomateryèl nano serya konpoze ki trè dispèse, tankou seryum fè, seryum Titàn, seryyòm zirkonyòm ak lòt nano oksid konpoze, ki te rapòte nan anpil rapò.
1.5 Lòt metòd
Anplis metòd ki anwo yo, gen tou metòd mikwo losyon, metòd sentèz mikwo ond, metòd electrodeposition, metòd konbisyon flanm dife plasma, metòd elektwoliz manbràn echanj iyon ak anpil lòt metòd.Metòd sa yo gen gwo siyifikasyon pou rechèch ak aplikasyon nano ceria.
Aplikasyon oksid serium 2 nanomèt nan tretman dlo
Serium se eleman ki pi abondan nan mitan eleman latè ra, ak pri ki ba ak aplikasyon pou lajè.Nanomèt ceria ak konpoze li yo te atire anpil atansyon nan domèn tretman dlo akòz gwo sifas espesifik yo, gwo aktivite katalitik ak ekselan estabilite estriktirèl.
2.1 Aplikasyon deNano Serium oksidnan Tretman Dlo pa Metòd Adsorption
Nan dènye ane yo, ak devlopman nan endistri tankou endistri elektwonik, yon gwo kantite dlo ize ki gen polyan tankou iyon metal lou ak iyon fliyò te egzeyate.Menm nan konsantrasyon tras, li ka lakòz gwo domaj nan òganis akwatik ak anviwònman k ap viv imen an.Metòd souvan itilize yo enkli oksidasyon, flotasyon, osmoz envès, adsorption, nanofiltrasyon, byosorption, elatriye. Pami yo, teknoloji adsorption souvan adopte akòz operasyon senp li yo, pri ki ba, ak efikasite tretman segondè.Nano CeO2 materyèl yo gen gwo zòn espesifik sifas ak aktivite sifas segondè kòm adsorban, e te gen anpil rapò sou sentèz nano pore CeO2 ak materyèl konpoze li yo ak mòfoloji diferan yo adsorb ak retire iyon danjere nan dlo.
Rechèch te montre ke nano ceria gen gwo kapasite adsorption pou F - nan dlo anba kondisyon asid fèb.Nan yon solisyon ak yon premye konsantrasyon nan F - nan 100mg / L ak pH = 5-6, kapasite nan adsorption pou F - se 23mg / g, ak pousantaj la retire nan F - se 85.6%.Apre chaje li sou yon boul résine asid polyacrylic (kantite chaj: 0.25g / g), kapasite nan retire nan F - ka rive jwenn plis pase 99% lè w ap trete yon volim egal nan 100mg / L nan F - solisyon akeuz;Lè w ap trete 120 fwa volim nan, plis pase 90% nan F - ka retire.Lè yo itilize pou adsorbe fosfat ak iodat, kapasite adsorption a ka rive jwenn plis pase 100mg / g anba eta adsorption optimal ki koresponn lan.Materyèl la itilize ka reyitilize apre tretman senp desorption ak netralizasyon, ki gen gwo benefis ekonomik.
Gen anpil etid sou adsorption ak tretman toksik metal lou tankou asenik, chromium, kadmyòm, ak plon lè l sèvi avèk nano seria ak materyèl konpoze li yo.PH adsorption optimal a varye pou iyon metal lou ak diferan eta valans.Pou egzanp, kondisyon an fèb alkalin ak patipri net gen pi bon eta adsorption pou As (III), pandan y ap eta adsorption optimal pou As (V) reyalize anba kondisyon asid fèb, kote kapasite adsorption a ka rive jwenn plis pase 110mg / g anba tou de. kondisyon.An jeneral, sentèz optimize nano ceria ak materyèl konpoze li yo ka reyalize gwo adsorption ak to retire pou divès kalite iyon metal lou sou yon ranje pH lajè.
Nan lòt men an, nanomateryèl ki baze sou oksid seryyòm gen tou pèfòmans eksepsyonèl nan adsorption òganik nan dlo ize, tankou zoranj asid, rhodamine B, wouj Kongo, elatriye. Pou egzanp, nan ka ki deja egziste rapòte, esfè nano serya pore prepare pa metòd elektwochimik gen segondè. kapasite adsorption nan retire nan koloran òganik, espesyalman nan retire elèv la nan Kongo wouj, ak yon kapasite adsorption nan 942.7mg / g nan 60 minit.
