לימוד על הסינתזה והשינויננו-חומרים של תחמוצת צריום
הסינתזה שלננו-חומרים של ceriaכולל משקעים, משקעים משותפים, הידרותרמית, סינתזה מכנית, סינתזת בעירה, ג'ל סול, תחליב מיקרו ופירוליזה, ביניהם שיטות הסינתזה העיקריות הן משקעים והידרותרמיים.השיטה ההידרותרמית נחשבת לשיטה הפשוטה, החסכונית ביותר וללא תוספים.האתגר העיקרי של השיטה ההידרותרמית הוא לשלוט במורפולוגיה הננומטרית, הדורשת התאמה קפדנית כדי לשלוט במאפיינים.
השינוי שלceriaניתן לשפר באמצעות מספר שיטות: (1) סימום יוני מתכת אחרים במחירים נמוכים יותר או בגדלים קטנים יותר בסריג ה-ceria.שיטה זו יכולה לא רק לשפר את הביצועים של תחמוצות המתכת המעורבות, אלא גם ליצור חומרים יציבים חדשים עם תכונות פיסיקליות וכימיות חדשות.(2) לפזר ceria או אנלוגים מסוממים שלה על חומרי נשא מתאימים, כגון פחם פעיל, גרפן וכו'.תחמוצת סריוםיכול לשמש גם כנשא לפיזור מתכות כמו זהב, פלטינה ופלדיום.השינוי של חומרים מבוססי צריום דו חמצני משתמש בעיקר במתכות מעבר, מתכות אלקליות/אלקליות נדירות, מתכות אדמה נדירות ומתכות יקרות, בעלות פעילות ויציבות תרמית טובים יותר.
יישום שלתחמוצת סריוםו-Composite Catalysts
1, היישום של מורפולוגיות שונות של ceria
לורה וחב'.דיווח על קביעת שלושה סוגים של דיאגרמות פאזה מורפולוגיות של ceria, המתייחסות את ההשפעות של ריכוז אלקלי וטמפרטורת טיפול הידרותרמי לסופיCeO2מורפולוגיה של ננו-מבנה.התוצאות מצביעות על כך שהפעילות הקטליטית קשורה ישירות ליחס Ce3+/Ce4+ ולריכוז החמצן הפנוי על פני השטח.Wei et al.מסונתז שלושה Pt/CeO2זרזים עם מורפולוגיות נשא שונות (מוט כמו (CeO2-R), מעוקב (CeO2-C), ואוקטהדרלית (CeO2-O), המתאימים במיוחד לחמצון קטליטי של C2H4 בטמפרטורה נמוכה.ביאן וחב'.הכינו סדרה שלננו חומרים CeO2עם מורפולוגיה בצורת מוט, מעוקב, גרגירי ואוקטהדרלי, ומצא שזרזים נטענים עלננו-חלקיקי CeO2(5Ni/NPs) הפגינו פעילות קטליטית גבוהה בהרבה ויציבות טובה יותר מאשר זרזים עם צורות אחרות שלCeO2תמיכה.
2. פירוק קטליטי של מזהמים במים
תחמוצת סריוםהוכר כזרז יעיל לחמצון אוזון להסרת תרכובות אורגניות נבחרות.Xiao et al.מצא שננו-חלקיקי Pt נמצאים במגע הדוק איתםCeO2על משטח הזרז ועוברים אינטראקציות חזקות, ובכך משפרים את פעילות פירוק האוזון ומייצרים מיני חמצן תגובתיים יותר, התורמים לחמצון הטולואן.ג'אנג לאנה ואחרים הכינו מסוממיםCeO2/Al2O3 זרזים.תחמוצות מתכות מסוימות מספקות מרחב תגובה לתגובה בין תרכובות אורגניות ל-O3, וכתוצאה מכך ביצועים קטליטיים גבוהים יותר שלCeO2/Al2O3 ועלייה באתרים פעילים על פני הזרז
לכן, מחקרים רבים הראו זאתתחמוצת צריוםזרזים מרוכבים יכולים לא רק לשפר את הפירוק של מזהמים מיקרו אורגניים סוררים בתחום הטיפול באוזון קטליטי של שפכים, אלא גם בעלי השפעות מעכבות על הברומט המיוצר במהלך התהליך הקטליטי של האוזון.יש להם סיכויי יישום רחבים בטיפול במי אוזון.
