Studium syntezy i modyfikacjiNanomateriały tlenku ceru
Syntezananomateriały ceroweobejmuje wytrącanie, współstrącanie, syntezę hydrotermalną, mechaniczną, syntezę spalania, zol-żel, mikrolotion i pirolizę, wśród których głównymi metodami syntezy są wytrącanie i hydrotermia.Metoda hydrotermalna jest uważana za najprostszą, najbardziej ekonomiczną i pozbawioną dodatków metodą.Głównym wyzwaniem metody hydrotermalnej jest kontrola morfologii w nanoskali, co wymaga starannego dostosowania w celu kontrolowania jej właściwości.
Modyfikacjaceramożna ulepszyć kilkoma metodami: (1) domieszkowanie jonów innych metali niższymi cenami lub mniejszymi rozmiarami w siatce ceru.Metoda ta może nie tylko poprawić wydajność zastosowanych tlenków metali, ale także stworzyć nowe stabilne materiały o nowych właściwościach fizycznych i chemicznych.(2) Rozproszyć tlenek ceru lub jego domieszkowane analogi na odpowiednich materiałach nośnikowych, takich jak węgiel aktywny, grafen itp.Tlenek cerumoże również służyć jako nośnik do dyspergowania metali, takich jak złoto, platyna i pallad.Modyfikacja materiałów na bazie dwutlenku ceru wykorzystuje głównie metale przejściowe, rzadkie metale alkaliczne/ziemi alkalicznych, metale ziem rzadkich i metale szlachetne, które mają lepszą aktywność i stabilność termiczną.
StosowanieTlenek Cerui katalizatory kompozytowe
1. Zastosowanie różnych morfologii ceru
Laura i in.opisali określenie trzech typów diagramów fazowych morfologii ceru, które wiążą wpływ stężenia alkaliów i temperatury obróbki hydrotermalnej na końcowyCeO2Morfologia nanostruktur.Wyniki wskazują, że aktywność katalityczna jest bezpośrednio powiązana ze stosunkiem Ce3+/Ce4+ i stężeniem wolnych miejsc tlenu na powierzchni.Wei i in.zsyntetyzowano trzy Pt/CeO2katalizatory o różnej morfologii nośnika (pręcik (CeO2-R), sześcienny (CeO2-C) i oktaedryczny (CeO2-O), które są szczególnie odpowiednie do niskotemperaturowego utleniania katalitycznego C2H4.Bian i in.przygotował serięNanomateriały CeO2o morfologii w kształcie pręta, sześciennej, ziarnistej i oktaedrycznej i odkrył, że katalizatory są obciążoneNanocząstki CeO2(5Ni/NP) wykazywały znacznie wyższą aktywność katalityczną i lepszą stabilność niż katalizatory z innymi formamiCeO2wsparcie.
2.Katalityczna degradacja substancji zanieczyszczających wodę
Tlenek ceruzostał uznany za skuteczny katalizator utleniania ozonu do usuwania wybranych związków organicznych.Xiao i in.odkryli, że nanocząstki Pt pozostają w bliskim kontakcieCeO2na powierzchni katalizatora i ulegają silnym interakcjom, poprawiając w ten sposób aktywność rozkładu ozonu i wytwarzając bardziej reaktywne formy tlenu, które przyczyniają się do utleniania toluenu.Zhang Lanhe i inni przygotowali dopingCeO2/Kalizatory Al2O3.Domieszkowane tlenki metali zapewniają przestrzeń reakcyjną dla reakcji pomiędzy związkami organicznymi i O3, co skutkuje wyższą wydajnością katalitycznąCeO2/Al2O3 i zwiększenie liczby miejsc aktywnych na powierzchni katalizatora
Dlatego wiele badań to wykazałotlenek ceruKatalizatory kompozytowe mogą nie tylko wspomagać degradację opornych mikrozanieczyszczeń organicznych w katalitycznym oczyszczaniu ścieków za pomocą ozonu, ale także mają działanie hamujące na bromian wytwarzany podczas procesu katalitycznego ozonu.Mają szerokie perspektywy zastosowania w uzdatnianiu wody ozonowej.
