CeO2pêkhateyek girîng a materyalên erdên kêm e.Ewhêmana erdê kêm ceriumxwedan avahiyek elektronîkî ya derveyî ya bêhempa ye - 4f15d16s2.Tebeqeya wê ya taybetî ya 4f dikare bi bandor elektronan hilîne û berde, û dihêle ku îyonên serium di rewşa +3 valence û +4 valence de tevbigerin.Ji ber vê yekê, materyalên CeO2 bêtir qulên oksîjenê hene, û xwedan jêhatîbûnek hêja ne ku oksîjenê hilînin û berdan.Veguheztina hevdu ya Ce (III) û Ce (IV) di heman demê de materyalên CeO2 bi kapasîteyên katalîtîk ên oksîdasyon-kêmkirina bêhempa dide.Li gorî materyalên mezin, nano CeO2, wekî celebek nû ya materyalê neorganîk, ji ber qada rûbera xweya taybetî ya bilind, hilanîna oksîjenê ya hêja û jêhatîbûna berdanê, veguheztina îyona oksîjenê, performansa redox, û belavbûna valahiya oksîjenê ya bilez a germahiya bilind, bala berfireh kişandiye. kêrhatî.Heya nuha hejmareke mezin ji raporên lêkolînê û serîlêdanên têkildar hene ku nano CeO2 wekî katalîzator, hilgirên katalîzator an lêzêde, pêkhateyên çalak, û adsorbentan bikar tînin.
1. Rêbaza amadekirina nanometeroxide serium
Heya nuha, rêbazên amadekirina hevpar ên ji bo nano ceria bi gelemperî rêbazek kîmyewî û rêbazek fîzîkî vedigire.Li gorî rêbazên kîmyewî yên cihêreng, rêbazên kîmyewî dikarin di nav awayê baranê, rêbaza hîdrotermal, rêbaza solvothermal, rêbaza sol gel, rêbaza mîkroemulsîyon û rêbaza elektrodeposasyonê de bêne dabeş kirin;Rêbaza fizîkî bi piranî rêbaza qirkirinê ye.
1.1 Rêbaza qirkirinê
Rêbaza hûrkirinê ya ji bo amadekirina nano ceria bi gelemperî qirkirina qûmê bikar tîne, ku xwedan avantajên lêçûna kêm, dostaniya hawîrdorê, leza pêvajoyê ya bilez, û şiyana pêvajoyek bihêz e.Ew niha di pîşesaziya nano ceria de rêbaza pêvajoyê ya herî girîng e.Mînakî, amadekirina toza polandî ya nano oksîdê seriumê bi gelemperî tevliheviyek kelînasyon û qirkirina qûmê dipejirîne, û madeyên xav ên katalîzatorên dakêşanê yên bingehîn ên serium jî ji bo pêş-dermankirinê têne tevlihev kirin an jî piştî kelînkirinê bi karanîna qirkirina sandê têne derman kirin.Bi karanîna rêjeyên cûrbecûr yên bejna qûmê bi mezinahiya perçeyan, nano ceria bi D50 ku ji dehan heta bi sedan nanometre diguhere dikare bi verastkirinê were bidestxistin.
1.2 Rêbaza baranê
Rêbaza baranê bi awayê amadekirina toza zexm bi barîn, veqetandin, şuştin, zuwakirin, û kelînkirina madeyên xav ên ku di halên guncan de têne hilweşandin vedibêje.Rêbaza baranê bi berfirehî di amadekirina nanomateryalên erda nadir û dopîngkirî de, bi avantajên wekî pêvajoya amadekirina hêsan, karbidestiya bilind, û lêçûna kêm tê bikar anîn.Ew rêbazek bi gelemperî ji bo amadekirina nano ceria û materyalên wê yên pêkhatî di pîşesaziyê de tê bikar anîn.Ev rêbaz dikare nano ceria bi morfolojî û mezinahiya perçeyên cihê amade bike bi guheztina germahiya barînê, giraniya maddî, nirxa pH, leza barînê, leza tevhevkirinê, şablon, hwd. û amadekirina mîkrosferên nano ceria bi îyonên sîtratê tê kontrol kirin.Wekî din, îyonên cerium dikare ji hêla OH-ê ve were rijandin - ku ji hîdrolîza sodyum citrate hatî hilberandin, û dûv re were înkub kirin û kalsîn kirin da ku pelika mîna mîkrosferên nano ceria amade bike.
