Studio sulla sintesi e modificazioneNanomateriali di ossido di cerio
La sintesi dinanomateriali di ceriacomprende precipitazione, coprecipitazione, idrotermale, sintesi meccanica, sintesi di combustione, sol gel, microlozione e pirolisi, tra i quali i principali metodi di sintesi sono la precipitazione e l'idrotermale.Il metodo idrotermale è considerato il metodo più semplice, economico e privo di additivi.La sfida principale del metodo idrotermale è controllare la morfologia su scala nanometrica, che richiede un'attenta regolazione per controllarne le caratteristiche.
La modifica diceriapuò essere migliorato attraverso diversi metodi: (1) drogando altri ioni metallici con prezzi inferiori o dimensioni più piccole nel reticolo di ceria.Questo metodo può non solo migliorare le prestazioni degli ossidi metallici coinvolti, ma anche formare nuovi materiali stabili con nuove proprietà fisiche e chimiche.(2) Disperdere la ceria o i suoi analoghi drogati su materiali di supporto idonei, come carbone attivo, grafene, ecc.Ossido di ceriopuò anche servire come vettore per disperdere metalli come oro, platino e palladio.La modifica dei materiali a base di biossido di cerio utilizza principalmente metalli di transizione, metalli alcalini/alcalino-terrosi rari, metalli delle terre rare e metalli preziosi, che hanno una migliore attività e stabilità termica.
Applicazione diOssido di cerioe catalizzatori compositi
1,L'applicazione di diverse morfologie di ceria
Laura et al.riportato la determinazione di tre tipi di diagrammi di fase della morfologia della ceria, che mettono in relazione gli effetti della concentrazione alcalina e della temperatura del trattamento idrotermale al risultato finaleCeO2Morfologia della nanostruttura.I risultati indicano che l’attività catalitica è direttamente correlata al rapporto Ce3+/Ce4+ e alla concentrazione di posti vacanti di ossigeno sulla superficie.Wei et al.sintetizzato tre Pt/CeO2catalizzatori con diverse morfologie di supporto (a forma di bastoncino (CeO2-R), cubico (CeO2-C) e ottaedrico (CeO2-O), particolarmente adatti per l'ossidazione catalitica a bassa temperatura di C2H4.Bian et al.preparato una serie diNanomateriali CeO2con morfologia a forma di bastoncino, cubica, granulare e ottaedrica, e ha scoperto che i catalizzatori caricati suNanoparticelle di CeO2(5Ni/NPs) hanno mostrato un'attività catalitica molto più elevata e una migliore stabilità rispetto ai catalizzatori con altre forme diCeO2supporto.
2.Degradazione catalitica degli inquinanti nelle acque
Ossido di cerioè stato riconosciuto come un efficace catalizzatore di ossidazione dell'ozono per la rimozione di composti organici selezionati.Xiao et al.scoperto che le nanoparticelle di Pt sono in stretto contatto conCeO2sulla superficie del catalizzatore e subiscono forti interazioni, migliorando così l'attività di decomposizione dell'ozono e producendo specie di ossigeno più reattive, che contribuiscono all'ossidazione del toluene.Zhang Lanhe e altri si prepararono drogatiCeO2/Catalizzatori Al2O3.Gli ossidi metallici drogati forniscono uno spazio di reazione per la reazione tra i composti organici e l'O3, con conseguente maggiore prestazione catalitica delCeO2/Al2O3 e un aumento dei siti attivi sulla superficie del catalizzatore
Pertanto, molti studi lo hanno dimostratoossido di cerioI catalizzatori compositi possono non solo migliorare la degradazione dei microinquinanti organici recalcitranti nel campo del trattamento catalitico dell'ozono delle acque reflue, ma hanno anche effetti inibitori sul bromato prodotto durante il processo catalitico dell'ozono.Hanno ampie prospettive di applicazione nel trattamento dell'acqua con ozono.
3, degradazione catalitica dei composti organici volatili
CeO2, come un tipico ossido delle terre rare, è stato studiato nella catalisi multifase grazie alla sua elevata capacità di immagazzinamento di ossigeno.
Wang et al.hanno sintetizzato un ossido composito di Ce Mn con una morfologia a forma di bastoncino (rapporto molare Ce/Mn di 3:7) utilizzando un metodo idrotermale.Gli ioni Mn sono stati drogati nelCeO2struttura per sostituire Ce, aumentando così la concentrazione di posti vacanti di ossigeno.Quando Ce4+ viene sostituito da ioni Mn, si formano più posti vacanti di ossigeno, motivo per cui la sua maggiore attività.Du et al.catalizzatori di ossido di Mn Ce sintetizzati utilizzando un nuovo metodo che combina precipitazione redox e metodi idrotermali.Hanno scoperto che il rapporto tra manganese ecerioha svolto un ruolo cruciale nella formazione del catalizzatore e ne ha influenzato significativamente le prestazioni e l'attività catalitica.Cerionel manganeseossido di ceriosvolge un ruolo cruciale nell'adsorbimento del toluene e il manganese ha dimostrato di svolgere un ruolo cruciale nell'ossidazione del toluene.Il coordinamento tra manganese e cerio migliora il processo di reazione catalitica.
4.Fotocatalizzatore
Sole et al.preparato con successo Ce Pr Fe-0 @ C utilizzando il metodo di co-precipitazione.Il meccanismo specifico è che la quantità drogante di Pr, Fe e C gioca un ruolo importante nell'attività fotocatalitica.Introducendo una quantità adeguata di Pr, Fe e CCeO2può migliorare notevolmente l'efficienza fotocatalitica del campione ottenuto, perché ha un migliore assorbimento degli inquinanti, un assorbimento più efficace della luce visibile, un tasso di formazione più elevato di bande di carbonio e più posti vacanti di ossigeno.L'attività fotocatalitica potenziata diCeO2Nanocompositi -GO preparati da Ganesan et al.è attribuito all'area superficiale migliorata, all'intensità di assorbimento, al bandgap stretto e agli effetti di fotorisposta superficiale.Liu et al.hanno scoperto che il catalizzatore composito Ce/CoWO4 è un fotocatalizzatore altamente efficiente con un potenziale valore applicativo.Petrovic et al.preparatoCeO2catalizzatori che utilizzano il metodo dell'elettrodeposizione a corrente costante e li hanno modificati con plasma a corona pulsante a pressione atmosferica non termica.Sia i materiali modificati che quelli non modificati al plasma mostrano una buona capacità catalitica nei processi di degradazione sia al plasma che fotocatalitici.
Conclusione
Questo articolo esamina l'influenza dei metodi di sintesi diossido di ceriosulla morfologia delle particelle, il ruolo della morfologia sulle proprietà superficiali e sull'attività catalitica, nonché l'effetto sinergico e l'applicazione traossido di cerioe droganti e trasportatori.Sebbene i catalizzatori a base di ossido di cerio siano stati ampiamente studiati e applicati nel campo della catalisi e abbiano compiuto progressi significativi nella risoluzione di problemi ambientali come il trattamento dell'acqua, esistono ancora molti problemi pratici, come ad esempio i problemi poco chiariossido di ceriomorfologia e meccanismo di caricamento di catalizzatori supportati da cerio.Sono necessarie ulteriori ricerche sul metodo di sintesi dei catalizzatori, migliorando l'effetto sinergico tra i componenti e studiando il meccanismo catalitico di carichi diversi.
Autore del giornale
Shandong Ceramics 2023 Numero 2: 64-73
Autori: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, ecc
Orario di pubblicazione: 29 novembre 2023