Изследване на синтеза и модификациятаНаноматериали от цериев оксид
Синтезът нацериев наноматериалвключва утаяване, съвместно утаяване, хидротермален, механичен синтез, синтез чрез изгаряне, зол гел, микро лосион и пиролиза, сред които основните методи на синтез са утаяване и хидротермален. Хидротермалния метод се счита за най-простият, най-икономичен метод без добавки. Основното предизвикателство на хидротермалния метод е да се контролира морфологията на наномащаба, което изисква внимателно регулиране, за да се контролират неговите характеристики.
Модификацията нацериямогат да бъдат подобрени чрез няколко метода: (1) допиране на други метални йони с по-ниски цени или по-малки размери в решетката на церия. Този метод може не само да подобри работата на използваните метални оксиди, но и да образува нови стабилни материали с нови физични и химични свойства. (2) Диспергирайте церия или неговите допирани аналози върху подходящи носещи материали, като активен въглен, графен и др.Цериев оксидможе да служи и като носител за диспергиране на метали като злато, платина и паладий. Модифицирането на материали на базата на цериев диоксид използва главно преходни метали, редки алкални/алкалоземни метали, редкоземни метали и благородни метали, които имат по-добра активност и термична стабилност.
Приложение наЦериев оксиди композитни катализатори
1, Приложението на различни морфологии на церия
Лаура и др. съобщава за определянето на три типа фазови диаграми на морфологията на церия, които свързват ефектите от алкалната концентрация и температурата на хидротермалното третиране с крайнатаCeO2морфология на наноструктурата. Резултатите показват, че каталитичната активност е пряко свързана със съотношението Ce3+/Ce4+ и концентрацията на повърхностни кислородни ваканции. Wei и др. синтезира три Pt/CeO2катализатори с различни морфологии на носители (пръчковидни (CeO2-R), кубичен (CeO2-C), и октаедричен (CeO2-O), които са особено подходящи за нискотемпературно каталитично окисляване на C2H4. Биан и др. подготви серия отCeO2 наноматериалис пръчковидна, кубична, зърнеста и октаедрична морфология и установи, че катализаторите са натоварени наCeO2 наночастици(5Ni/NP) показват много по-висока каталитична активност и по-добра стабилност от катализаторите с други форми наCeO2подкрепа.
2. Каталитично разграждане на замърсители във водата
Цериев оксиде признат като ефективен катализатор за окисление на озон за отстраняване на избрани органични съединения. Xiao и др. установи, че Pt наночастиците са в близък контакт сCeO2върху повърхността на катализатора и претърпяват силни взаимодействия, като по този начин подобряват активността на разлагане на озона и произвеждат повече реактивни кислородни видове, които допринасят за окисляването на толуен. Джан Ланхе и други подготвиха допингCeO2/Al2O3 катализатори. Допираните метални оксиди осигуряват реакционно пространство за реакцията между органичните съединения и O3, което води до по-висока каталитична производителност наCeO2/Al2O3 и увеличаване на активните центрове на повърхността на катализатора
Ето защо много изследвания показват, чецериев оксидКомпозитните катализатори могат не само да подобрят разграждането на непокорните органични микрозамърсители в областта на каталитичното озоново третиране на отпадъчни води, но също така да имат инхибиторни ефекти върху бромата, произведен по време на каталитичния озонов процес. Те имат широки перспективи за приложение при пречистване на вода с озон.
3, Каталитично разграждане на летливи органични съединения
CeO2, като типичен редкоземен оксид, е изследван при многофазна катализа поради високия си капацитет за съхранение на кислород.
Wang и др. синтезира Ce Mn композитен оксид с пръчковидна морфология (Ce/Mn моларно съотношение 3:7), използвайки хидротермален метод. Mn йони бяха легирани вCeO2рамка за заместване на Ce, като по този начин увеличава концентрацията на кислородни свободни места. Тъй като Ce4+ се заменя с Mn йони, се образуват повече кислородни ваканции, което е причината за по-високата му активност. Du et al. синтезира Mn Ce оксидни катализатори, използвайки нов метод, комбиниращ редокс утаяване и хидротермални методи. Те открили, че съотношението на манган ицерийизигра решаваща роля във формирането на катализатора и значително повлия на неговата производителност и каталитична активност.Церийв манганцериев оксидиграе решаваща роля в адсорбцията на толуен, а манганът е доказано, че играе решаваща роля в окисляването на толуен. Координацията между манган и церий подобрява процеса на каталитична реакция.
4.Фотокатализатор
Сън и др. успешно приготвен Ce Pr Fe-0 @ C с помощта на метод на съвместно утаяване. Специфичният механизъм е, че количеството допинг на Pr, Fe и C играе важна роля във фотокаталитичната активност. Въвеждане на подходящо количество Pr, Fe и C вCeO2може значително да подобри фотокаталитичната ефективност на получената проба, тъй като има по-добра адсорбция на замърсители, по-ефективна абсорбция на видима светлина, по-висока скорост на образуване на въглеродни ленти и повече свободни места за кислород. Повишената фотокаталитична активност наCeO2-GO нанокомпозити, получени от Ganesan et al. се приписва на повишена повърхностна площ, интензитет на абсорбция, тясна ширина на лентата и ефекти на повърхностния фотоотговор. Liu и др. установиха, че композитният катализатор Ce/CoWO4 е високоефективен фотокатализатор с потенциална стойност на приложение. Петрович и др. подготвениCeO2катализатори, използващи метод на електроотлагане с постоянен ток и ги модифицира с нетермична пулсираща коронна плазма при атмосферно налягане. Както плазмено модифицираните, така и немодифицираните материали показват добра каталитична способност в процесите на плазмено и фотокаталитично разграждане.
Заключение
Тази статия разглежда влиянието на методите за синтез нацериев оксидвърху морфологията на частиците, ролята на морфологията върху повърхностните свойства и каталитичната активност, както и синергичния ефект и приложение междуцериев оксиди добавки и носители. Въпреки че катализаторите на основата на цериев оксид са широко проучени и прилагани в областта на катализата и са постигнали значителен напредък в решаването на екологични проблеми като пречистване на вода, все още има много практически проблеми, като неясницериев оксидморфология и механизъм на натоварване на катализатори на цериева основа. Необходими са по-нататъшни изследвания върху метода на синтез на катализатори, засилване на синергичния ефект между компонентите и изучаване на каталитичния механизъм на различни натоварвания.
Автор на списание
Shandong Ceramics 2023 брой 2: 64-73
Автори: Джоу Бин, Ван Пенг, Мън Фанпън и др
Време на публикуване: 29 ноември 2023 г