تخليق وتعديل أكسيد السيريوم وتطبيقه في الحفز الكيميائي

دراسة التوليف والتعديلالمواد النانوية لأكسيد السيريوم

توليفمواد السيريا النانويةيشمل هطول الأمطار، والهطول المشترك، والتوليف الحراري المائي، والتوليف الميكانيكي، وتوليف الاحتراق، وهلام سول، والمستحضر الصغير والانحلال الحراري، ومن بينها طرق التوليف الرئيسية هي الترسيب والحرارية المائية. تعتبر الطريقة الحرارية المائية أبسط الطرق وأكثرها اقتصادا وخالية من الإضافات. التحدي الرئيسي للطريقة الحرارية المائية هو التحكم في التشكل النانوي، الأمر الذي يتطلب تعديلاً دقيقًا للتحكم في خصائصه.

التعديلسيريايمكن تعزيزها من خلال عدة طرق: (1) تطعيم أيونات المعادن الأخرى بأسعار أقل أو أحجام أصغر في شبكة السيريا. لا يمكن لهذه الطريقة تحسين أداء أكاسيد المعادن المعنية فحسب، بل يمكنها أيضًا تكوين مواد مستقرة جديدة ذات خصائص فيزيائية وكيميائية جديدة. (2) قم بتفريق السيريا أو نظائرها المخدرة على مواد حاملة مناسبة، مثل الكربون المنشط، والجرافين، وما إلى ذلك.أكسيد السيريوميمكن أيضًا أن يكون بمثابة حامل لتفريق المعادن مثل الذهب والبلاتين والبلاديوم. يستخدم تعديل المواد المعتمدة على ثاني أكسيد السيريوم بشكل أساسي المعادن الانتقالية، والمعادن الأرضية القلوية/القلوية النادرة، والمعادن الأرضية النادرة، والمعادن الثمينة، التي تتمتع بنشاط أفضل واستقرار حراري.

تطبيقأكسيد السيريوموالمحفزات المركبة

1، تطبيق أشكال مختلفة من السيريا

لورا وآخرون. تم الإبلاغ عن تحديد ثلاثة أنواع من مخططات طور مورفولوجيا السيريا، والتي تربط تأثيرات تركيز القلويات ودرجة حرارة المعالجة الحرارية المائية بالنهاية النهائيةCeO2مورفولوجيا البنية النانوية. تشير النتائج إلى أن النشاط التحفيزي يرتبط ارتباطًا مباشرًا بنسبة Ce3+/Ce4+ وتركيز الشواغر للأكسجين السطحي. وي وآخرون. توليفها ثلاثة حزب العمال /CeO2محفزات ذات أشكال حاملة مختلفة (مثل القضبان (CeO2-R)، مكعب (CeO2-C)، وثماني السطوح (CeO2-O)، وهي مناسبة بشكل خاص للأكسدة الحفزية ذات درجة الحرارة المنخفضة لـ C2H4. بيان وآخرون. أعدت سلسلة منالمواد النانوية CeO2ذات شكل قضيبي، ومكعب، وحبيبي، وثماني السطوح، ووجدت أن المحفزات المحملة علىجسيمات CeO2 النانويةأظهرت (5Ni/NPs) نشاطًا حفازًا أعلى بكثير واستقرارًا أفضل من المحفزات ذات الأشكال الأخرى منCeO2يدعم.

2. التحلل التحفيزي للملوثات في الماء

أكسيد السيريومتم الاعتراف به كمحفز فعال لأكسدة الأوزون لإزالة مركبات عضوية مختارة. شياو وآخرون. وجدت أن الجسيمات النانوية Pt على اتصال وثيق معCeO2على سطح المحفز ويخضع لتفاعلات قوية، وبالتالي تحسين نشاط تحلل الأوزون وإنتاج المزيد من أنواع الأكسجين التفاعلية، والتي تساهم في أكسدة التولوين. قام Zhang Lanhe وآخرون بإعداد المنشطاتCeO2/Al2O3 المحفزات. توفر أكاسيد المعادن المخدرة مساحة تفاعل للتفاعل بين المركبات العضوية وO3، مما يؤدي إلى أداء تحفيزي أعلىCeO2/Al2O3 وزيادة في المواقع النشطة على سطح المحفز

ولذلك فقد أثبتت العديد من الدراسات ذلكأكسيد السيريوملا يمكن للمحفزات المركبة أن تعزز فقط تحلل الملوثات العضوية الدقيقة المتمردة في مجال المعالجة التحفيزية للأوزون لمياه الصرف الصحي، ولكن لها أيضًا تأثيرات مثبطة على البرومات المنتجة أثناء العملية التحفيزية للأوزون. لديهم آفاق تطبيق واسعة في معالجة المياه بالأوزون.

