Mkurugenzi Mtendaji2ni sehemu muhimu ya vifaa vya nadra vya ardhi.Vipengee vya Dunia vya Rare CERIUMina muundo wa kipekee wa elektroniki - 4F15D16S2. Safu yake maalum ya 4F inaweza kuhifadhi kwa ufanisi na kutolewa elektroni, na kufanya ions za cerium ziwe katika hali ya+3 valence na+4 hali ya valence. Kwa hivyo, vifaa vya CEO2 vina mashimo zaidi ya oksijeni, na zina uwezo mzuri wa kuhifadhi na kutolewa oksijeni. Ubadilishaji wa pande zote wa CE (III) na CE (IV) pia huweka vifaa vya CEO2 na uwezo wa kipekee wa kupunguza oxidation. Ikilinganishwa na vifaa vya wingi, Nano CeO2, kama aina mpya ya nyenzo za isokaboni, imepokea umakini mkubwa kwa sababu ya eneo lake la juu la uso, uhifadhi bora wa oksijeni na uwezo wa kutolewa, utendaji wa ion ya oksijeni, utendaji wa redox, na uwezo wa juu wa kutofautisha wa oksijeni. Hivi sasa kuna idadi kubwa ya ripoti za utafiti na matumizi yanayohusiana kwa kutumia Nano Mkurugenzi Mtendaji2 kama vichocheo, wabebaji wa kichocheo au viongezeo, vifaa vya kazi, na adsorbents.
1. Njia ya maandalizi ya nanometeroksidi ya cerium
Kwa sasa, njia za kawaida za maandalizi ya nano ceria ni pamoja na njia ya kemikali na njia ya mwili. Kulingana na njia tofauti za kemikali, njia za kemikali zinaweza kugawanywa katika njia ya mvua, njia ya hydrothermal, njia ya solvothermal, njia ya gel ya sol, njia ya microemulsion na njia ya umeme; Njia ya mwili ni njia ya kusaga.
1.1 Njia ya kusaga
Njia ya kusaga ya kuandaa nano ceria kwa ujumla hutumia kusaga mchanga, ambayo ina faida za gharama ya chini, urafiki wa mazingira, kasi ya usindikaji haraka, na uwezo mkubwa wa usindikaji. Kwa sasa ni njia muhimu zaidi ya usindikaji katika tasnia ya Nano Ceria. Kwa mfano, utayarishaji wa poda ya polishing ya oksidi ya nano kwa ujumla inachukua mchanganyiko wa hesabu na kusaga mchanga, na malighafi ya vichocheo vya kutengenezea msingi wa Cerium pia huchanganywa kwa matibabu ya kabla au kutibiwa baada ya kuhesabu kutumia mchanga. Kwa kutumia ukubwa wa mchanga wa chembe ya kusaga uwiano wa bead, nano ceria na D50 kuanzia makumi hadi mamia ya nanometers zinaweza kupatikana kupitia marekebisho.
1.2 Njia ya mvua
Njia ya mvua inahusu njia ya kuandaa poda thabiti kwa mvua, kujitenga, kuosha, kukausha, na hesabu ya malighafi kufutwa katika vimumunyisho sahihi. Njia ya mvua hutumiwa sana katika utayarishaji wa ardhi adimu na nanomatadium zilizowekwa, na faida kama mchakato rahisi wa kuandaa, ufanisi mkubwa, na gharama ya chini. Ni njia inayotumika kawaida ya kuandaa nano ceria na vifaa vyake vyenye mchanganyiko katika tasnia. Njia hii inaweza kuandaa nano ceria na morphology tofauti na saizi ya chembe kwa kubadilisha joto la mvua, mkusanyiko wa nyenzo, thamani ya pH, kasi ya mvua, kasi ya kuchochea, template, nk. Njia za kawaida hutegemea hali ya hewa ya ions kutoka kwa amonia inayotokana na utengamano wa urea, na maandalizi ya NANO ceria microspheres yaliyopitishwa. Vinginevyo, ions za cerium zinaweza kutolewa na OH - zinazozalishwa kutoka kwa hydrolysis ya sodium citrate, na kisha ikafungwa na kuhesabiwa kuandaa flake kama microspheres ya Nano Ceria.
