سنتز و اصلاح اکسید سریم و کاربرد آن در کاتالیز

مطالعه در مورد سنتز و اصلاحنانومواد اکسید سریم

سنتز ازنانومواد سریاشامل بارش، هم‌رسوب، هیدروترمال، سنتز مکانیکی، سنتز احتراق، سل ژل، میکرو لوسیون و پیرولیز است که از جمله روش‌های اصلی سنتز، بارش و گرمابی است. روش هیدروترمال ساده ترین، مقرون به صرفه ترین و بدون افزودنی است. چالش اصلی روش هیدروترمال کنترل مورفولوژی در مقیاس نانو است که برای کنترل ویژگی های آن نیاز به تنظیم دقیق دارد.

اصلاح ازسریارا می توان از طریق چندین روش افزایش داد: (1) دوپینگ یون های فلزی دیگر با قیمت های پایین تر یا اندازه های کوچکتر در شبکه سریا. این روش نه تنها می تواند عملکرد اکسیدهای فلزی درگیر را بهبود بخشد، بلکه مواد پایدار جدیدی را با خواص فیزیکی و شیمیایی جدید تشکیل می دهد. (2) سریا یا آنالوگ های دوپ شده آن را روی مواد حامل مناسب مانند کربن فعال، گرافن و غیره پراکنده کنید.اکسید سریمهمچنین می تواند به عنوان یک حامل برای پراکندگی فلزاتی مانند طلا، پلاتین و پالادیوم عمل کند. در اصلاح مواد مبتنی بر دی اکسید سریم عمدتاً از فلزات واسطه، فلزات قلیایی/قلیایی خاکی کمیاب، فلزات خاکی کمیاب و فلزات گرانبها استفاده می شود که فعالیت و پایداری حرارتی بهتری دارند.

کاربرداکسید سریمو کاتالیزورهای مرکب

1، کاربرد مورفولوژی های مختلف سریا

لورا و همکاران تعیین سه نوع نمودار فاز مورفولوژی سریا را گزارش کرد که اثرات غلظت قلیایی و دمای عملیات هیدروترمال را به نهایی مرتبط می کند.CeO2مورفولوژی نانوساختار نتایج نشان می دهد که فعالیت کاتالیزوری به طور مستقیم با نسبت Ce3 + / Ce4 + و غلظت فضای خالی اکسیژن سطح مرتبط است. وی و همکاران سنتز سه Pt/CeO2کاتالیزورهایی با مورفولوژی حامل های مختلف (میله مانندCeO2-R)، مکعب (CeO2-C)، و هشت وجهی (CeO2-O)، که به ویژه برای اکسیداسیون کاتالیزوری در دمای پایین C2H4 مناسب هستند. بیان و همکاران یک سری ازنانومواد CeO2با مورفولوژی میله ای، مکعبی، دانه ای و هشت وجهی، و دریافت که کاتالیزورهای بارگذاری شده بر روینانو ذرات CeO2(5Ni/NPs) فعالیت کاتالیزوری بسیار بالاتر و پایداری بهتری نسبت به کاتالیزورهای دارای سایر اشکال نشان دادند.CeO2پشتیبانی می کند.

2. تجزیه کاتالیستی آلاینده ها در آب

اکسید سریمبه عنوان یک کاتالیزور موثر اکسیداسیون ازن برای حذف ترکیبات آلی انتخاب شده شناخته شده است. شیائو و همکاران دریافتند که نانوذرات پلاتین در تماس نزدیک باCeO2بر روی سطح کاتالیزور و تحت فعل و انفعالات قوی، در نتیجه بهبود فعالیت تجزیه ازن و تولید گونه های اکسیژن فعال تر، که به اکسیداسیون تولوئن کمک می کند. ژانگ Lanhe و دیگران آماده دوپینگCeO2کاتالیزورهای Al2O3. اکسیدهای فلزی دوپ شده فضای واکنشی را برای واکنش بین ترکیبات آلی و O3 فراهم می‌کنند که در نتیجه عملکرد کاتالیزوری بالاتری را به همراه دارد.CeO2/Al2O3 و افزایش مکان های فعال در سطح کاتالیزور

بنابراین، بسیاری از مطالعات نشان داده است کهاکسید سریمکاتالیزورهای کامپوزیت نه تنها می توانند تخریب میکرو آلاینده های آلی مقاوم در زمینه تصفیه ازن کاتالیزوری فاضلاب را افزایش دهند، بلکه اثرات بازدارندگی بر روی برومات تولید شده در طی فرآیند کاتالیزوری ازن نیز دارند. آنها چشم انداز کاربرد گسترده ای در تصفیه آب ازن دارند.

