Даследаванне сінтэзу і мадыфікацыіНанаматэрыялы з аксіду цэрыю
Сінтэзнанаматэрыялы цэрыюуключае асаджэнне, суасаджэнне, гідратэрмальны, механічны сінтэз, сінтэз гарэння, золь-гель, мікраслой і піроліз, сярод якіх асноўнымі метадамі сінтэзу з'яўляюцца асаджэнне і гідратэрмальны. Гідратэрмальны метад лічыцца самым простым, эканамічным і не патрабуе дадатковых дабавак. Галоўная задача гідратэрмальнага метаду - кантраляваць нанапамерную марфалогію, якая патрабуе дбайнай карэкціроўкі для кантролю яе характарыстык.
Мадыфікацыяцэрыяможа быць узмоцнена з дапамогай некалькіх метадаў: (1) легіраванне іншых іёнаў металаў з больш нізкімі коштамі або меншымі памерамі ў рашотцы цэрыю. Гэты метад можа не толькі палепшыць характарыстыкі аксідаў металаў, якія ўдзельнічаюць, але і ўтварыць новыя стабільныя матэрыялы з новымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі. (2) Распыліце аксід цэрыю або яго легаваныя аналагі на прыдатныя матэрыялы-носьбіты, такія як актываваны вугаль, графен і г.д.Аксід цэрыяможа таксама служыць у якасці носьбіта для диспергирования металаў, такіх як золата, плаціна і паладый. Мадыфікацыя матэрыялаў на аснове дыяксіду цэрыя ў асноўным выкарыстоўвае пераходныя металы, рэдкія шчолачныя/шчолачназямельныя металы, рэдказямельныя металы і каштоўныя металы, якія валодаюць лепшай актыўнасцю і тэрмічнай стабільнасцю.
ПрымяненнеАксід цэрыяі кампазітныя каталізатары
1, прымяненне розных марфалогій цэрыю
Лора і інш. паведамілі аб вызначэнні трох тыпаў фазавых дыяграм марфалогіі дыяксіду цэрыю, якія звязваюць эфекты канцэнтрацыі шчолачы і тэмпературы гідратэрмальнай апрацоўкі з канчатковайCeO2марфалогія нанаструктуры. Вынікі паказваюць, што каталітычная актыўнасць непасрэдна звязана з суадносінамі Ce3+/Ce4+ і канцэнтрацыяй вакансій кіслароду на паверхні. Вэй і інш. сінтэзаваны тры Pt/CeO2каталізатары з рознай марфалогіяй носьбіта (стрыжнёвыя (CeO2-R), кубічны (CeO2-C), і васьмігранныя (CeO2-O), якія асабліва падыходзяць для нізкатэмпературнага каталітычнага акіслення C2H4. Бян і інш. падрыхтаваў серыюНанаматэрыялы CeO2са стрыжнепадобнай, кубічнай, грануляванай і васьміграннай марфалогіяй і выявілі, што каталізатары загружаюцца наНаначасціцы CeO2(5Ni/NPs) дэманструюць значна больш высокую каталітычную актыўнасць і лепшую стабільнасць, чым каталізатары з іншымі формаміCeO2падтрымка.
2. Каталітычная дэградацыя забруджвальных рэчываў у вадзе
Аксід цэрыябыў прызнаны эфектыўным каталізатарам акіслення азону для выдалення асобных арганічных злучэнняў. Сяо і інш. выявілі, што наначасціцы Pt знаходзяцца ў цесным кантакце зCeO2на паверхні каталізатара і падвяргаюцца моцнаму ўзаемадзеянню, тым самым паляпшаючы актыўнасць раскладання азону і вырабляючы больш актыўных формаў кіслароду, якія спрыяюць акісленню талуолу. Чжан Ланьхэ і іншыя падрыхтавалі допінгCeO2/Al2O3 каталізатары. Легаваныя аксіды металаў забяспечваюць рэакцыйную прастору для рэакцыі паміж арганічнымі злучэннямі і O3, што прыводзіць да больш высокіх каталітычных характарыстыкCeO2/Al2O3 і павелічэнне актыўных цэнтраў на паверхні каталізатара
Такім чынам, многія даследаванні паказалі, штоаксід цэрыякампазітныя каталізатары могуць не толькі павысіць дэградацыю непакорлівых арганічных мікразабруджвальных рэчываў у галіне каталітычнай ачысткі сцёкавых вод азонам, але таксама аказаць інгібіруючы эфект на бромат, які ўтвараецца ў працэсе каталітычнага азону. Яны маюць шырокія перспектывы прымянення ў апрацоўцы вады азонам.
