Дослідження синтезу та модифікаціїНаноматеріали оксид церію
Синтезнаноматеріали оксиду церіювключає осадження, співосадження, гідротермальний, механічний синтез, синтез горінням, золь-гель, мікролосьйон та піроліз, серед яких основними методами синтезу є осадження та гідротермальний.Гідротермальний метод вважається найпростішим, економічним і не містить добавок.Основним завданням гідротермального методу є контроль морфології нанорозміру, що вимагає ретельного налаштування для контролю його характеристик.
Модифікаціяцеріумможна підсилити за допомогою кількох методів: (1) легування інших іонів металу з нижчими цінами або меншими розмірами в решітці діоксиду церію.Цей метод може не тільки покращити продуктивність залучених оксидів металів, але й утворити нові стабільні матеріали з новими фізичними та хімічними властивостями.(2) Диспергувати оксид церію або його леговані аналоги на відповідних матеріалах-носіях, таких як активоване вугілля, графен тощо.Оксид церіютакож може служити носієм для диспергування металів, таких як золото, платина та паладій.Для модифікації матеріалів на основі діоксиду церію в основному використовуються перехідні метали, рідкісні лужні/лужноземельні метали, рідкоземельні метали та дорогоцінні метали, які мають кращу активність і термічну стабільність.
ЗастосуванняОксид церіюта композитні каталізатори
1, Застосування різних морфологій церії
Лаура та ін.повідомили про визначення трьох типів фазових діаграм морфології оксиду церію, які пов'язують вплив концентрації лугу та температури гідротермальної обробки з кінцевимCeO2морфологія наноструктури.Результати показують, що каталітична активність безпосередньо пов'язана зі співвідношенням Ce3+/Ce4+ і концентрацією вакансій кисню на поверхні.Вей та ін.синтезовано три Pt/CeO2каталізатори з різною морфологією носія (стержнеподібні (CeO2-R), кубічний (CeO2-C), і октаедричні (CeO2-O), які особливо підходять для низькотемпературного каталітичного окислення C2H4.Біан та ін.підготували серіюНаноматеріали CeO2із стержнеподібною, кубічною, гранульованою та октаедричною морфологією, і виявив, що каталізатори завантажуються наНаночастинки CeO2(5Ni/NPs) продемонстрували набагато вищу каталітичну активність і кращу стабільність, ніж каталізатори з іншими формамиCeO2підтримка.
2. Каталітична деградація забруднюючих речовин у воді
Оксид церіюбув визнаний ефективним каталізатором окислення озону для видалення окремих органічних сполук.Сяо та ін.виявили, що наночастинки Pt знаходяться в тісному контакті зCeO2на поверхні каталізатора та піддаються сильній взаємодії, тим самим покращуючи активність розкладання озону та утворюючи більше активних форм кисню, які сприяють окисленню толуолу.Чжан Ланьхе та інші підготували допінгCeO2/Al2O3 каталізатори.Леговані оксиди металів забезпечують реакційний простір для реакції між органічними сполуками та O3, що призводить до вищої каталітичної ефективностіCeO2/Al2O3 та збільшення активних центрів на поверхні каталізатора
Тому багато досліджень показали, щооксид церіюкомпозитні каталізатори можуть не тільки посилити деградацію стійких органічних мікрозабруднювачів у сфері каталітичного озонування стічних вод, але також мати інгібуючий вплив на бромат, що утворюється під час озонового каталітичного процесу.Вони мають широкі перспективи застосування в озонуванні води.
3, Каталітична деградація летких органічних сполук
CeO2, як типовий рідкісноземельний оксид, досліджували в багатофазному каталізі через його високу здатність зберігати кисень.
Wang та ін.синтезували композитний оксид Ce Mn із стержнеподібною морфологією (молярне співвідношення Ce/Mn 3:7) гідротермальним методом.Іони Mn були леговані вCeO2каркас для заміни Ce, тим самим збільшуючи концентрацію кисневих вакансій.У міру заміщення Ce4+ іонами Mn утворюється більше вакансій кисню, що є причиною його більшої активності.Du та ін.синтезував Mn Ce оксидні каталізатори за допомогою нового методу, що поєднує редокс-осадження та гідротермальний методи.Вони виявили, що співвідношення марганцю іцерійзіграли вирішальну роль у формуванні каталізатора і істотно вплинули на його продуктивність і каталітичну активність.церійв марганцівціоксид церіювідіграє вирішальну роль в адсорбції толуолу, а марганець, як було показано, відіграє вирішальну роль в окисленні толуолу.Координація між марганцем і церієм покращує процес каталітичної реакції.
4.Фотокаталізатор
Sun та ін.успішно отримано Ce Pr Fe-0 @ C за допомогою методу спільного осадження.Специфічний механізм полягає в тому, що допування Pr, Fe та C відіграє важливу роль у фотокаталітичній активності.Введення відповідної кількості Pr, Fe і C вCeO2може значно підвищити фотокаталітичну ефективність отриманого зразка, оскільки він має кращу адсорбцію забруднюючих речовин, ефективніше поглинання видимого світла, вищу швидкість утворення вуглецевих смуг і більше кисневих вакансій.Посилена фотокаталітична активністьCeO2-GO нанокомпозити, отримані Ganesan та ін.пояснюється підвищеною площею поверхні, інтенсивністю поглинання, вузькою забороненою зоною та ефектами фотовідповіді поверхні.Лю та ін.виявили, що композитний каталізатор Ce/CoWO4 є високоефективним фотокаталізатором із потенційною цінністю застосування.Петрович та ін.підготовленийCeO2каталізатори з використанням методу електроосадження постійного струму та модифікували їх за допомогою нетермічної пульсуючої коронної плазми атмосферного тиску.Як модифіковані плазмою, так і немодифіковані матеріали виявляють хорошу каталітичну здатність як у плазмових, так і в фотокаталітичних процесах деградації.
Висновок
У цій статті розглядається вплив методів синтезуоксид церіюпро морфологію частинок, роль морфології на властивості поверхні та каталітичну активність, а також синергетичний ефект і застосування міжоксид церіюі допантів і носіїв.Хоча каталізатори на основі оксиду церію були широко вивчені та застосовані в галузі каталізу та досягли значного прогресу у вирішенні екологічних проблем, таких як очищення води, все ще існує багато практичних проблем, таких як незрозуміліоксид церіюморфологія та механізм навантаження каталізаторів на носії церію.Необхідні подальші дослідження методу синтезу каталізаторів, посилення синергічного ефекту між компонентами та вивчення каталітичного механізму різних навантажень.
Автор журналу
Shandong Ceramics 2023 Випуск 2: 64-73
Автори: Чжоу Бінь, Ван Пен, Мен Фанпен та ін
Час публікації: 29 листопада 2023 р