1.3 Njia za hydrothermal na solvothermal
Njia hizi mbili zinarejelea njia ya kuandaa bidhaa na joto la juu na athari ya shinikizo kubwa kwa joto muhimu katika mfumo uliofungwa. Wakati kutengenezea majibu ni maji, inaitwa njia ya hydrothermal. Vivyo hivyo, wakati kutengenezea majibu ni kutengenezea kikaboni, inaitwa njia ya solvothermal. Chembe za nano zilizotengenezwa zina usafi wa hali ya juu, utawanyiko mzuri na chembe za sare, haswa poda za nano zilizo na morphologies tofauti au sura maalum za kioo. Futa kloridi ya cerium katika maji yaliyosafishwa, koroga na ongeza suluhisho la hydroxide ya sodiamu. React hydrothermal saa 170 ℃ kwa masaa 12 kuandaa cerium oxide nanorods na wazi (111) na (110) ndege za kioo. Kwa kurekebisha hali ya athari, sehemu ya (110) ndege za kioo katika ndege zilizo wazi zinaweza kuongezeka, na kuongeza zaidi shughuli zao za kichocheo. Kurekebisha kutengenezea mmenyuko na ligands za uso pia zinaweza kutoa chembe za nano ceria zilizo na hydrophilicity maalum au lipophilicity. Kwa mfano, kuongeza ioni za acetate kwenye awamu ya maji inaweza kuandaa monodisperse hydrophilic cerium oxide nanoparticles katika maji. Kwa kuchagua kutengenezea isiyo ya polar na kuanzisha asidi ya oleic kama ligand wakati wa majibu, monodisperse lipophilic ceria nanoparticles inaweza kutayarishwa katika vimumunyisho visivyo vya polar. (Tazama Mchoro 1)
Kielelezo 1 monodisperse spherical nano ceria na fimbo-umbo nano ceria
1.4 Njia ya Gel
Njia ya sol gel ni njia ambayo hutumia misombo kadhaa au kadhaa kama watangulizi, hufanya athari za kemikali kama vile hydrolysis katika awamu ya kioevu kuunda sol, na kisha huunda gel baada ya kuzeeka, na mwishowe kavu na calcines kuandaa poda za ultrafine. Njia hii inafaa sana kwa kuandaa sehemu nyingi za kutawanywa za nano ceria nanomatadium, kama vile Cerium Iron, Cerium titanium, Cerium zirconium na oksidi zingine za nano, ambazo zimeripotiwa katika ripoti nyingi.
1.5 Njia zingine
Kwa kuongezea njia zilizo hapo juu, pia kuna njia ndogo ya lotion, njia ya muundo wa microwave, njia ya elektroni, njia ya mwako wa moto wa plasma, njia ya ion-kubadilishana membrane elektroni na njia zingine nyingi. Njia hizi zina umuhimu mkubwa kwa utafiti na utumiaji wa nano ceria.
Matumizi ya 2-nanometer cerium oxide katika matibabu ya maji
Cerium ndio kitu kikubwa zaidi kati ya vitu adimu vya dunia, na bei ya chini na matumizi mapana. Nanometer ceria na composites zake zimevutia umakini mkubwa katika uwanja wa matibabu ya maji kwa sababu ya eneo la juu la uso, shughuli kubwa za kichocheo na utulivu bora wa muundo.