3, פירוק קטליטי של תרכובות אורגניות נדיפות
CeO2, כתחמוצת אדמה נדירה טיפוסית, נחקרה בקטליזה רב-פאזית בשל יכולת אחסון החמצן הגבוהה שלה.
וואנג וחב'.סינתזה תחמוצת Ce Mn מורכבת עם מורפולוגיה בצורת מוט (יחס מולרי Ce/Mn של 3:7) בשיטה הידרותרמית.יונים Mn היו מסוממים לתוךCeO2מסגרת להחלפת Ce, ובכך להגדיל את ריכוז החמצן הפנוי.כאשר Ce4+ מוחלף על ידי יוני Mn, נוצרים יותר מקומות פנויים של חמצן, וזו הסיבה לפעילותו הגבוהה יותר.דו וחב'.זרזי תחמוצת Mn Ce מסונתזים בשיטה חדשה המשלבת משקעי חיזור ושיטות הידרותרמיות.הם מצאו כי היחס בין מנגן וצריוםמילא תפקיד מכריע ביצירת הזרז והשפיע באופן משמעותי על הביצועים והפעילות הקטליטית שלו.סריוםבמנגןתחמוצת צריוםממלא תפקיד מכריע בספיחת טולואן, ומנגן הוכח כבעל תפקיד מכריע בחמצון של טולואן.התיאום בין מנגן לצריום משפר את תהליך התגובה הקטליטית.
4.Photocatalyst
Sun et al.הוכן בהצלחה Ce Pr Fe-0 @ C בשיטת משקעים משותפת.המנגנון הספציפי הוא שכמות הסימום של Pr, Fe ו-C ממלאת תפקיד חשוב בפעילות פוטו-קטליטית.הכנסת כמות מתאימה של Pr, Fe ו-C לתוךCeO2יכול לשפר מאוד את היעילות הפוטוקטליטית של המדגם המתקבל, מכיוון שיש לו ספיחה טובה יותר של מזהמים, ספיגה יעילה יותר של אור נראה, קצב היווצרות גבוה יותר של פסי פחמן, ויותר מקומות פנויים בחמצן.הפעילות הפוטוקטליטית המוגברת שלCeO2-GO nanocomposites שהוכנו על ידי Ganesan et al.מיוחס לשטח פני שטח משופר, עוצמת ספיגה, פער פס צר ואפקטים של תגובת צילום פני השטח.Liu et al.מצא כי זרז מרוכב Ce/CoWO4 הוא פוטו-זרז יעיל ביותר עם ערך יישום פוטנציאלי.פטרוביץ' וחב'.מוּכָןCeO2זרזים שמשתמשים בשיטת התקנת זרם קבוע ושינו אותם עם פלזמה קורונה פועם בלחץ אטמוספרי לא תרמי.גם חומרים שעברו שינוי בפלזמה וגם חומרים בלתי-משונים מציגים יכולת קטליטית טובה בתהליכי פירוק פלזמה ופוטו-קטליטי כאחד.
סיכום
מאמר זה סוקר את ההשפעה של שיטות סינתזה שלתחמוצת צריוםעל מורפולוגיה של חלקיקים, תפקידה של מורפולוגיה על תכונות פני השטח ופעילות קטליטית, כמו גם ההשפעה הסינרגטית והיישום ביןתחמוצת צריוםוסימומים ונשאים.למרות שזרזים מבוססי תחמוצת צריום נחקרו ויישמו רבות בתחום הקטליזה, ועשו התקדמות משמעותית בפתרון בעיות סביבתיות כגון טיפול במים, עדיין ישנן בעיות מעשיות רבות, כגון לא ברורות.תחמוצת צריוםמורפולוגיה ומנגנון טעינה של זרזים הנתמכים בצריום.יש צורך במחקר נוסף על שיטת הסינתזה של זרזים, שיפור ההשפעה הסינרגטית בין רכיבים וחקר המנגנון הקטליטי של עומסים שונים.
מחבר כתב עת
שאנדונג קרמיקה 2023 גיליון 2: 64-73
מחברים: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng וכו'
זמן פרסום: 29 בנובמבר 2023