Tanulmány a szintézisről és a módosításrólCérium-oxid nanoanyagok
A szintézisecérium-oxid nanoanyagokmagában foglalja a kicsapást, koprecipitációt, hidrotermális, mechanikai szintézist, égetéssel történő szintézist, szolgélt, mikro lotiont és pirolízist, amelyek közül a fő szintézis módszerek a kicsapás és a hidrotermális.A hidrotermikus módszer a legegyszerűbb, leggazdaságosabb és adalékanyagmentes módszer.A hidrotermális módszer fő kihívása a nanoméretű morfológia szabályozása, aminek a jellemzőinek szabályozása gondos beállítást igényel.
A módosításaceriatöbb módszerrel is fokozható: (1) más fémionok adalékolása alacsonyabb áron vagy kisebb méretű cérium-oxid rácsban.Ezzel a módszerrel nemcsak az érintett fém-oxidok teljesítményét lehet javítani, hanem új, stabil anyagokat is képezhet új fizikai és kémiai tulajdonságokkal.(2) Diszpergálja a cérium-oxidot vagy adalékolt analógjait megfelelő hordozóanyagon, például aktív szénen, grafénen stb.Cérium-oxidhordozóként is szolgálhat fémek, például arany, platina és palládium diszpergálásához.A cérium-dioxid alapú anyagok módosításához elsősorban átmeneti fémeket, ritka alkáli/alkáliföldfémeket, ritkaföldfémeket és nemesfémeket használnak, amelyek jobb aktivitással és termikus stabilitással rendelkeznek.
FelhasználásaCérium-oxidés kompozit katalizátorok
1, A cérium-oxid különböző morfológiáinak alkalmazása
Laura et al.háromféle cérium-oxid morfológiai fázisdiagram meghatározásáról számolt be, amelyek a lúgkoncentráció és a hidrotermális kezelési hőmérséklet hatását kapcsolják össze a végsőCeO2nanostruktúra morfológia.Az eredmények azt mutatják, hogy a katalitikus aktivitás közvetlenül összefügg a Ce3+/Ce4+ aránnyal és a felületi oxigénüres koncentrációval.Wei et al.szintetizált három Pt/CeO2különböző hordozómorfológiájú katalizátorok (rúdszerűCeO2-R), köb (CeO2-C) és oktaéder (CeO2-O), amelyek különösen alkalmasak C2H4 alacsony hőmérsékletű katalitikus oxidációjára.Bian és mtsai.sorozatot készített előCeO2 nanoanyagokrúd alakú, köbös, szemcsés és oktaéderes morfológiájú, és azt találta, hogy a katalizátorokCeO2 nanorészecskék(5Ni/NP) sokkal nagyobb katalitikus aktivitást és jobb stabilitást mutattak, mint a más formájú katalizátorok.CeO2támogatás.
2.A vízben lévő szennyező anyagok katalitikus lebontása
Cérium-oxidhatékony ózonoxidációs katalizátorként ismerték el a kiválasztott szerves vegyületek eltávolításában.Xiao et al.megállapította, hogy a Pt nanorészecskék szorosan érintkeznekCeO2a katalizátor felületén, és erős kölcsönhatásokon mennek keresztül, ezáltal javítva az ózon lebontási aktivitását és több reaktív oxigénfajtát termelnek, amelyek hozzájárulnak a toluol oxidációjához.Zhang Lanhe és mások doppingoltakCeO2/Al2O3 katalizátorok.Az adalékolt fém-oxidok reakcióteret biztosítanak a szerves vegyületek és az O3 közötti reakcióhoz, ami nagyobb katalitikus teljesítményt eredményez.CeO2/Al2O3 és az aktív helyek növekedése a katalizátor felületén
Ezért számos tanulmány kimutattacérium-oxidA kompozit katalizátorok nemcsak a szennyvizek katalitikus ózonos tisztítása során fokozhatják a visszahúzódó szerves mikroszennyező anyagok lebomlását, hanem gátló hatást is gyakorolhatnak az ózonkatalitikus folyamat során keletkező bromátra.Széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkeznek az ózonos vízkezelésben.