3، تخریب کاتالیستی ترکیبات آلی فرار

CeO2به عنوان یک اکسید خاکی کمیاب معمولی، به دلیل ظرفیت بالای ذخیره اکسیژن در کاتالیزور چند فازی مورد مطالعه قرار گرفته است.

وانگ و همکاران با استفاده از روش هیدروترمال، یک اکسید کامپوزیت Ce Mn با مورفولوژی میله ای شکل (نسبت مولی Ce/Mn 3:7) سنتز کرد. یونهای منگنز به داخل دوپینگ شدندCeO2چارچوبی برای جایگزینی Ce، در نتیجه افزایش غلظت جای خالی اکسیژن. با جایگزینی Ce4+ با یون های منگنز، جای خالی اکسیژن بیشتری تشکیل می شود که دلیل فعالیت بیشتر آن است. دو و همکاران سنتز کاتالیزور اکسید منگنز Ce با استفاده از یک روش جدید ترکیبی از رسوب ردوکس و روش های هیدروترمال. آنها دریافتند که نسبت منگنز وسریمنقش مهمی در تشکیل کاتالیزور ایفا کرد و به طور قابل توجهی بر عملکرد و فعالیت کاتالیزوری آن تأثیر گذاشت.سریمدر منگنزاکسید سریمنقش مهمی در جذب تولوئن ایفا می کند و نشان داده شده است که منگنز نقش مهمی در اکسیداسیون تولوئن دارد. هماهنگی بین منگنز و سریم فرآیند واکنش کاتالیزوری را بهبود می بخشد.

4.فتوکاتالیست

سان و همکاران با موفقیت Ce Pr Fe-0 @ C با استفاده از روش بارش همزمان تهیه شد. مکانیسم خاص این است که مقدار دوپینگ Pr، Fe و C نقش مهمی در فعالیت فوتوکاتالیستی دارد. معرفی مقدار مناسبی از Pr، Fe و C بهCeO2می‌تواند کارایی فوتوکاتالیستی نمونه به‌دست‌آمده را تا حد زیادی بهبود بخشد، زیرا جذب بهتر آلاینده‌ها، جذب مؤثرتر نور مرئی، سرعت تشکیل بیشتر نوارهای کربنی و فضای خالی اکسیژن بیشتر را دارد. افزایش فعالیت فوتوکاتالیستیCeO2نانوکامپوزیت های GO تهیه شده توسط Ganesan و همکاران. به افزایش سطح، شدت جذب، فاصله باند باریک و اثرات پاسخ نوری سطح نسبت داده می شود. لیو و همکاران دریافت که کاتالیزور کامپوزیت Ce/CoWO4 یک فوتوکاتالیست بسیار کارآمد با ارزش کاربردی بالقوه است. پتروویچ و همکاران آماده شده استCeO2کاتالیزورها با استفاده از روش رسوب الکتریکی جریان ثابت و اصلاح آنها با پلاسمای تاج ضربانی فشار اتمسفر غیر حرارتی. هر دو مواد پلاسما اصلاح شده و اصلاح نشده توانایی کاتالیزوری خوبی در هر دو فرآیند تخریب پلاسما و فوتوکاتالیستی از خود نشان می دهند.

نتیجه گیری

این مقاله تاثیر روش های سنتز را بررسی می کنداکسید سریمدر مورفولوژی ذرات، نقش مورفولوژی بر خواص سطح و فعالیت کاتالیزوری، و همچنین اثر هم افزایی و کاربرد بیناکسید سریمو ناخالصی ها و حامل ها. اگرچه کاتالیزورهای مبتنی بر اکسید سریم به طور گسترده در زمینه کاتالیز مورد مطالعه و کاربرد قرار گرفته اند و پیشرفت قابل توجهی در حل مشکلات زیست محیطی مانند تصفیه آب داشته اند، اما هنوز مشکلات عملی زیادی مانند نامشخص بودن وجود دارد.اکسید سریممورفولوژی و مکانیسم بارگذاری کاتالیزورهای دارای سریم تحقیقات بیشتری در مورد روش سنتز کاتالیزورها، افزایش اثر هم افزایی بین اجزا و مطالعه مکانیسم کاتالیزوری بارهای مختلف مورد نیاز است.

نویسنده مجله

شاندونگ سرامیک 2023 شماره 2: 64-73

نویسندگان: ژو بین، وانگ پنگ، منگ فن پنگ و غیره