1.3 Rêbazên hîdrotermîk û solvothermal
Van her du rêbazan rêbaza amadekirina hilberan bi reaksiyonên germahiya bilind û tansiyona bilind di germahiya krîtîk de di pergalek girtî de vedibêjin.Dema ku şêlê reaksiyonê av be, jê re rêbaza hîdrotermîk tê gotin.Bi vê yekê re, dema ku şêlê reaksiyonê çareserkerek organîk e, jê re rêbaza solvothermal tê gotin.Parçeyên nano yên sentezkirî xwedan paqijiya bilind, belavbûna baş û perçeyên yekreng in, nemaze nano tozên bi morfolojiyên cihêreng an rûyên krîstal ên taybetî yên vekirî ne.Klorîda seriumê di nav ava serjêkirî de bihelînin, tevbigerin û çareseriya hîdroksîdê sodyûm lê zêde bikin.Di 12 saetan de di 170 ℃ de hîdrotermal reaksiyonê bikin da ku nanorodên oksîdê cerium bi balafirên krîstal ên vekirî (111) û (110) amade bikin.Bi eyarkirina şert û mercên reaksiyonê, rêjeya (110) balafirên krîstal di firokeyên krîstal ên eşkerekirî de dikare were zêde kirin, ku çalakiya wan a katalîtîk bêtir zêde dike.Veguheztina reaksiyonê û lîgandên rûkalê jî dikarin perçeyên nano ceria bi hîdrofîlî an lipofîlîtiya taybetî hilberînin.Mînakî, zêdekirina îyonên acetate li qonaxa avî dikare nanoparçeyên oksîdê seriumê hîdrofîlîk ên monodisperse di nav avê de amade bike.Di dema reaksiyonê de bi bijartina çareserkerek ne-polar û danasîna asîda oleîk wekî lîgand, nanoparçeyên ceria yên lipofîlîk ên monodisperse dikarin di halên organîk ên ne-polar de werin amadekirin.(Binêre Wêne 1)
Figure 1 Nano cerîya sferîk û nano cerîya bi şiklê çîpên yekdestdar
1.4 Rêbaza Sol gel
Rêbaza sol gel rêbazek e ku hin an çend pêkhateyan wekî pêşgir bikar tîne, reaksiyonên kîmyayî yên wekî hîdrolîzê di qonaxa şil de pêk tîne da ku sol çêbike, û dûv re gêlê çêdike piştî pîrbûnê, û di dawiyê de zuwa dike û kalcin dike da ku tozên ultrafine amade bike.Ev rêbaz bi taybetî ji bo amadekirina nano materyalên nano ceria yên pir-pêkhatî yên pir belavbûyî, wek hesin serium, serium titanium, serium zirconium û nanooksîtên din ên pêkhatî, ku di gelek raporan de hatine ragihandin, maqûl e.
1.5 Rêbazên din
Digel rêbazên jorîn, di heman demê de rêbaza mîkro-losîyonê, rêbaza senteza mîkropêl, rêbaza elektrodeposasyonê, rêbaza şewitandina pêta plazmayê, rêbaza elektrolîza membrana îyon-veguheztina îyon û gelek rêbazên din jî hene.Van rêbazan ji bo lêkolîn û sepandina nano ceria xwedî girîngiyek mezin in.
Di tedawiya avê de serîlêdana oksîdê serium 2-nanometer
Cerium di nav hêmanên erdê kêm de, bi bihayên kêm û sepanên berfireh hêmana herî zêde ye.Nanometer ceria û pêkhateyên wê di warê dermankirina avê de ji ber qada xweya taybetî ya bilind, çalakiya katalîtîk a bilind û aramiya avahîsaziyê ya hêja pir bal kişandiye ser xwe.
2.1 SerlêdanaNano Cerium OxideDi Dermankirina Avê de bi Rêbaza Adsorption
Di van salên dawî de, bi pêşkeftina pîşesaziyên wekî pîşesaziya elektronîkî re, rêjeyek mezin a ava bermayî ya ku tê de gemarên wekî îyonên metalên giran û îyonên florîn hene, derketine.Tewra di hûrgelên şopî de jî, ew dikare zirarek girîng bide organîzmayên avî û jîngeha jiyana mirovan.Rêbazên ku bi gelemperî têne bikar anîn oksîdasyon, flotasyon, osmoza berevajî, adsorption, nanofiltration, biosorption, hwd hene.Materyalên Nano CeO2 xwedan qada rûbera taybetî ya bilind û çalakiya rûkalê ya bilind wekî adsorbentan in, û gelek rapor li ser senteza nano CeO2 ya porez û materyalên wê yên pêkhatî yên bi morfolojiyên cihêreng hene ku îyonên zirardar ji avê vehewînin û rakirin.