3, Illékony szerves vegyületek katalitikus lebontása
CeO2, mint tipikus ritkaföldfém-oxid, nagy oxigéntároló képessége miatt többfázisú katalízisben tanulmányozták.
Wang és mtsai.hidrotermális módszerrel egy rúd alakú morfológiájú (Ce/Mn mólarány 3:7) Ce Mn kompozit oxidot szintetizáltak.Mn-ionokat adalékoltak aCeO2keretrendszer a Ce helyettesítésére, ezáltal növelve az oxigénhiányos munkahelyek koncentrációját.Mivel a Ce4+-t Mn-ionok váltják fel, több oxigénüresedés képződik, ami a magasabb aktivitásának az oka.Du és mtsai.Mn Ce oxid katalizátorokat szintetizáltam egy új, redox kicsapást és hidrotermikus módszereket kombináló módszerrel.Megállapították, hogy a mangán és acériumdöntő szerepet játszott a katalizátor kialakulásában, és jelentősen befolyásolta annak teljesítményét és katalitikus aktivitását.Cériummangánbancérium-oxiddöntő szerepet játszik a toluol adszorpciójában, a mangánról pedig kimutatták, hogy döntő szerepet játszik a toluol oxidációjában.A mangán és a cérium közötti koordináció javítja a katalitikus reakció folyamatát.
4.Fotokatalizátor
Sun et al.sikeresen előállítottuk a Ce Pr Fe-0 @ C-t koprecipitációs módszerrel.A specifikus mechanizmus az, hogy a Pr, Fe és C adalékolt mennyisége fontos szerepet játszik a fotokatalitikus aktivitásban.Megfelelő mennyiségű Pr, Fe és C bevezetéseCeO2nagymértékben javíthatja a kapott minta fotokatalitikus hatékonyságát, mivel jobb a szennyező anyagok adszorpciója, hatékonyabb a látható fény elnyelése, nagyobb a szénsávok képződési sebessége és több oxigén üresedés.A fokozott fotokatalitikus aktivitásaCeO2-GO nanokompozitok, amelyeket Ganesan et al.A megnövelt felületnek, az abszorpciós intenzitásnak, a szűk sávszélességnek és a felületi fotoválasz hatásoknak tulajdonítható.Liu et al.azt találta, hogy a Ce/CoWO4 kompozit katalizátor rendkívül hatékony fotokatalizátor, potenciális alkalmazási értékkel.Petrovic et al.előkészítettCeO2katalizátorokat állandó áramú elektrodepozíciós módszerrel, és nem termikus atmoszférikus nyomású pulzáló koronaplazmával módosítottuk.Mind a plazmával módosított, mind a módosítatlan anyagok jó katalitikus képességet mutatnak mind a plazma, mind a fotokatalitikus lebontási folyamatokban.
Következtetés
Ez a cikk áttekinti a szintézis módszereinek hatásátcérium-oxida részecskemorfológiáról, a morfológia szerepéről a felületi tulajdonságokban és a katalitikus aktivitásban, valamint a szinergetikus hatásról és alkalmazásrólcérium-oxidvalamint adalékanyagok és hordozók.Bár a cérium-oxid alapú katalizátorokat széles körben tanulmányozták és alkalmazzák a katalízis területén, és jelentős előrelépést értek el a környezeti problémák, például a vízkezelés terén, még mindig sok gyakorlati probléma van, mint pl.cérium-oxidcériumhordozós katalizátorok morfológiája és töltési mechanizmusa.További kutatások szükségesek a katalizátorok szintézisének módszerével, a komponensek közötti szinergetikus hatás fokozásával, valamint a különböző terhelések katalitikus mechanizmusának vizsgálatával.
Folyóirat szerzője
Shandong Ceramics 2023 2. szám: 64-73
Szerzők: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng stb
Feladás időpontja: 2023. november 29