การสังเคราะห์และการปรับเปลี่ยนซีเรียมออกไซด์และการประยุกต์ในการเร่งปฏิกิริยา

ศึกษาการสังเคราะห์และการดัดแปลงวัสดุนาโนซีเรียมออกไซด์

การสังเคราะห์ของวัสดุนาโนเซเรียรวมถึงการตกตะกอน, coprecipitation, hydrothermal, การสังเคราะห์เชิงกล, การสังเคราะห์การเผาไหม้, เจลโซล, โลชั่นไมโครและไพโรไลซิสซึ่งวิธีการสังเคราะห์หลักคือการตกตะกอนและความร้อน วิธีการไฮโดรเทอร์มอลถือว่าเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดประหยัดที่สุดและฟรี ความท้าทายหลักของวิธีการไฮโดรเทอร์มอลคือการควบคุมสัณฐานวิทยาระดับนาโนซึ่งต้องมีการปรับเปลี่ยนอย่างระมัดระวังเพื่อควบคุมลักษณะของมัน

การดัดแปลงของเซเรียสามารถปรับปรุงได้ด้วยวิธีการหลายวิธี: (1) การเติมไอออนโลหะอื่น ๆ ด้วยราคาที่ต่ำกว่าหรือขนาดเล็กลงในโครงตาข่ายซีเรีย วิธีนี้ไม่เพียง แต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของออกไซด์โลหะที่เกี่ยวข้อง แต่ยังสร้างวัสดุที่มีเสถียรภาพใหม่ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีใหม่ (2) กระจายเซเรียหรืออะนาล็อกที่เจือด้วยวัสดุพาหะที่เหมาะสมเช่นคาร์บอนเปิดใช้งานกราฟีน ฯลฯซีเรียมออกไซด์ยังสามารถทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการสำหรับการกระจายโลหะเช่นทองคำแพลตตินัมและแพลเลเดียม การปรับเปลี่ยนวัสดุที่ใช้ซีเรียมไดออกไซด์ส่วนใหญ่ใช้โลหะทรานซิชันโลหะอัลคาไล/อัลคาไลเมทัลโลหะหายากและโลหะมีค่าซึ่งมีกิจกรรมที่ดีกว่าและความเสถียรทางความร้อน

การประยุกต์ซีเรียมออกไซด์และตัวเร่งปฏิกิริยาคอมโพสิต

1, การประยุกต์ใช้สัณฐานวิทยาที่แตกต่างกันของ Ceria

ลอร่าและคณะ รายงานการกำหนดไดอะแกรมเฟสเซเรียระยะสามประเภทซึ่งเกี่ยวข้องกับผลกระทบของความเข้มข้นของอัลคาไลและอุณหภูมิการรักษาด้วยความร้อนด้วยความร้อนCEO2สัณฐานวิทยาโครงสร้างนาโน ผลการวิจัยพบว่ากิจกรรมการเร่งปฏิกิริยานั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วน CE3+/CE4+และความเข้มข้นของตำแหน่งว่างออกซิเจน Wei et al. สังเคราะห์สาม pt/CEO2ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีสัณฐานของพาหะที่แตกต่างกัน (rod like (CEO2-r), ลูกบาศก์ (CEO2-c) และแปดด้าน (CEO2-O) ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกซิเดชั่นตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำของ C2H4 Bian et al. เตรียมชุดของวัสดุนาโน CEO2ด้วยรูปทรงก้านลูกบาศก์, เม็ดและรูปแปดด้านและพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโหลดอนุภาคนาโน CEO2(5NI/NPS) แสดงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาที่สูงขึ้นและมีความเสถียรดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปแบบอื่น ๆCEO2สนับสนุน.

2. การย่อยสลายตัวของมลพิษในน้ำ

ซีเรียมออกไซด์ได้รับการยอมรับว่าเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของโอโซนที่มีประสิทธิภาพสำหรับการกำจัดสารประกอบอินทรีย์ที่เลือก Xiao และคณะ พบว่าอนุภาคนาโน PT อยู่ใกล้ชิดกับCEO2บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาและได้รับการโต้ตอบที่แข็งแกร่งดังนั้นจึงปรับปรุงกิจกรรมการสลายตัวของโอโซนและสร้างสายพันธุ์ออกซิเจนที่มีปฏิกิริยามากขึ้นซึ่งนำไปสู่การเกิดออกซิเดชันของโทลูอีน Zhang Lanhe และคนอื่น ๆ เตรียมสารเจือCEO2/ตัวเร่งปฏิกิริยา Al2O3 ออกไซด์โลหะเจือเป็นพื้นที่ปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบอินทรีย์และ O3 ทำให้ประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาสูงขึ้นของCEO2/Al2O3 และการเพิ่มขึ้นของไซต์ที่ใช้งานอยู่บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยา

ดังนั้นการศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าซีเรียมออกไซด์ตัวเร่งปฏิกิริยาคอมโพสิตไม่เพียง แต่สามารถเพิ่มการเสื่อมสภาพของสารมลพิษไมโครอินทรีย์ recalcitrant ในด้านการบำบัดโอโซนตัวเร่งปฏิกิริยาของน้ำเสีย แต่ยังมีผลยับยั้งการเกิดโบรเมตที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการเร่งปฏิกิริยาโอโซน พวกเขามีโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวางในการบำบัดน้ำโอโซน