2.2 Aplikasyon nano ceria nan pwosesis oksidasyon avanse
Pwosesis oksidasyon avanse (AOPs pou kout) pwopoze pou amelyore sistèm tretman anidrid ki egziste deja.Pwosesis oksidasyon avanse, ke yo rele tou teknoloji oksidasyon gwo twou san fon, karakterize pa pwodiksyon an nan radikal idroksil (· OH), radikal superoksid (· O2 -), oksijèn singlet, elatriye ak kapasite oksidasyon fò.Anba kondisyon reyaksyon yo nan tanperati ki wo ak presyon, elektrisite, son, iradyasyon limyè, katalis, elatriye Dapre diferan fason yo jenere radikal gratis ak kondisyon reyaksyon, yo ka divize an oksidasyon fotochimik, oksidasyon katalitik mouye, oksidasyon sonochemistry, ozòn. oksidasyon, oksidasyon elektwochimik, oksidasyon Fenton, elatriye (gade Figi 2).
Figi 2 Klasifikasyon ak Teknoloji Konbinezon nan pwosesis oksidasyon avanse
Nano ceriase yon katalis heterogeneous ki souvan itilize nan pwosesis oksidasyon avanse.Akòz konvèsyon rapid ant Ce3 + ak Ce4 + ak efè rapid oksidasyon-rediksyon ki te pote pa absòpsyon oksijèn ak lage, nano ceria gen bon kapasite katalitik.Lè yo itilize kòm yon pwomotè katalis, li kapab tou efektivman amelyore kapasite katalitik ak estabilite.Lè nano ceria ak materyèl konpoze li yo itilize kòm katalis, pwopriyete katalitik yo varye anpil ak mòfoloji, gwosè patikil, ak avyon kristal ekspoze, ki se faktè kle ki afekte pèfòmans yo ak aplikasyon yo.Li jeneralman kwè ke pi piti patikil yo ak pi gwo zòn nan sifas espesifik, sit la ki pi korespondan aktif, ak pi fò nan kapasite nan katalitik.Kapasite katalitik nan sifas la kristal ekspoze, ki soti nan fò nan fèb, se nan lòd la nan (100) sifas kristal> (110) sifas kristal> (111) sifas kristal, ak estabilite ki koresponn lan se opoze.
Ksid Serium se yon materyèl semiconductor.Lè nanomèt oksid seryòm iradyasyon pa foton ak enèji ki pi wo pase espas sa a band, elektwon yo bann valens eksite, ak konpòtman an rekonbinasyon tranzisyon rive.Konpòtman sa a pral ankouraje to konvèsyon Ce3 + ak Ce4 +, sa ki lakòz gwo aktivite fotokatalitik nan nano ceria.Photocatalysis ka reyalize degradasyon dirèk nan matyè òganik san polisyon segondè, kidonk aplikasyon li se teknoloji ki pi etidye nan jaden nano ceria nan AOPs.Kounye a, konsantre prensipal la se sou tretman degradasyon katalitik nan koloran azo, fenol, klowobenzèn, ak dlo ize pharmaceutique lè l sèvi avèk katalis ak mòfoloji diferan ak konpozisyon konpoze.Dapre rapò a, anba metòd sentèz katalis optimize ak kondisyon modèl katalitik, kapasite degradasyon sibstans sa yo ka jeneralman rive nan plis pase 80%, ak kapasite pou retire total kabòn òganik (TOC) ka rive jwenn plis pase 40%.
Nano seryyòm oksid kataliz pou degradasyon nan polyan òganik tankou ozòn ak oksijene idwojèn se yon lòt teknoloji lajman etidye.Menm jan ak photocatalysis, li tou konsantre sou kapasite nano ceria ak mòfoloji diferan oswa avyon kristal ak diferan seryyòm ki baze sou oksidan katalitik konpoze oksidan ak degrade polyan òganik.Nan reyaksyon sa yo, katalis yo ka katalize jenerasyon yon gwo kantite radikal aktif soti nan ozòn oswa oksijene idwojèn, ki atake polyan òganik ak reyalize kapasite degradasyon oksidatif pi efikas.Akòz entwodiksyon de oksidan nan reyaksyon an, kapasite nan retire konpoze òganik yo anpil amelyore.Nan pifò reyaksyon, to retire final la nan sibstans sib la ka rive nan oswa apwoche 100%, ak pousantaj la retire TOC pi wo tou.