3, Katalityczna degradacja lotnych związków organicznych
CeO2, jako typowy tlenek pierwiastka ziem rzadkich, badano w katalizie wielofazowej ze względu na jego wysoką zdolność magazynowania tlenu.
Wang i in.zsyntetyzowali tlenek kompozytowy Ce Mn o morfologii w kształcie pręta (stosunek molowy Ce/Mn wynoszący 3:7) przy użyciu metody hydrotermalnej.Do jonów dodano jony MnCeO2ramy w celu zastąpienia Ce, zwiększając w ten sposób koncentrację wolnych miejsc tlenu.W miarę zastępowania Ce4+ jonami Mn powstaje więcej wakatów tlenowych, co jest przyczyną jego większej aktywności.Du i in.zsyntetyzowano katalizatory tlenkowe Mn Ce nową metodą łączącą wytrącanie redoks i metody hydrotermalne.Odkryli, że stosunek manganu icerodegrał kluczową rolę w powstaniu katalizatora i znacząco wpłynął na jego wydajność i aktywność katalityczną.Cerw manganietlenek ceruodgrywa kluczową rolę w adsorpcji toluenu, a wykazano, że mangan odgrywa kluczową rolę w utlenianiu toluenu.Koordynacja manganu i ceru usprawnia proces reakcji katalitycznej.
4. Fotokatalizator
Sun i in.pomyślnie przygotowano Ce Pr Fe-0 @ C metodą współstrącania.Specyficzny mechanizm polega na tym, że ilość domieszkowanych Pr, Fe i C odgrywa ważną rolę w aktywności fotokatalitycznej.Wprowadzenie odpowiedniej ilości Pr, Fe i C doCeO2może znacznie poprawić efektywność fotokatalityczną otrzymanej próbki, ponieważ charakteryzuje się lepszą adsorpcją zanieczyszczeń, skuteczniejszą absorpcją światła widzialnego, większą szybkością tworzenia pasm węglowych i większą ilością wolnych miejsc tlenu.Zwiększona aktywność fotokatalitycznaCeO2Nanokompozyty -GO przygotowane przez Ganesan et al.przypisuje się zwiększonej powierzchni, intensywności absorpcji, wąskiemu pasmowi wzbronionemu i efektom fotoreakcji powierzchni.Liu i in.odkryli, że katalizator kompozytowy Ce/CoWO4 jest wysoce wydajnym fotokatalizatorem o potencjalnej wartości aplikacyjnej.Petrovic i in.przygotowanyCeO2katalizatorów metodą elektroosadzania prądem stałym i modyfikowano je nietermiczną plazmą koronową pulsującą pod ciśnieniem atmosferycznym.Zarówno materiały modyfikowane plazmą, jak i niezmodyfikowane wykazują dobrą zdolność katalityczną zarówno w procesach degradacji plazmowej, jak i fotokatalitycznej.
Wniosek
W artykule dokonano przeglądu wpływu metod syntezytlenek ceruna morfologię cząstek, rolę morfologii na właściwości powierzchni i aktywność katalityczną, a także efekt synergistyczny i zastosowanie pomiędzytlenek ceruoraz domieszki i nośniki.Chociaż katalizatory na bazie tlenku ceru były szeroko badane i stosowane w dziedzinie katalizy oraz poczyniły znaczny postęp w rozwiązywaniu problemów środowiskowych, takich jak uzdatnianie wody, nadal istnieje wiele problemów praktycznych, takich jak niejasnetlenek ceruMorfologia i mechanizm ładowania katalizatorów cerowych.Konieczne są dalsze badania nad metodą syntezy katalizatorów, wzmacnianiem efektu synergistycznego pomiędzy składnikami oraz badaniem mechanizmu katalitycznego różnych ładunków.
Autor czasopisma
Shandong Ceramics 2023, wydanie 2: 64–73
Autorzy: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng itp
Czas publikacji: 29 listopada 2023 r