Estudo sobre a síntese e modificaçãoNanomateriais de óxido de cério
A síntese denanomateriais de cériainclui precipitação, coprecipitação, hidrotérmica, síntese mecânica, síntese por combustão, sol gel, microloção e pirólise, dentre os quais os principais métodos de síntese são precipitação e hidrotérmica.O método hidrotérmico é considerado o método mais simples, econômico e livre de aditivos.O principal desafio do método hidrotérmico é controlar a morfologia em nanoescala, o que requer ajustes cuidadosos para controlar suas características.
A modificação decériapode ser melhorado através de vários métodos: (1) dopagem de outros íons metálicos com preços mais baixos ou tamanhos menores na rede de céria.Este método pode não apenas melhorar o desempenho dos óxidos metálicos envolvidos, mas também formar novos materiais estáveis com novas propriedades físicas e químicas.(2) Dispersar céria ou seus análogos dopados em materiais transportadores adequados, como carvão ativado, grafeno, etc.Óxido de cériotambém pode servir como transportador para dispersar metais como ouro, platina e paládio.A modificação de materiais à base de dióxido de cério utiliza principalmente metais de transição, metais alcalinos/alcalinoterrosos raros, metais terrosos raros e metais preciosos, que apresentam melhor atividade e estabilidade térmica.
Aplicação deÓxido de Cérioe catalisadores compostos
1,A aplicação de diferentes morfologias de céria
Laura et al.relataram a determinação de três tipos de diagramas de fases da morfologia do cério, que relacionam os efeitos da concentração alcalina e da temperatura do tratamento hidrotérmico com o resultado finalCeO2morfologia da nanoestrutura.Os resultados indicam que a atividade catalítica está diretamente relacionada à razão Ce3+/Ce4+ e à concentração de vacâncias de oxigênio na superfície.Wei et al.sintetizou três Pt/CeO2catalisadores com diferentes morfologias de transportadores (tipo bastão (CeO2-R), cúbico (CeO2-C) e octaédrico (CeO2-O), que são particularmente adequados para oxidação catalítica de C2H4 em baixa temperatura.Bian et al.preparou uma série deNanomateriais CeO2com morfologia em forma de bastonete, cúbica, granular e octaédrica, e descobriu que os catalisadores carregados emNanopartículas de CeO2(5Ni/NPs) exibiram atividade catalítica muito maior e melhor estabilidade do que catalisadores com outras formas deCeO2apoiar.
2. Degradação catalítica de poluentes na água
Óxido de cériofoi reconhecido como um catalisador eficaz de oxidação do ozônio para a remoção de compostos orgânicos selecionados.Xiao et al.descobriram que as nanopartículas de Pt estão em contato próximo comCeO2na superfície do catalisador e sofrem fortes interações, melhorando assim a atividade de decomposição do ozônio e produzindo espécies de oxigênio mais reativas, que contribuem para a oxidação do tolueno.Zhang Lanhe e outros preparados dopadosCeO2/Catalisadores Al2O3.Os óxidos metálicos dopados fornecem um espaço de reação para a reação entre compostos orgânicos e O3, resultando em maior desempenho catalítico deCeO2/Al2O3 e um aumento de sítios ativos na superfície do catalisador
Portanto, muitos estudos têm mostrado queóxido de cériocatalisadores compostos podem não apenas aumentar a degradação de micropoluentes orgânicos recalcitrantes no campo do tratamento catalítico de águas residuais com ozônio, mas também ter efeitos inibitórios sobre o bromato produzido durante o processo catalítico do ozônio.Eles têm amplas perspectivas de aplicação no tratamento de água com ozônio.
3, Degradação catalítica de compostos orgânicos voláteis
CeO2, como um típico óxido de terras raras, tem sido estudado em catálise multifásica devido à sua alta capacidade de armazenamento de oxigênio.
Wang et al.sintetizaram um óxido compósito Ce Mn com morfologia em forma de bastonete (razão molar Ce / Mn de 3: 7) usando um método hidrotérmico.Os íons Mn foram dopados noCeO2estrutura para substituir Ce, aumentando assim a concentração de vagas de oxigênio.À medida que Ce4+ é substituído por íons Mn, mais vacâncias de oxigênio são formadas, o que é a razão de sua maior atividade.Du et al.sintetizaram catalisadores de óxido de Mn Ce usando um novo método combinando precipitação redox e métodos hidrotérmicos.Eles descobriram que a proporção de manganês ecériodesempenhou um papel crucial na formação do catalisador e afetou significativamente seu desempenho e atividade catalítica.Cérioem manganêsóxido de cériodesempenha um papel crucial na adsorção do tolueno, e o manganês demonstrou desempenhar um papel crucial na oxidação do tolueno.A coordenação entre manganês e cério melhora o processo de reação catalítica.
4.Fotocatalisador
Sun et al.preparou com sucesso Ce Pr Fe-0 @ C usando o método de co-precipitação.O mecanismo específico é que a quantidade de dopagem de Pr, Fe e C desempenha um papel importante na atividade fotocatalítica.Introduzir uma quantidade apropriada de Pr, Fe e C emCeO2pode melhorar muito a eficiência fotocatalítica da amostra obtida, pois possui melhor adsorção de poluentes, absorção mais eficaz de luz visível, maior taxa de formação de bandas de carbono e mais vacâncias de oxigênio.A atividade fotocatalítica aprimorada deCeO2Nanocompósitos -GO preparados por Ganesan et al.é atribuído à área de superfície aumentada, intensidade de absorção, bandgap estreito e efeitos de fotoresposta de superfície.Liu et al.descobriram que o catalisador composto Ce / CoWO4 é um fotocatalisador altamente eficiente com potencial valor de aplicação.Petrovic et al.preparadoCeO2catalisadores usando o método de eletrodeposição de corrente constante e os modificou com plasma corona pulsante de pressão atmosférica não térmica.Tanto os materiais modificados como os não modificados com plasma exibem boa capacidade catalítica nos processos de degradação fotocatalítica e plasmática.
Conclusão
Este artigo revisa a influência dos métodos de síntese deóxido de cériona morfologia das partículas, o papel da morfologia nas propriedades da superfície e na atividade catalítica, bem como o efeito sinérgico e aplicação entreóxido de cérioe dopantes e portadores.Embora os catalisadores à base de óxido de cério tenham sido amplamente estudados e aplicados no campo da catálise e tenham feito progressos significativos na resolução de problemas ambientais, como o tratamento de água, ainda existem muitos problemas práticos, como questões pouco clarasóxido de cériomorfologia e mecanismo de carregamento de catalisadores suportados em cério.Mais pesquisas são necessárias sobre o método de síntese de catalisadores, potencializando o efeito sinérgico entre os componentes e estudando o mecanismo catalítico de diferentes cargas.
Autor do diário
Cerâmica Shandong 2023 Edição 2: 64-73
Autores: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, etc.
Horário da postagem: 29 de novembro de 2023