2.1 Matumizi yaNano cerium oxidekatika matibabu ya maji na njia ya adsorption
Katika miaka ya hivi karibuni, na maendeleo ya viwanda kama vile tasnia ya umeme, idadi kubwa ya maji machafu yaliyo na uchafuzi kama vile ioni nzito za chuma na ioni za fluorine zimetolewa. Hata kwa viwango vya kuwafuata, inaweza kusababisha madhara makubwa kwa viumbe vya majini na mazingira ya kuishi kwa mwanadamu. Njia zinazotumika kawaida ni pamoja na oxidation, flotation, reverse osmosis, adsorption, nanofiltration, biosorption, nk kati yao, teknolojia ya adsorption mara nyingi hupitishwa kwa sababu ya operesheni yake rahisi, gharama ya chini, na ufanisi mkubwa wa matibabu. Vifaa vya Mkurugenzi Mtendaji wa Nano vina eneo maalum la uso na shughuli za juu za uso kama adsorbents, na kumekuwa na ripoti nyingi juu ya muundo wa porous Nano Ceo2 na vifaa vyake vyenye mchanganyiko na morphologies tofauti kwa adsorb na kuondoa ioni zenye madhara kutoka kwa maji.
Utafiti umeonyesha kuwa nano ceria ina uwezo mkubwa wa adsorption kwa f - katika maji chini ya hali dhaifu ya asidi. Katika suluhisho na mkusanyiko wa awali wa F - ya 100mg/L na pH = 5-6, uwezo wa adsorption kwa F - ni 23mg/g, na kiwango cha kuondolewa cha F - ni 85.6%. Baada ya kuipakia kwenye mpira wa asidi ya asidi ya polyacrylic (upakiaji wa kiwango: 0.25g/g), uwezo wa kuondolewa wa F - unaweza kufikia zaidi ya 99% wakati wa kutibu kiasi sawa cha 100mg/L ya f - suluhisho la maji; Wakati wa kusindika mara 120 kiasi, zaidi ya 90% ya F - inaweza kuondolewa. Inapotumiwa kwa adsorb phosphate na iodate, uwezo wa adsorption unaweza kufikia zaidi ya 100mg/g chini ya hali inayolingana ya adsorption. Nyenzo zilizotumiwa zinaweza kutumika tena baada ya matibabu rahisi na matibabu ya kutokujali, ambayo ina faida kubwa za kiuchumi.
Kuna tafiti nyingi juu ya adsorption na matibabu ya metali nzito zenye sumu kama vile arseniki, chromium, cadmium, na risasi kwa kutumia nano ceria na vifaa vyake vyenye mchanganyiko. PH bora ya adsorption inatofautiana kwa ioni nzito za chuma na majimbo tofauti ya valence. Kwa mfano, hali dhaifu ya alkali na upendeleo wa upande wowote ina hali bora ya adsorption kwa AS (III), wakati hali bora ya adsorption kwa AS (V) inafanikiwa chini ya hali dhaifu ya asidi, ambapo uwezo wa adsorption unaweza kufikia zaidi ya 110mg/g chini ya hali zote mbili. Kwa jumla, muundo ulioboreshwa wa nano ceria na vifaa vyake vyenye mchanganyiko vinaweza kufikia viwango vya juu vya adsorption na kuondolewa kwa ions nzito za chuma juu ya anuwai ya pH.
Kwa upande mwingine, cerium oxide msingi nanomatadium pia ina utendaji bora katika viumbe adsorbing katika maji machafu, kama vile asidi machungwa, rhodamine B, Kongo nyekundu, nk Kwa mfano, katika kesi zilizoripotiwa, nano ceria porous zilizotayarishwa na njia za umeme zina uwezo mkubwa wa kuondolewa kwa densi za kuondolewa, hususan kwa sababu ya kuondolewa kwa adpor adp, endop of the emporpen adp, endop adp, endop adpon adp, of adm adm, endop adp, of adm ad ad ad ad ad. 942.7mg/g katika dakika 60.