3، التحلل الحفزي للمركبات العضوية المتطايرة

CeO2، كأكسيد أرضي نادر نموذجي، تمت دراسته في الحفز متعدد المراحل بسبب قدرته العالية على تخزين الأكسجين.

وانغ وآخرون. تم تصنيع أكسيد مركب Ce Mn مع مورفولوجيا على شكل قضيب (نسبة المولي Ce / Mn تبلغ 3: 7) باستخدام الطريقة الحرارية المائية. تم تخدير أيونات Mn فيCeO2إطار ليحل محل Ce، وبالتالي زيادة تركيز الأكسجين في الشواغر. ومع استبدال Ce4+ بأيونات Mn، يتم تكوين المزيد من الشواغر الأكسجينية، وهذا هو سبب نشاطه العالي. دو وآخرون. تم تصنيع محفزات أكسيد Mn Ce باستخدام طريقة جديدة تجمع بين ترسيب الأكسدة والاختزال والطرق الحرارية المائية. ووجدوا أن نسبة المنغنيز والسيريوملعب دورًا حاسمًا في تكوين المحفز وأثر بشكل كبير على أدائه ونشاطه التحفيزي.السيريومفي المنغنيزأكسيد السيريوميلعب دورًا حاسمًا في امتصاص التولوين، وقد ثبت أن المنجنيز يلعب دورًا حاسمًا في أكسدة التولوين. التنسيق بين المنغنيز والسيريوم يحسن عملية التفاعل التحفيزي.

4.المحفز الضوئي

صن وآخرون. تم تحضير Ce Pr Fe-0 @ C بنجاح باستخدام طريقة الترسيب المشترك. الآلية المحددة هي أن كمية المنشطات Pr وFe وC تلعب دورًا مهمًا في نشاط التحفيز الضوئي. إدخال كمية مناسبة من Pr وFe وC إلىCeO2يمكن أن تحسن بشكل كبير كفاءة التحفيز الضوئي للعينة التي تم الحصول عليها، لأنها تتمتع بامتصاص أفضل للملوثات، وامتصاص أكثر فعالية للضوء المرئي، ومعدل تكوين أعلى لنطاقات الكربون، والمزيد من الوظائف الشاغرة للأكسجين. تعزيز نشاط التحفيز الضوئيCeO2-GO المركبات النانوية التي أعدها Ganesan et al. يُعزى ذلك إلى مساحة السطح المحسنة، وكثافة الامتصاص، وفجوة النطاق الضيقة، وتأثيرات الاستجابة الضوئية السطحية. ليو وآخرون. وجد أن المحفز المركب Ce/CoWO4 هو محفز ضوئي عالي الكفاءة وله قيمة تطبيقية محتملة. بتروفيتش وآخرون. مُعدCeO2المحفزات باستخدام طريقة الترسيب الكهربي بالتيار الثابت وتعديلها باستخدام بلازما الهالون النابضة بالضغط الجوي غير الحراري. تُظهر كل من المواد المعدلة وغير المعدلة بالبلازما قدرة تحفيزية جيدة في كل من عمليات تحلل البلازما والتحفيز الضوئي.

خاتمة

تستعرض هذه المقالة تأثير طرق التوليفأكسيد السيريومعلى مورفولوجيا الجسيمات، ودور التشكل في الخواص السطحية والنشاط التحفيزي، فضلاً عن التأثير التآزري والتطبيق بينأكسيد السيريوموالمنشطات والناقلات. على الرغم من أن المحفزات المعتمدة على أكسيد السيريوم قد تمت دراستها وتطبيقها على نطاق واسع في مجال الحفز الكيميائي، وحققت تقدمًا كبيرًا في حل المشكلات البيئية مثل معالجة المياه، إلا أنه لا تزال هناك العديد من المشكلات العملية، مثل عدم الوضوحأكسيد السيريوممورفولوجيا وآلية تحميل المحفزات المدعومة بالسيريوم. هناك حاجة إلى مزيد من البحث حول طريقة تركيب المحفزات، وتعزيز التأثير التآزري بين المكونات، ودراسة الآلية التحفيزية للأحمال المختلفة.

مؤلف المجلة

شاندونغ سيراميك 2023 العدد 2: 64-73

المؤلفون: تشو بن، وانغ بينغ، منغ فانبينغ، إلخ