Estudio sobre la síntesis y modificación.Nanomateriales de óxido de cerio
La síntesis denanomateriales de ceriaincluye precipitación, coprecipitación, hidrotermal, síntesis mecánica, síntesis por combustión, sol gel, microloción y pirólisis, entre los cuales los principales métodos de síntesis son la precipitación y la hidrotermal. El método hidrotermal se considera el método más sencillo, económico y sin aditivos. El principal desafío del método hidrotermal es controlar la morfología a nanoescala, lo que requiere un ajuste cuidadoso para controlar sus características.
La modificación deceriase puede mejorar mediante varios métodos: (1) dopar otros iones metálicos con precios más bajos o tamaños más pequeños en la red de ceria. Este método no sólo puede mejorar el rendimiento de los óxidos metálicos involucrados, sino también formar nuevos materiales estables con nuevas propiedades físicas y químicas. (2) Dispersar ceria o sus análogos dopados en materiales portadores adecuados, como carbón activado, grafeno, etc.Óxido de cerioTambién puede servir como portador para dispersar metales como oro, platino y paladio. La modificación de materiales a base de dióxido de cerio utiliza principalmente metales de transición, metales alcalinos/alcalinotérreos raros, metales de tierras raras y metales preciosos, que tienen mejor actividad y estabilidad térmica.
Aplicación deÓxido de cerioy catalizadores compuestos
1, la aplicación de diferentes morfologías de ceria.
Laura et al. reportaron la determinación de tres tipos de diagramas de fases de morfología de la ceria, que relacionan los efectos de la concentración de álcali y la temperatura del tratamiento hidrotermal con el resultado final.CeO2Morfología de la nanoestructura. Los resultados indican que la actividad catalítica está directamente relacionada con la relación Ce3+/Ce4+ y la concentración de vacantes de oxígeno en la superficie. Wei y col. sintetizado tres Pt/CeO2catalizadores con diferentes morfologías de portador (en forma de varilla (CeO2-R), cúbica (CeO2-C), y octaédrico (CeO2-O), que son particularmente adecuados para la oxidación catalítica a baja temperatura de C2H4. Bian et al. preparó una serie deNanomateriales de CeO2con morfología en forma de varilla, cúbica, granular y octaédrica, y encontró que los catalizadores cargados enNanopartículas de CeO2(5Ni/NPs) exhibieron una actividad catalítica mucho mayor y una mejor estabilidad que los catalizadores con otras formas deCeO2apoyo.
2.Degradación catalítica de contaminantes en el agua.
Óxido de cerioha sido reconocido como un catalizador de oxidación de ozono eficaz para la eliminación de compuestos orgánicos seleccionados. Xiao y col. descubrió que las nanopartículas de Pt están en estrecho contacto conCeO2en la superficie del catalizador y sufren fuertes interacciones, mejorando así la actividad de descomposición del ozono y produciendo más especies reactivas de oxígeno, que contribuyen a la oxidación del tolueno. Zhang Lanhe y otros se prepararon dopadosCeO2/Catalizadores Al2O3. Los óxidos metálicos dopados proporcionan un espacio de reacción para la reacción entre compuestos orgánicos y O3, lo que resulta en un mayor rendimiento catalítico deCeO2/Al2O3 y un aumento de los sitios activos en la superficie del catalizador.
Por lo tanto, muchos estudios han demostrado queóxido de cerioLos catalizadores compuestos no solo pueden mejorar la degradación de microcontaminantes orgánicos recalcitrantes en el campo del tratamiento catalítico con ozono de aguas residuales, sino que también tienen efectos inhibidores sobre el bromato producido durante el proceso catalítico con ozono. Tienen amplias perspectivas de aplicación en el tratamiento de agua con ozono.
3, degradación catalítica de compuestos orgánicos volátiles.
CeO2, como óxido típico de tierras raras, se ha estudiado en catálisis multifásica debido a su alta capacidad de almacenamiento de oxígeno.
Wang y cols. sintetizó un óxido compuesto de Ce Mn con una morfología en forma de varilla (relación molar Ce/Mn de 3:7) utilizando un método hidrotermal. Se doparon iones Mn en elCeO2marco para reemplazar el Ce, aumentando así la concentración de vacantes de oxígeno. A medida que el Ce4+ es reemplazado por iones Mn, se forman más vacantes de oxígeno, lo que explica su mayor actividad. Du et al. Sintetizó catalizadores de óxido de Mn Ce utilizando un nuevo método que combina precipitación redox y métodos hidrotermales. Descubrieron que la proporción de manganeso ycerioJugó un papel crucial en la formación del catalizador y afectó significativamente su rendimiento y actividad catalítica.Cerioen manganesoóxido de ceriojuega un papel crucial en la adsorción de tolueno, y se ha demostrado que el manganeso desempeña un papel crucial en la oxidación del tolueno. La coordinación entre manganeso y cerio mejora el proceso de reacción catalítica.
4.Fotocatalizador
Sol y col. preparó con éxito Ce Pr Fe-0 @ C utilizando el método de coprecipitación. El mecanismo específico es que la cantidad de dopaje de Pr, Fe y C juega un papel importante en la actividad fotocatalítica. Introducir una cantidad adecuada de Pr, Fe y C enCeO2Puede mejorar en gran medida la eficiencia fotocatalítica de la muestra obtenida, porque tiene una mejor adsorción de contaminantes, una absorción más efectiva de la luz visible, una mayor tasa de formación de bandas de carbono y más vacantes de oxígeno. La actividad fotocatalítica mejorada deCeO2-Nanocompuestos GO preparados por Ganesan et al. se atribuye a una mayor superficie, intensidad de absorción, banda prohibida estrecha y efectos de fotorespuesta superficial. Liu y cols. descubrieron que el catalizador compuesto Ce/CoWO4 es un fotocatalizador altamente eficiente con valor de aplicación potencial. Petrovic et al. preparadoCeO2catalizadores utilizando el método de electrodeposición de corriente constante y los modificaron con plasma de corona pulsante a presión atmosférica no térmica. Tanto los materiales modificados con plasma como los no modificados exhiben una buena capacidad catalítica en procesos de degradación fotocatalítica y de plasma.
Conclusión
Este artículo revisa la influencia de los métodos de síntesis deóxido de ceriosobre la morfología de las partículas, el papel de la morfología en las propiedades de la superficie y la actividad catalítica, así como el efecto sinérgico y la aplicación entreóxido de cerioy dopantes y portadores. Aunque los catalizadores basados en óxido de cerio han sido ampliamente estudiados y aplicados en el campo de la catálisis, y han logrado avances significativos en la solución de problemas ambientales como el tratamiento del agua, todavía existen muchos problemas prácticos, como la falta de claridad.óxido de cerioMorfología y mecanismo de carga de catalizadores soportados en cerio. Se necesitan más investigaciones sobre el método de síntesis de catalizadores, mejorando el efecto sinérgico entre los componentes y estudiando el mecanismo catalítico de diferentes cargas.
Autor de la revista
Cerámica Shandong 2023 Número 2: 64-73
Autores: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, etc.
Hora de publicación: 29-nov-2023