Μελέτη για τη σύνθεση και την τροποποίησηΝανοϋλικά οξειδίου του δημητρίου
Η σύνθεση τουνανοϋλικά ceriaπεριλαμβάνει κατακρήμνιση, συγκαταβύθιση, υδροθερμική, μηχανική σύνθεση, σύνθεση καύσης, sol gel, μικρολοσιόν και πυρόλυση, μεταξύ των οποίων οι κύριες μέθοδοι σύνθεσης είναι η κατακρήμνιση και η υδροθερμική. Η υδροθερμική μέθοδος θεωρείται η απλούστερη, πιο οικονομική και χωρίς πρόσθετα μέθοδος. Η κύρια πρόκληση της υδροθερμικής μεθόδου είναι ο έλεγχος της μορφολογίας νανοκλίμακας, η οποία απαιτεί προσεκτική προσαρμογή για τον έλεγχο των χαρακτηριστικών της.
Η τροποποίηση τουceriaμπορεί να ενισχυθεί με διάφορες μεθόδους: (1) ντόπινγκ άλλων μεταλλικών ιόντων με χαμηλότερες τιμές ή μικρότερα μεγέθη στο πλέγμα δημητρίου. Αυτή η μέθοδος όχι μόνο μπορεί να βελτιώσει την απόδοση των εμπλεκόμενων οξειδίων μετάλλων, αλλά και να σχηματίσει νέα σταθερά υλικά με νέες φυσικές και χημικές ιδιότητες. (2) Διασκορπίστε τη δημήτρια ή τα ντοπαρισμένα ανάλογα της σε κατάλληλα υλικά φορείς, όπως ενεργός άνθρακας, γραφένιο κ.λπ.Οξείδιο του δημητρίουμπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως φορέας για τη διασπορά μετάλλων όπως ο χρυσός, η πλατίνα και το παλλάδιο. Η τροποποίηση υλικών με βάση το διοξείδιο του δημητρίου χρησιμοποιεί κυρίως μέταλλα μετάπτωσης, σπάνια μέταλλα αλκαλίων/αλκαλικών γαιών, μέταλλα σπάνιων γαιών και πολύτιμα μέταλλα, τα οποία έχουν καλύτερη δραστηριότητα και θερμική σταθερότητα.
Εφαρμογή τουΟξείδιο του δημητρίουκαι Σύνθετοι Καταλύτες
1, Η εφαρμογή διαφορετικών μορφολογιών δημητρίου
Οι Laura et al. ανέφερε τον προσδιορισμό τριών τύπων διαγραμμάτων φάσης μορφολογίας δημητρίου, τα οποία συσχετίζουν τις επιδράσεις της συγκέντρωσης αλκαλίων και της θερμοκρασίας υδροθερμικής επεξεργασίας με την τελικήCeO2μορφολογία νανοδομών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η καταλυτική δραστηριότητα σχετίζεται άμεσα με την αναλογία Ce3+/Ce4+ και τη συγκέντρωση κενού οξυγόνου στην επιφάνεια. Wei et al. συνέθεσε τρία Pt/CeO2καταλύτες με διαφορετικές μορφολογίες φορέα (ράβδοςCeO2-R), κυβικά (CeO2-C), και οκταεδρικό (CeO2-O), τα οποία είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για καταλυτική οξείδωση του C2H4 σε χαμηλή θερμοκρασία. Bian et al. ετοίμασε μια σειρά απόΝανοϋλικά CeO2με σχήμα ράβδου, κυβική, κοκκώδη και οκταεδρική μορφολογία, και διαπίστωσε ότι οι καταλύτες φορτωμένοι σεΝανοσωματίδια CeO2(5Ni/NPs) παρουσίασαν πολύ υψηλότερη καταλυτική δραστηριότητα και καλύτερη σταθερότητα από τους καταλύτες με άλλες μορφέςCeO2υποστήριξη.
2.Καταλυτική αποικοδόμηση ρύπων στο νερό
Οξείδιο του δημητρίουέχει αναγνωριστεί ως αποτελεσματικός καταλύτης οξείδωσης του όζοντος για την απομάκρυνση επιλεγμένων οργανικών ενώσεων. Xiao et al. διαπίστωσε ότι τα νανοσωματίδια Pt βρίσκονται σε στενή επαφή μεCeO2στην επιφάνεια του καταλύτη και υφίστανται ισχυρές αλληλεπιδράσεις, βελτιώνοντας έτσι τη δραστηριότητα αποσύνθεσης του όζοντος και παράγοντας περισσότερα δραστικά είδη οξυγόνου, τα οποία συμβάλλουν στην οξείδωση του τολουολίου. Ο Zhang Lanhe και άλλοι ετοιμάστηκαν ντοπαρισμένοιCeO2Καταλύτες /Al2O3. Τα ντοπαρισμένα οξείδια μετάλλων παρέχουν ένα χώρο αντίδρασης για την αντίδραση μεταξύ οργανικών ενώσεων και O3, με αποτέλεσμα υψηλότερη καταλυτική απόδοση τουCeO2/Al2O3 και αύξηση των ενεργών θέσεων στην επιφάνεια του καταλύτη
Ως εκ τούτου, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότιοξείδιο του δημητρίουΟι σύνθετοι καταλύτες μπορούν όχι μόνο να ενισχύσουν την αποικοδόμηση των ανυπόφορων οργανικών μικρορύπων στον τομέα της καταλυτικής επεξεργασίας με όζον των λυμάτων, αλλά έχουν επίσης ανασταλτικές επιδράσεις στο βρωμικό που παράγεται κατά την καταλυτική διαδικασία του όζοντος. Έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής στην επεξεργασία του νερού με όζον.
