Estudi sobre la síntesi i modificacióNanomaterials d'òxid de ceri
La síntesi denanomaterials de ceriainclou precipitació, coprecipitació, hidrotermal, síntesi mecànica, síntesi de combustió, sol gel, micro loció i piròlisi, entre els quals els principals mètodes de síntesi són la precipitació i la hidrotermal. El mètode hidrotermal es considera el mètode més senzill, econòmic i sense additius. El principal repte del mètode hidrotermal és controlar la morfologia a nanoescala, que requereix un ajust acurat per controlar-ne les característiques.
La modificació deceriaes pot millorar mitjançant diversos mètodes: (1) dopant altres ions metàl·lics amb preus més baixos o mides més petites a la xarxa de ceria. Aquest mètode no només pot millorar el rendiment dels òxids metàl·lics implicats, sinó que també pot formar nous materials estables amb noves propietats físiques i químiques. (2) Disperseu la ceria o els seus anàlegs dopats sobre materials portadors adequats, com ara carbó actiu, grafè, etc.Òxid de ceritambé pot servir com a portador per dispersar metalls com l'or, el platí i el pal·ladi. La modificació de materials basats en diòxid de ceri utilitza principalment metalls de transició, metalls alcalins/alcalinoterrosos rars, metalls de terres rares i metalls preciosos, que tenen una millor activitat i estabilitat tèrmica.
Aplicació deÒxid de cerii catalitzadors compostos
1, L'aplicació de diferents morfologies de ceria
Laura et al. va informar de la determinació de tres tipus de diagrames de fases de morfologia de ceria, que relacionen els efectes de la concentració d'àlcali i la temperatura del tractament hidrotermal amb la finalCeO2Morfologia de la nanoestructura. Els resultats indiquen que l'activitat catalítica està directament relacionada amb la relació Ce3+/Ce4+ i la concentració de buit d'oxigen superficial. Wei et al. sintetitzat tres Pt/CeO2catalitzadors amb diferents morfologies de portadors (com araCeO2-R), cúbic (CeO2-C), i octaèdric (CeO2-O), que són especialment adequats per a l'oxidació catalítica a baixa temperatura de C2H4. Bian et al. va preparar una sèrie deNanomaterials CeO2amb morfologia en forma de vareta, cúbica, granular i octaèdrica, i va trobar que els catalitzadors es carregaven sobreNanopartícules de CeO2(5Ni/NPs) va mostrar una activitat catalítica molt més gran i una millor estabilitat que els catalitzadors amb altres formes deCeO2suport.
2.Degradació catalítica dels contaminants a l'aigua
Òxid de ceriha estat reconegut com un eficaç catalitzador d'oxidació de l'ozó per a l'eliminació de compostos orgànics seleccionats. Xiao et al. va trobar que les nanopartícules de Pt estan en estret contacte ambCeO2a la superfície del catalitzador i experimenten fortes interaccions, millorant així l'activitat de descomposició de l'ozó i produint espècies d'oxigen més reactives, que contribueixen a l'oxidació del toluè. Zhang Lanhe i altres es van preparar dopatsCeO2catalitzadors /Al2O3. Els òxids metàl·lics dopats proporcionen un espai de reacció per a la reacció entre els compostos orgànics i l'O3, donant lloc a un major rendiment catalític deCeO2/Al2O3 i un augment dels llocs actius a la superfície del catalitzador
Per tant, molts estudis ho han demostratòxid de ceriEls catalitzadors compostos no només poden millorar la degradació dels microcontaminants orgànics recalcitrants en el camp del tractament catalític amb ozó d'aigües residuals, sinó que també tenen efectes inhibidors sobre el bromat produït durant el procés catalític de l'ozó. Tenen àmplies perspectives d'aplicació en el tractament de l'aigua amb ozó.
3, degradació catalítica de compostos orgànics volàtils
CeO2, com a òxid de terres rares típic, s'ha estudiat en catàlisi multifàsica a causa de la seva alta capacitat d'emmagatzematge d'oxigen.
Wang et al. va sintetitzar un òxid compost de Ce Mn amb una morfologia en forma de vareta (proporció molar Ce/Mn de 3:7) mitjançant un mètode hidrotermal. Els ions Mn es van dopar a laCeO2marc per substituir Ce, augmentant així la concentració de vacants d'oxigen. A mesura que el Ce4+ es substitueix per ions Mn, es formen més vacants d'oxigen, que és el motiu de la seva major activitat. Du et al. van sintetitzar catalitzadors d'òxid de Mn Ce mitjançant un nou mètode que combina la precipitació redox i els mètodes hidrotermals. Van trobar que la proporció de manganès iceriva tenir un paper crucial en la formació del catalitzador i va afectar significativament el seu rendiment i activitat catalítica.Cerien manganèsòxid de cerité un paper crucial en l'adsorció del toluè, i s'ha demostrat que el manganès té un paper crucial en l'oxidació del toluè. La coordinació entre manganès i ceri millora el procés de reacció catalítica.
4.Fotocatalitzador
Sun et al. preparat amb èxit Ce Pr Fe-0 @ C mitjançant el mètode de co precipitació. El mecanisme específic és que la quantitat de dopatge de Pr, Fe i C té un paper important en l'activitat fotocatalítica. Introduir una quantitat adequada de Pr, Fe i C aCeO2pot millorar molt l'eficiència fotocatalítica de la mostra obtinguda, ja que té una millor adsorció de contaminants, una absorció més eficaç de la llum visible, una taxa de formació més alta de bandes de carboni i més vacants d'oxigen. L'activitat fotocatalítica millorada deCeO2-Nanocomposites GO preparats per Ganesan et al. s'atribueix a l'àrea de superfície millorada, la intensitat d'absorció, la banda intercalada estreta i els efectes de fotoresposta superficial. Liu et al. va trobar que el catalitzador compost Ce/CoWO4 és un fotocatalitzador altament eficient amb un valor d'aplicació potencial. Petrovic et al. preparatCeO2catalitzadors utilitzant el mètode d'electrodeposició de corrent constant i els van modificar amb plasma de corona polsant a pressió atmosfèrica no tèrmica. Tant els materials modificats amb plasma com els no modificats presenten una bona capacitat catalítica tant en processos de degradació de plasma com fotocatalítica.
Conclusió
Aquest article revisa la influència dels mètodes de síntesi deòxid de cerisobre la morfologia de partícules, el paper de la morfologia en les propietats superficials i l'activitat catalítica, així com l'efecte sinèrgic i l'aplicació entreòxid de cerii dopants i portadors. Tot i que els catalitzadors basats en òxid de ceri s'han estudiat i aplicat àmpliament en el camp de la catàlisi i han avançat significativament en la resolució de problemes ambientals com el tractament de l'aigua, encara hi ha molts problemes pràctics, com ara poc clars.òxid de cerimorfologia i mecanisme de càrrega dels catalitzadors suportats per ceri. Es necessiten més investigacions sobre el mètode de síntesi de catalitzadors, millorant l'efecte sinèrgic entre components i estudiant el mecanisme catalític de diferents càrregues.
Autor de la revista
Shandong Ceramics 2023 Número 2: 64-73
Autors: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, etc
Hora de publicació: 29-nov-2023