Undersøgelse af syntese og modifikationCeriumoxid nanomaterialer
Syntesen afceria nanomaterialeromfatter udfældning, samtidig udfældning, hydrotermisk, mekanisk syntese, forbrændingssyntese, solgel, mikrolotion og pyrolyse, blandt hvilke de vigtigste syntesemetoder er udfældning og hydrotermisk. Hydrotermisk metode betragtes som den enkleste, mest økonomiske og additivfri metode. Den største udfordring ved hydrotermisk metode er at kontrollere morfologien i nanoskala, som kræver omhyggelig justering for at kontrollere dens egenskaber.
Ændringen afceriakan forbedres gennem flere metoder: (1) doping af andre metalioner med lavere priser eller mindre størrelser i ceria-gitteret. Denne metode kan ikke kun forbedre ydeevnen af de involverede metaloxider, men også danne nye stabile materialer med nye fysiske og kemiske egenskaber. (2) Disperger ceriumoxid eller dets dopede analoger på egnede bærematerialer, såsom aktivt kul, grafen osv.Ceriumoxidkan også tjene som en bærer til at sprede metaller såsom guld, platin og palladium. Modifikationen af ceriumdioxidbaserede materialer bruger hovedsageligt overgangsmetaller, sjældne alkali-/alkalijordmetaller, sjældne jordarters metaller og ædelmetaller, som har bedre aktivitet og termisk stabilitet.
Anvendelse afCeriumoxidog sammensatte katalysatorer
1, Anvendelsen af forskellige morfologier af ceria
Laura et al. rapporterede bestemmelsen af tre typer ceria-morfologiske fasediagrammer, som relaterer virkningerne af alkalikoncentration og hydrotermisk behandlingstemperatur til den endeligeCeO2nanostruktur morfologi. Resultaterne indikerer, at den katalytiske aktivitet er direkte relateret til Ce3+/Ce4+-forholdet og koncentrationen af ledig ilt i overfladen. Wei et al. syntetiserede tre Pt/CeO2katalysatorer med forskellige bærermorfologier (stang som (CeO2-R), kubisk (CeO2-C) og oktaedrisk (CeO2-O), som er særligt velegnede til katalytisk lavtemperaturoxidation af C2H4. Bian et al. forberedt en række afCeO2 nanomaterialermed stavformet, kubisk, granulær og oktaedrisk morfologi og fandt ud af, at katalysatorer ladet påCeO2 nanopartikler(5Ni/NP'er) udviste meget højere katalytisk aktivitet og bedre stabilitet end katalysatorer med andre former forCeO2støtte.
2. Katalytisk nedbrydning af forurenende stoffer i vand
Ceriumoxider blevet anerkendt som en effektiv ozonoxidationskatalysator til fjernelse af udvalgte organiske forbindelser. Xiao et al. fundet, at Pt nanopartikler er i tæt kontakt medCeO2på katalysatoroverfladen og gennemgår stærke vekselvirkninger, hvorved ozonnedbrydningsaktiviteten forbedres og mere reaktive oxygenarter produceres, som bidrager til oxidationen af toluen. Zhang Lanhe og andre forberedte dopetCeO2/Al2O3-katalysatorer. Doterede metaloxider giver et reaktionsrum for reaktionen mellem organiske forbindelser og O3, hvilket resulterer i højere katalytisk ydeevne afCeO2/Al2O3 og en stigning i aktive steder på katalysatoroverfladen
Derfor har mange undersøgelser vist detceriumoxidSammensatte katalysatorer kan ikke kun forbedre nedbrydningen af genstridige organiske mikroforurenende stoffer inden for katalytisk ozonbehandling af spildevand, men har også hæmmende virkninger på det bromat, der produceres under den ozonkatalytiske proces. De har brede anvendelsesmuligheder inden for ozonvandbehandling.
3, Katalytisk nedbrydning af flygtige organiske forbindelser
CeO2, som et typisk sjældent jordarters oxid, er blevet undersøgt i flerfasekatalyse på grund af dets høje iltlagringskapacitet.
Wang et al. syntetiserede et Ce Mn-kompositoxid med en stavformet morfologi (Ce/Mn-molforhold på 3:7) ved hjælp af en hydrotermisk metode. Mn-ioner blev dopet ind iCeO2rammer til at erstatte Ce og derved øge koncentrationen af ilt ledige pladser. Da Ce4+ erstattes af Mn-ioner, dannes der flere ilt ledige pladser, hvilket er årsagen til dens højere aktivitet. Du et al. syntetiserede Mn Ce oxid katalysatorer ved hjælp af en ny metode, der kombinerer redox udfældning og hydrotermiske metoder. De fandt ud af, at forholdet mellem mangan ogceriumspillede en afgørende rolle i dannelsen af katalysatoren og påvirkede dens ydeevne og katalytiske aktivitet betydeligt.Ceriumi manganceriumoxidspiller en afgørende rolle i adsorptionen af toluen, og mangan har vist sig at spille en afgørende rolle i oxidationen af toluen. Koordinationen mellem mangan og cerium forbedrer den katalytiske reaktionsproces.
4.Fotokatalysator
Sun et al. med succes fremstillet Ce Pr Fe-0 @ C ved hjælp af co-udfældningsmetoden. Den specifikke mekanisme er, at dopingmængden af Pr, Fe og C spiller en vigtig rolle i fotokatalytisk aktivitet. Introduktion af en passende mængde Pr, Fe og C iCeO2kan i høj grad forbedre den fotokatalytiske effektivitet af den opnåede prøve, fordi den har bedre adsorption af forurenende stoffer, mere effektiv absorption af synligt lys, højere dannelseshastighed af kulstofbånd og flere ilt ledige pladser. Den forbedrede fotokatalytiske aktivitet afCeO2-GO nanokompositter fremstillet af Ganesan et al. tilskrives forbedret overfladeareal, absorptionsintensitet, snæver båndgab og overfladefotoresponseffekter. Liu et al. fandt, at Ce/CoWO4-kompositkatalysator er en yderst effektiv fotokatalysator med potentiel anvendelsesværdi. Petrovic et al. forberedtCeO2katalysatorer ved hjælp af konstantstrøms elektroaflejringsmetode og modificeret dem med ikke-termisk atmosfærisk tryk pulserende koronaplasma. Både plasmamodificerede og umodificerede materialer udviser god katalytisk evne i både plasma- og fotokatalytiske nedbrydningsprocesser.
Konklusion
Denne artikel gennemgår indflydelsen af syntesemetoder afceriumoxidom partikelmorfologi, morfologiens rolle for overfladeegenskaber og katalytisk aktivitet, samt den synergistiske effekt og anvendelse mellemceriumoxidog dopingmidler og bærere. Selvom ceriumoxidbaserede katalysatorer er blevet bredt undersøgt og anvendt inden for katalyse og har gjort betydelige fremskridt med at løse miljøproblemer såsom vandbehandling, er der stadig mange praktiske problemer, såsom uklareceriumoxidmorfologi og ladningsmekanisme for ceriumunderstøttede katalysatorer. Yderligere forskning er nødvendig i syntesemetoden for katalysatorer, styrkelse af den synergistiske effekt mellem komponenter og undersøgelse af den katalytiske mekanisme af forskellige belastninger.
Journalforfatter
Shandong Ceramics 2023 udgave 2: 64-73
Forfattere: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng osv
Indlægstid: 29. november 2023