Nan metòd oksidasyon avanse electrocatalytic, pwopriyete materyèl anod ak gwo oksijèn evolisyon overpotential detèmine selektivite metòd oksidasyon avanse electrocatalytic pou trete polyan òganik.Materyèl katod la se yon faktè enpòtan pou detèmine pwodiksyon H2O2, ak pwodiksyon H2O2 detèmine efikasite metòd oksidasyon avanse electrocatalytic pou trete polyan òganik yo.Etid la nan modifikasyon materyèl elektwòd lè l sèvi avèk nano ceria te resevwa atansyon toupatou tou de domestik ak entènasyonalman.Chèchè yo sitou prezante nano seryyòm oksid ak materyèl konpoze li yo atravè diferan metòd chimik pou modifye diferan materyèl elektwòd, amelyore aktivite elektwochimik yo, epi kidonk ogmante aktivite elektwokatalitik ak to retire final la.
Mikwo ond ak ultrason yo souvan mezi oksilyè enpòtan pou modèl katalitik ki anwo yo.Lè w pran asistans ultrasons kòm yon egzanp, lè l sèvi avèk vag son Vibration ak frekans ki pi wo pase 25kHz pou chak segonn, dè milyon de ti boul ekstrèmman pwodwi nan yon solisyon formul ak yon ajan netwayaj ki fèt espesyalman.Ti bul sa yo, pandan konpresyon rapid ak ekspansyon, toujou ap pwodwi enplozyon ti wonn, sa ki pèmèt materyèl yo byen vit echanj ak difize sou sifas la katalis, souvan eksponansyèlman amelyore efikasite katalitik.
3 Konklizyon
Nano ceria ak materyèl konpoze li yo ka efektivman trete iyon ak polyan òganik nan dlo, epi yo gen potansyèl aplikasyon enpòtan nan jaden tretman dlo nan lavni.Sepandan, pifò rechèch toujou nan etap laboratwa a, epi yo nan lòd yo reyalize aplikasyon rapid nan tretman dlo nan tan kap vini an, pwoblèm sa yo toujou bezwen ijan adrese:
(1) Pri nan preparasyon relativman wo nan nanoCeO2materyèl ki baze yo rete yon faktè enpòtan nan a vas majorite de aplikasyon yo nan tretman dlo, ki toujou nan etap rechèch laboratwa.Eksplore pri ki ba, metòd preparasyon ki senp epi efikas ki ka kontwole mòfoloji ak gwosè nano materyèl ki baze sou CeO2 se toujou yon konsantre nan rechèch.
(2) Akòz ti patikil nan materyèl ki baze sou nano CeO2, pwoblèm resiklaj ak rejenerasyon apre yo fin itilize yo se faktè enpòtan tou ki limite aplikasyon yo.Konpoze nan li ak materyèl résine oswa materyèl mayetik pral yon direksyon rechèch kle pou preparasyon materyèl li yo ak teknoloji resiklaj.
(3) Devlopman nan yon pwosesis jwenti ant teknoloji tretman dlo materyèl nano CeO2 ki baze sou ak teknoloji tretman dlo egou tradisyonèl yo pral anpil ankouraje aplikasyon an nan nano CeO2 ki baze sou teknoloji katalitik materyèl nan jaden an nan tretman dlo.
(4) Genyen toujou rechèch limite sou toksisite nan materyèl ki baze sou nano CeO2, ak konpòtman anviwònman yo ak mekanis toksisite nan sistèm tretman dlo yo poko detèmine.Pwosesis aktyèl tretman dlo egou yo souvan enplike nan viv ansanm nan polyan miltip, ak polyan yo ansanm ap kominike youn ak lòt, kidonk chanje karakteristik sifas yo ak toksisite potansyèl nan nanomateryèl.Se poutèt sa, gen yon bezwen ijan pou fè plis rechèch sou aspè ki gen rapò.
Lè poste: Me-22-2023