2.2 Matumizi ya nano ceria katika mchakato wa juu wa oxidation
Mchakato wa oxidation ya hali ya juu (AOPS kwa kifupi) inapendekezwa kuboresha mfumo wa matibabu wa anidrous uliopo. Mchakato wa oxidation ya hali ya juu, pia inajulikana kama teknolojia ya kina oxidation, inaonyeshwa na utengenezaji wa hydroxyl radical (· OH), superoxide radical (· O2 -), oksijeni ya singlet, nk na uwezo mkubwa wa oxidation. Chini ya hali ya athari ya joto la juu na shinikizo, umeme, sauti, umeme wa umeme, kichocheo, nk Kulingana na njia tofauti za kutoa radicals za bure na hali ya athari, zinaweza kugawanywa katika oxidation ya picha, kichocheo cha mvua, oxidation ya onochemistry, oxidation, oxidation 2).
Kielelezo 2 Uainishaji na Mchanganyiko wa Teknolojia ya Mchakato wa Oxidation wa Juu
Nano Ceriani kichocheo cha heterogenible kinachotumika kawaida katika mchakato wa hali ya juu wa oxidation. Kwa sababu ya ubadilishaji wa haraka kati ya CE3+na CE4+na athari ya kupunguza oxidation haraka iliyoletwa na kunyonya oksijeni na kutolewa, Nano Ceria ina uwezo mzuri wa kichocheo. Inapotumiwa kama mtangazaji wa kichocheo, inaweza pia kuboresha vizuri uwezo wa kichocheo na utulivu. Wakati Nano Ceria na vifaa vyake vyenye mchanganyiko hutumiwa kama vichocheo, mali za kichocheo hutofautiana sana na morphology, saizi ya chembe, na ndege za kioo zilizo wazi, ambazo ni sababu kuu zinazoathiri utendaji wao na matumizi. Inaaminika kwa ujumla kuwa chembe ndogo na kubwa eneo maalum la uso, tovuti inayolingana zaidi, na nguvu ya uwezo wa kichocheo. Uwezo wa kichocheo cha uso ulio wazi wa glasi, kutoka kwa nguvu hadi dhaifu, iko katika mpangilio wa uso wa kioo (100) (110) uso wa kioo> (111) uso wa kioo, na utulivu unaolingana ni kinyume.
Cerium oxide ni nyenzo ya semiconductor. Wakati oksidi ya nanometer cerium inapowashwa na picha zilizo na nishati ya juu kuliko pengo la bendi, elektroni za bendi ya valence zinafurahi, na tabia ya mabadiliko ya mabadiliko hufanyika. Tabia hii itakuza kiwango cha ubadilishaji wa CE3+na CE4+, na kusababisha shughuli kali za upigaji picha za nano ceria. Upigaji picha unaweza kufikia uharibifu wa moja kwa moja wa vitu vya kikaboni bila uchafuzi wa sekondari, kwa hivyo matumizi yake ndio teknolojia iliyosomwa zaidi katika uwanja wa Nano Ceria katika AOPS. Kwa sasa, lengo kuu ni juu ya matibabu ya uharibifu wa kichocheo cha dyes ya azo, phenol, chlorobenzene, na maji machafu ya dawa kwa kutumia vichocheo na morphologies tofauti na utunzi wa mchanganyiko. Kulingana na ripoti hiyo, chini ya njia bora ya kichocheo cha kichocheo na hali ya mfano wa kichocheo, uwezo wa uharibifu wa dutu hizi kwa ujumla unaweza kufikia zaidi ya 80%, na uwezo wa kuondolewa wa kaboni ya kikaboni (TOC) inaweza kufikia zaidi ya 40%.
Nano cerium oxide catalysis kwa uharibifu wa uchafuzi wa kikaboni kama vile ozoni na peroksidi ya hidrojeni ni teknolojia nyingine iliyosomwa sana. Sawa na upigaji picha, pia inazingatia uwezo wa nano ceria na morphologies tofauti au ndege za kioo na tofauti tofauti za msingi wa cerium zenye vioksidishaji ili kuongeza oksidi na kudhoofisha uchafuzi wa kikaboni. Katika athari kama hizi, vichocheo vinaweza kuchochea kizazi cha idadi kubwa ya radicals inayofanya kazi kutoka ozoni au peroksidi ya hidrojeni, ambayo inashambulia uchafuzi wa kikaboni na kufikia uwezo bora wa uharibifu wa oxidative. Kwa sababu ya kuanzishwa kwa vioksidishaji katika athari, uwezo wa kuondoa misombo ya kikaboni unaboreshwa sana. Katika athari nyingi, kiwango cha mwisho cha kuondolewa kwa dutu inayolenga kinaweza kufikia au kukaribia 100%, na kiwango cha kuondoa TOC pia ni cha juu.