Lêkolînê destnîşan kir ku nano ceria di bin şert û mercên asîdî yên qels de ji bo F - di avê de kapasîteya adsorpsiyonê ya bihêz heye.Di çareseriyek bi giraniya destpêkê ya F - 100 mg/L û pH=5-6 de, kapasîteya adsorptionê ya F - 23 mg/g e, û rêjeya rakirina F - 85,6%.Piştî barkirina wê li ser topa rezînek polaakrîlîk acîdê (hejmara barkirinê: 0,25 g/g), şiyana rakirina F - dikare bigihîje% 99 dema ku 100mg/L ya F - çareseriya avî tê dermankirin;Dema ku 120 qat bi cildê hilberandin, ji% 90-ê F - dikare were rakirin.Dema ku ji bo vegirtina fosfat û îodatê tê bikar anîn, kapasîteya adsorption dikare di bin rewşa adsorpsiyonê ya çêtirîn a têkildar de bigihîje 100 mg / g.Materyalê hatî bikar anîn dikare piştî dermankirina sade û bêbandorkirinê, ku xwedan feydeyên aborî yên bilind e, ji nû ve were bikar anîn.
Gelek lêkolîn li ser vegirtin û dermankirina metalên giran ên jehrîn ên wekî arsenik, krom, kadmium û serber bi karanîna nano ceria û materyalên wê yên pêkhatî hene.Ji bo îyonên metalên giran ên bi halên cihêreng pH-ya adsorbasyonê diguhere.Mînakî, rewşa alkalîna qels a bi biasiya bêalî ji bo As (III) xwedan rewşa adsorpsiyonê ya çêtirîn e, dema ku rewşa adsorpsiyonê ya çêtirîn ji bo As (V) di bin şert û mercên asîdîk ên qels de tête bidestxistin, ku kapasîteya adsorption dikare di bin her duyan de bigihîje zêdetirî 110 mg / g. şert û mercên.Bi tevayî, senteza optimîzekirî ya nano ceria û materyalên wê yên pêkhatî dikare ji bo îyonên metalên giran ên cihêreng li ser navgînek pH-ê ya berfireh rêjeyên adsorbasyon û rakirina bilind bi dest bixe.
Ji hêla din ve, nanomaterialên ku li ser bingeha oksîda seriumê têne çêkirin, di vegirtina organîkên di ava çopê de jî xwedî performansa berbiçav in, wek asîda porteqalî, rodamîn B, sor Kongo, hwd. Mînakî, di rewşên ku hatine ragihandin de, nano cerya porozên ku bi rêbazên elektrokîmyayî hatine amadekirin, xwedan performansa berbiçav in. kapasîteya adsorbasyonê di rakirina rengên organîk de, nemaze di rakirina sorê Kongo de, bi kapasîteya adsorbasyonê ya 942,7 mg / g di 60 hûrdeman de.
2.2 Serîlêdana nano ceria di pêvajoya oksîdasyona pêşkeftî de
Pêvajoya oksîdasyonê ya pêşkeftî (bi kurtasî AOPs) ji bo baştirkirina pergala dermankirina anhydrous ya heyî tê pêşniyar kirin.Pêvajoya oksîdasyonê ya pêşkeftî, ku wekî teknolojiya oksîdasyona kûr jî tê zanîn, bi hilberîna radîkalê hîdroksîl (· OH), radîkalê superoksîdê (· O2 -), oksîjena yekalî, hwd. bi şiyana oksîdasyonê ya bihêz ve tête diyar kirin.Di bin şert û mercên reaksiyonê yên germahî û zexta bilind de, elektrîk, deng, tîrêjên ronahiyê, katalîzator, hwd. Li gorî awayên cûda yên hilberîna radîkalên azad û şert û mercên reaksiyonê, ew dikarin di nav oksîdasyona fotokîmyayî, oksîdasyona şil katalîtîk, oksîdasyona sonokîmyayê, ozon de bêne dabeş kirin. oksîdasyon, oksîdasyona elektrokîmyayî, oksîdasyona Fenton, hwd.