3, Καταλυτική αποικοδόμηση πτητικών οργανικών ενώσεων
CeO2, ως τυπικό οξείδιο σπάνιων γαιών, έχει μελετηθεί σε πολυφασική κατάλυση λόγω της υψηλής ικανότητας αποθήκευσης οξυγόνου.
Οι Wang et al. συνέθεσε ένα σύνθετο οξείδιο Ce Mn με μορφολογία σε σχήμα ράβδου (γραμμομοριακή αναλογία Ce/Mn 3:7) χρησιμοποιώντας υδροθερμική μέθοδο. Τα ιόντα Mn προστέθηκαν στοCeO2πλαίσιο για την αντικατάσταση του Ce, αυξάνοντας έτσι τη συγκέντρωση των κενών θέσεων οξυγόνου. Καθώς το Ce4+ αντικαθίσταται από ιόντα Mn, σχηματίζονται περισσότερες κενές θέσεις οξυγόνου, γεγονός που είναι ο λόγος για την υψηλότερη δραστηριότητά του. Οι Du et al. συνέθεσε καταλύτες οξειδίου του Mn Ce χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο που συνδυάζει καθίζηση οξειδοαναγωγής και υδροθερμικές μεθόδους. Διαπίστωσαν ότι η αναλογία μαγγανίου καιδημήτριοέπαιξε καθοριστικό ρόλο στον σχηματισμό του καταλύτη και επηρέασε σημαντικά την απόδοση και την καταλυτική του δραστηριότητα.Δημήτριοσε μαγγάνιοοξείδιο του δημητρίουπαίζει κρίσιμο ρόλο στην προσρόφηση του τολουολίου και το μαγγάνιο έχει αποδειχθεί ότι παίζει κρίσιμο ρόλο στην οξείδωση του τολουολίου. Ο συντονισμός μεταξύ μαγγανίου και δημητρίου βελτιώνει τη διαδικασία της καταλυτικής αντίδρασης.
4.Φωτοκαταλύτης
Sun et al. παρασκευάστηκε επιτυχώς το Ce Pr Fe-0 @ C χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συνκατακρήμνισης. Ο συγκεκριμένος μηχανισμός είναι ότι η ποσότητα ντόπινγκ των Pr, Fe και C παίζει σημαντικό ρόλο στη φωτοκαταλυτική δραστηριότητα. Εισαγωγή κατάλληλης ποσότητας Pr, Fe και C σεCeO2μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη φωτοκαταλυτική απόδοση του ληφθέντος δείγματος, επειδή έχει καλύτερη απορρόφηση ρύπων, πιο αποτελεσματική απορρόφηση του ορατού φωτός, υψηλότερο ρυθμό σχηματισμού ζωνών άνθρακα και περισσότερες κενές θέσεις οξυγόνου. Η ενισχυμένη φωτοκαταλυτική δραστηριότητα τουCeO2-Νανοσύνθετα GO παρασκευασμένα από τους Ganesan et al. αποδίδεται σε ενισχυμένη επιφάνεια, ένταση απορρόφησης, στενό διάκενο και εφέ φωτοαπόκρισης επιφάνειας. Οι Liu et al. διαπίστωσε ότι ο σύνθετος καταλύτης Ce/CoWO4 είναι ένας πολύ αποδοτικός φωτοκαταλύτης με πιθανή τιμή εφαρμογής. Petrovic et al. έτοιμοςCeO2καταλύτες χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ηλεκτροαπόθεσης σταθερού ρεύματος και τους τροποποίησαν με παλμικό πλάσμα κορώνας μη θερμικής ατμοσφαιρικής πίεσης. Τόσο τα τροποποιημένα με πλάσμα όσο και τα μη τροποποιημένα υλικά παρουσιάζουν καλή καταλυτική ικανότητα τόσο σε διαδικασίες αποικοδόμησης πλάσματος όσο και φωτοκαταλυτικής.
Σύναψη
Αυτό το άρθρο εξετάζει την επίδραση των μεθόδων σύνθεσης τουοξείδιο του δημητρίουσχετικά με τη μορφολογία των σωματιδίων, τον ρόλο της μορφολογίας στις επιφανειακές ιδιότητες και την καταλυτική δραστηριότητα, καθώς και τη συνεργιστική επίδραση και εφαρμογή μεταξύοξείδιο του δημητρίουκαι προσμίξεις και φορείς. Αν και οι καταλύτες με βάση το οξείδιο του δημητρίου έχουν μελετηθεί και εφαρμοστεί ευρέως στον τομέα της κατάλυσης και έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην επίλυση περιβαλλοντικών προβλημάτων όπως η επεξεργασία του νερού, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλά πρακτικά προβλήματα, όπως ασαφήοξείδιο του δημητρίουμορφολογία και μηχανισμός φόρτωσης των καταλυτών που υποστηρίζονται από δημήτριο. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα σχετικά με τη μέθοδο σύνθεσης των καταλυτών, την ενίσχυση της συνεργιστικής επίδρασης μεταξύ των συστατικών και τη μελέτη του καταλυτικού μηχανισμού διαφορετικών φορτίων.
Συντάκτης περιοδικού
Shandong Ceramics 2023 Issue 2: 64-73
Συγγραφείς: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, κ.λπ
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-29-2023