Katika njia ya oxidation ya juu ya electrocalytic, mali ya nyenzo za anode zilizo na mabadiliko ya juu ya oksijeni huamua kuchagua njia ya njia ya juu ya oxidation ya kutibu uchafuzi wa kikaboni. Vifaa vya cathode ni jambo muhimu kuamua uzalishaji wa H2O2, na utengenezaji wa H2O2 huamua ufanisi wa njia ya oxidation ya juu ya kutibu uchafuzi wa kikaboni. Utafiti wa muundo wa vifaa vya elektroni kwa kutumia nano ceria umepokea umakini mkubwa wa ndani na kimataifa. Watafiti huanzisha nano cerium oxide na vifaa vyake vyenye mchanganyiko kupitia njia tofauti za kemikali kurekebisha vifaa tofauti vya elektroni, kuboresha shughuli zao za umeme, na kwa hivyo huongeza shughuli za umeme na kiwango cha mwisho cha kuondoa.
Microwave na ultrasound mara nyingi ni hatua muhimu za kusaidia kwa mifano ya kichocheo hapo juu. Kuchukua msaada wa ultrasonic kama mfano, kwa kutumia mawimbi ya sauti ya vibration na masafa ya juu kuliko 25kHz kwa sekunde, mamilioni ya Bubbles ndogo sana hutolewa katika suluhisho lililoundwa na wakala wa kusafisha iliyoundwa maalum. Bubbles hizi ndogo, wakati wa kushinikiza haraka na upanuzi, kila wakati hutoa uingizwaji wa Bubble, ikiruhusu vifaa vya kubadilishana haraka na kusambaza juu ya uso wa kichocheo, mara nyingi huboresha ufanisi wa kichocheo.
3 Hitimisho
Nano ceria na vifaa vyake vyenye mchanganyiko vinaweza kutibu ioni na uchafuzi wa kikaboni katika maji, na kuwa na uwezo muhimu wa matumizi katika uwanja wa matibabu ya maji ya baadaye. Walakini, utafiti mwingi bado uko katika hatua ya maabara, na ili kufikia matumizi ya haraka katika matibabu ya maji katika siku zijazo, maswala yafuatayo bado yanahitaji kushughulikiwa haraka:
(1) Gharama kubwa ya maandalizi ya nanoMkurugenzi Mtendaji2Vifaa vya msingi vinabaki kuwa jambo muhimu katika idadi kubwa ya matumizi yao katika matibabu ya maji, ambayo bado yapo katika hatua ya utafiti wa maabara. Kuchunguza njia za bei ya chini, rahisi na madhubuti ya maandalizi ambayo inaweza kudhibiti morphology na saizi ya vifaa vya msingi vya Mkurugenzi Mtendaji wa Nano bado ni lengo la utafiti.
. Mchanganyiko wake na vifaa vya resin au vifaa vya sumaku itakuwa mwelekeo muhimu wa utafiti kwa utayarishaji wake wa nyenzo na teknolojia ya kuchakata.
.
. Mchakato halisi wa matibabu ya maji taka mara nyingi unajumuisha kuishi kwa uchafuzi mwingi, na uchafuzi unaounganika utaingiliana, na hivyo kubadilisha sifa za uso na sumu ya nanomatadium. Kwa hivyo, kuna haja ya haraka ya kufanya utafiti zaidi juu ya mambo yanayohusiana.
Wakati wa chapisho: Mei-22-2023