Figure 2 Tesnîfkirin û Teknolojiya Têkiliya Pêvajoya Oksîdasyona Pêşkeftî
Nano ceriakatalîzatorek heterojen e ku bi gelemperî di pêvajoya oksîdasyona pêşkeftî de tê bikar anîn.Ji ber guheztina bilez a di navbera Ce3 + û Ce4 + de û bandora oksîdasyon-kêmkirina bilez a ku ji hêla vegirtin û berdana oksîjenê ve hatî çêkirin, nano ceria xwedan kapasîteya katalîtîk a baş e.Dema ku wekî pêşekek katalîzatorê tê bikar anîn, ew dikare bi bandor û şiyana katalîtîk û aramiyê jî baştir bike.Dema ku nano ceria û materyalên wê yên pêkhatî wekî katalîzator têne bikar anîn, taybetmendiyên katalîtîk li gorî morfolojî, mezinahiya parçikan, û balafirên krîstal ên vekirî, ku faktorên sereke ne ku bandorê li performansa û sepana wan dikin pir diguhezin.Bi gelemperî tê bawer kirin ku her ku piçûk piçûktir û qada rûbera taybetî mezintir be, cîhê çalak ê têkildar bêtir, û şiyana katalîtîk jî bihêztir dibe.Qabiliyeta katalîtîk a rûbera krîstal a vekirî, ji hêzdar berbi qels, di rêza (100) rûbera krîstal>(110) rûxara krîstal>(111) rûxara krîstal de ye, û aramiya têkildar berevajî ye.
Oksîdê ceriyûmê maddeyek nîvconductor e.Dema ku nanometer oksîdê seriumê ji hêla fotonên bi enerjiya ji valahiya bandê bilindtir ve tê tîrêjkirin, elektronên bandê yên valence bi heyecan dibin, û tevgera rekombînasyona veguhêz pêk tê.Ev tevger dê rêjeya veguheztina Ce3 + û Ce4 + pêşve bibe, ku di encamê de çalakiya fotokatalîtîk a bihêz a nano ceria pêk tîne.Photocatalysis dikare rasterast hilweşîna maddeya organîk bêyî qirêjiya duyemîn bi dest bixe, ji ber vê yekê sepana wê teknolojiya herî lêkolînkirî ya di warê nano ceria di AOP-an de ye.Heya nuha, bala sereke li ser dermankirina hilweşandina katalîtîk a rengên azo, fenol, klorobenzene, û ava bermayî ya dermanxaneyê bi karanîna katalîzatorên bi morfolojiyên cihêreng û pêkhateyên pêkhatî ye.Li gorî raporê, di bin rêbaza senteza katalîzatorê ya xweşbînkirî û şert û mercên modela katalîtîk de, kapasîteya hilweşandinê ya van maddeyan bi gelemperî dikare bigihîje ji% 80 zêdetir, û kapasîteya rakirina karbona organîk a tevahî (TOC) dikare bigihîje zêdetirî 40%.
Katalîzasyona nano oksîdê serium ji bo hilweşandina gemarên organîk ên wekî ozon û hîdrojen peroksîtê teknolojiyek din a ku bi berfirehî hatî lêkolîn kirin e.Mîna fotokatalîzê, ew di heman demê de balê dikişîne ser şiyana nano ceria ya bi morfolojiyên cihêreng an balafirên krîstal û oksîdanên katalîtîk ên pêkhatî yên li ser bingeha seriumê ku oksîjen û hilweşandina qirêjên organîk dike.Di reaksiyonên weha de, katalîzator dikarin hilberîna hejmareke mezin ji radîkalên çalak ên ji ozon an hîdrojen peroksîtê, ku êrişî gemarên organîk dikin û kapasîteyên hilweşandina oksîterî yên bikêrtir bidest bixin, katalîz bikin.Ji ber danasîna oksîdantan di reaksiyonê de, şiyana rakirina pêkhateyên organîk pir zêde dibe.Di pir reaksiyonan de, rêjeya rakirina paşîn a maddeya armanc dikare bigihîje an nêzikî% 100 bibe û rêjeya rakirina TOC jî bilindtir e.