3, การย่อยสลายตัวเร่งปฏิกิริยาของสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย

CEO2ในฐานะที่เป็นออกไซด์ Earth ที่หายากทั่วไปได้รับการศึกษาในการเร่งปฏิกิริยาหลายเฟสเนื่องจากความสามารถในการจัดเก็บออกซิเจนสูง

วังและคณะ สังเคราะห์ออกไซด์คอมโพสิต CE MN ด้วยสัณฐานวิทยารูปแท่ง (อัตราส่วนโมลาร์ CE/MN ของ 3: 7) โดยใช้วิธีการไฮโดรเทอร์มอล ไอออนของ Mn ถูกเจือลงในCEO2เฟรมเวิร์กเพื่อแทนที่ CE ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความเข้มข้นของตำแหน่งงานว่างออกซิเจน เนื่องจาก CE4+ถูกแทนที่ด้วยไอออนของ Mn ทำให้มีการสร้างตำแหน่งว่างออกซิเจนมากขึ้นซึ่งเป็นสาเหตุของกิจกรรมที่สูงขึ้น Du et al. ตัวเร่งปฏิกิริยา Mn CE ออกไซด์ที่สังเคราะห์ขึ้นโดยใช้วิธีการใหม่ที่รวมการตกตะกอนรีดอกซ์และวิธีการไฮโดรเทอร์มอล พวกเขาพบว่าอัตราส่วนของแมงกานีสและซีเรียมมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาและส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงานและกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาซีเรียมในแมงกานีสซีเรียมออกไซด์มีบทบาทสำคัญในการดูดซับโทลูอีนและแมงกานีสแสดงให้เห็นว่ามีบทบาทสำคัญในการออกซิเดชั่นของโทลูอีน การประสานงานระหว่างแมงกานีสและซีเรียมช่วยเพิ่มกระบวนการปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยา

4.Photocatalyst

Sun et al. เตรียม CE PR FE-0 @ C โดยใช้วิธีการเร่งรัด CO กลไกเฉพาะคือปริมาณยาสลบของ PR, FE และ C มีบทบาทสำคัญในกิจกรรมโฟโตคะตาไลติก แนะนำจำนวน PR, FE และ C ที่เหมาะสมCEO2สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโฟโตคะตาไลติกของตัวอย่างที่ได้รับอย่างมากเนื่องจากมีการดูดซับมลพิษที่ดีขึ้นการดูดซับแสงที่มองเห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอัตราการก่อตัวของแถบคาร์บอนที่สูงขึ้นและตำแหน่งงานว่างออกซิเจนมากขึ้น กิจกรรมโฟโตคะตาไลติกที่เพิ่มขึ้นของCEO2-go nanocomposites จัดทำโดย Ganesan และคณะ มีสาเหตุมาจากพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นความเข้มการดูดซับ bandgap แคบและเอฟเฟกต์โฟโต้สเปียสพื้นผิว Liu et al. พบว่า CE/COWO4 คอมโพสิตตัวเร่งปฏิกิริยาเป็น photocatalyst ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมค่าแอปพลิเคชันที่มีศักยภาพ Petrovic และคณะ เตรียมไว้CEO2ตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้วิธีการทางอิเล็กโทรดกระแสไฟฟ้าคงที่และปรับเปลี่ยนด้วยความดันในบรรยากาศที่ไม่ได้รับความร้อนด้วยความดันพลาสม่า Corona วัสดุพลาสมาที่ดัดแปลงและไม่ได้แก้ไขทั้งสองแสดงความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาที่ดีทั้งในกระบวนการย่อยสลายพลาสมาและโฟโตคะตาไลติก

บทสรุป

บทความนี้ทบทวนอิทธิพลของวิธีการสังเคราะห์ของซีเรียมออกไซด์เกี่ยวกับสัณฐานวิทยาของอนุภาคบทบาทของสัณฐานวิทยาต่อคุณสมบัติพื้นผิวและกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยารวมถึงผลเสริมฤทธิ์กันและการประยุกต์ซีเรียมออกไซด์และเจือปนและผู้ให้บริการ แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ซีเรียมออกไซด์ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางและนำไปใช้ในสาขาการเร่งปฏิกิริยาและมีความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมเช่นการบำบัดน้ำ แต่ยังมีปัญหาในทางปฏิบัติมากมายเช่นไม่ชัดเจนซีเรียมออกไซด์สัณฐานวิทยาและกลไกการโหลดของตัวเร่งปฏิกิริยาซีเรียม จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการสังเคราะห์ของตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มผลเสริมฤทธิ์กันระหว่างส่วนประกอบและการศึกษากลไกการเร่งปฏิกิริยาของโหลดที่แตกต่างกัน

ผู้เขียนวารสาร

เซรามิกมณฑลซานตง 2023 ฉบับที่ 2: 64-73

ผู้แต่ง: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng ฯลฯ