3, Каталітычная дэградацыя лятучых арганічных злучэнняў
CeO2, як тыповы рэдказямельны аксід, быў вывучаны ў шматфазным каталізе з-за яго высокай ёмістасці для захоўвання кіслароду.
Ван і інш. гідратэрмальным метадам сінтэзаваў кампазітны аксід Ce Mn са палачкападобнай марфалогіяй (малярныя суадносіны Ce/Mn 3:7). Іоны Mn легіравалі ўCeO2каркас для замены Ce, павялічваючы тым самым канцэнтрацыю кіслародных вакансій. Па меры замяшчэння Ce4+ іонамі Mn утвараецца больш вакансій кіслароду, што з'яўляецца прычынай яго больш высокай актыўнасці. Ду і інш. сінтэзаваў аксідныя каталізатары Mn Ce з выкарыстаннем новага метаду, які спалучае акісляльна-аднаўленчыя ападкі і гідратэрмальныя метады. Яны выявілі, што суадносіны марганца іцэрыйадыграў вырашальную ролю ў фарміраванні каталізатара і істотна паўплываў на яго прадукцыйнасць і каталітычную актыўнасць.Цэрыйу марганцуаксід цэрыягуляе вырашальную ролю ў адсорбцыі талуолу, а марганец, як было паказана, гуляе вырашальную ролю ў акісленні талуолу. Каардынацыя паміж марганцам і цэрыем паляпшае працэс каталітычнай рэакцыі.
4.Фотакаталізатар
Сунь і інш. паспяхова прыгатаваны Ce Pr Fe-0 @ C метадам сумеснага асаджэння. Канкрэтны механізм заключаецца ў тым, што колькасць допінгу Pr, Fe і C гуляе важную ролю ў фотакаталітычнай актыўнасці. Увядзенне адпаведнай колькасці Pr, Fe і C уCeO2можа значна павысіць фотакаталітычную эфектыўнасць атрыманага ўзору, таму што ён мае лепшую адсорбцыю забруджвальных рэчываў, больш эфектыўнае паглынанне бачнага святла, больш высокую хуткасць адукацыі вугляродных палос і больш кіслародных вакансій. Ўзмоцненая фотокаталитическая актыўнасцьCeO2-GO нанакампазіты, падрыхтаваныя Ganesan і інш. тлумачыцца павялічанай плошчай паверхні, інтэнсіўнасцю паглынання, вузкай забароненай паласой і эфектамі фотаадказу паверхні. Лю і інш. выявілі, што кампазітны каталізатар Ce/CoWO4 з'яўляецца высокаэфектыўным фотакаталізатарам з патэнцыйнай каштоўнасцю прымянення. Пятровіч і інш. падрыхтаваныCeO2каталізатары з выкарыстаннем метаду электраасаджэння пастаяннага току і мадыфікавалі іх з нетэрмічнай пульсуючай кароннай плазмай атмасфернага ціску. Як мадыфікаваныя плазмай, так і немадыфікаваныя матэрыялы дэманструюць добрую каталітычную здольнасць як у працэсах плазменнай, так і ў фотакаталітычнай дэградацыі.
Заключэнне
У гэтым артыкуле разглядаецца ўплыў метадаў сінтэзуаксід цэрыяпа марфалогіі часціц, ролі марфалогіі на ўласцівасці паверхні і каталітычнай актыўнасці, а таксама сінэргічны эфект і прымяненне паміжаксід цэрыяі дабаўкі і носьбіты. Хоць каталізатары на аснове аксіду цэрыя шырока вывучаліся і прымяняліся ў галіне каталізу і дасягнулі значнага прагрэсу ў вырашэнні экалагічных праблем, такіх як ачыстка вады, усё яшчэ існуе шмат практычных праблем, такіх як няясныяаксід цэрыямарфалогія і механізм загрузкі каталізатараў, нанесеных на цэрый. Неабходныя далейшыя даследаванні метаду сінтэзу каталізатараў, узмацнення сінэргетычнага эфекту паміж кампанентамі і вывучэння каталітычнага механізму розных нагрузак.
Аўтар часопіса
Shandong Ceramics 2023 Выпуск 2: 64-73
Аўтары: Чжоу Бінь, Ван Пэн, Мэн Фанпэн і інш
Час публікацыі: 29 лістапада 2023 г