Di rêbaza oksîdasyona pêşkeftî ya elektrokatalîtîk de, taybetmendiyên maddeya anodê bi potansiyela pêşkeftina oksîjenê ya bilind bijartîbûna rêbaza oksîdasyona pêşkeftî ya elektrokatalîtîk ji bo dermankirina qirêjên organîk diyar dike.Materyalên katodê faktorek girîng e ku hilberîna H2O2 diyar dike, û hilberîna H2O2 karbidestiya rêbaza oksîdasyona pêşkeftî ya elektrokatalîtîk ji bo dermankirina qirêjên organîk diyar dike.Lêkolîna guhartina materyalê elektrodê bi karanîna nano ceria hem li hundur û hem jî li navneteweyî balek berfireh girtiye.Lekolînwan bi giranî oksîdê nano cerium û materyalên wê yên pêkhatî bi rêbazên kîmyewî yên cihêreng destnîşan dikin da ku materyalên elektrodê yên cihêreng biguhezînin, çalakiya wan a elektrokîmyayî baştir bikin, û bi vî rengî çalakiya elektrokatalîtîk û rêjeya rakirina dawî zêde bikin.
Microwave û ultrasound bi gelemperî ji bo modelên katalîtîk ên jorîn tedbîrên alîkar ên girîng in.Wekî mînakek arîkariya ultrasonîk, bi karanîna pêlên dengê vibrasyonê yên bi frekansên ji 25 kHz di saniyeyê de mezintir, bi mîlyonan bilbilên pir piçûk di çareseriyek ku bi paqijkerek taybetî hatî çêkirin de têne çêkirin.Van bilbilên piçûk, di dema şilkirin û berbelavbûna bilez de, bi domdarî teqîna bilbilê çêdikin, dihêlin ku materyal zû biguhezin û li ser rûyê katalîzatorê belav bibin, bi gelemperî bi awakî berbiçav karîgeriya katalîtîk baştir dikin.
3 Encam
Nano ceria û materyalên wê yên pêkhatî dikarin îyon û qirêjên organîk ên di avê de bi bandor derman bikin, û di warên dermankirina avê ya pêşerojê de xwedan potansiyela serîlêdana girîng in.Lêbelê, piraniya lêkolînan hîn jî di qonaxa laboratîfê de ne, û ji bo ku di pêşerojê de di dermankirina avê de serîlêdana bilez bigihîje, pirsgirêkên jêrîn hîn jî hewce ne ku bi lez bêne çareser kirin:
(1) Mesrefa amadekirina nano ya nisbeten bilindCeO2materyalên bingehîn di piraniya serîlêdanên wan ên di dermankirina avê de, ku hîn jî di qonaxa lêkolîna laboratîfê de ne, faktorek girîng dimîne.Vekolîna rêbazên amadekariyê yên lêçûn, hêsan û bi bandor ên ku dikarin morfolojî û mezinahiya materyalên bingehîn ên nano CeO2 birêkûpêk bikin, hîn jî cihê lêkolînê ye.
(2) Ji ber pîvana piçûk a materyalên bingehîn ên nano CeO2, pirsgirêkên vezîvirandin û nûjenkirina piştî karanîna jî faktorên girîng in ku serîlêdana wan sînordar dikin.Pêkhateya wê bi materyalên rezîn an materyalên magnetîkî re dê bibe rêgezek lêkolînê ya sereke ji bo teknolojiya amadekirina materyal û vezîvirandina wê.
(3) Pêşkeftina pêvajoyek hevbeş di navbera teknolojiya dermankirina avê ya materyalê ya nano CeO2 û teknolojiya kevneşopî ya dermankirina kanalîzasyonê de dê serîlêdana teknolojiya katalîtîk a materyalê ya nano CeO2 di warê dermankirina avê de pir pêşve bixe.
(4) Li ser jehrîbûna materyalên bingehîn ên nano CeO2 hîn lêkolînek tixûbdar heye, û tevgera wan a hawîrdorê û mekanîzmaya jehrê ya di pergalên dermankirina avê de hêj nehatiye destnîşankirin.Pêvajoya paqijkirina kanalîzasyonê ya rastîn bi gelemperî bi hevjiyana pir qirêjkeran re têkildar e, û qirêjkerên hevbeş dê bi hevûdu re têkilî daynin, bi vî rengî taybetmendiyên rûkal û potansiyela jehrbûna nanomaterialan diguhezînin.Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku bilez li ser aliyên têkildar lêkolînek bêtir were kirin.
Dema şandinê: Gulan-22-2023