Etude sur la synthèse et la modificationNanomatériaux d'oxyde de cérium
La synthèse denanomatériaux d'oxyde de cériumcomprend la précipitation, la coprécipitation, l'hydrothermie, la synthèse mécanique, la synthèse par combustion, le sol gel, la micro lotion et la pyrolyse, parmi lesquelles les principales méthodes de synthèse sont la précipitation et l'hydrothermie. La méthode hydrothermale est considérée comme la méthode la plus simple, la plus économique et sans additif. Le principal défi de la méthode hydrothermale est de contrôler la morphologie à l’échelle nanométrique, ce qui nécessite un ajustement minutieux pour contrôler ses caractéristiques.
La modification decériapeut être amélioré par plusieurs méthodes : (1) dopage d'autres ions métalliques avec des prix inférieurs ou des tailles plus petites dans le réseau de cérium. Cette méthode peut non seulement améliorer les performances des oxydes métalliques impliqués, mais également former de nouveaux matériaux stables dotés de nouvelles propriétés physiques et chimiques. (2) Dispersez l'oxyde de cérium ou ses analogues dopés sur des matériaux de support appropriés, tels que le charbon actif, le graphène, etc.Oxyde de cériumpeut également servir de support pour disperser des métaux tels que l'or, le platine et le palladium. La modification des matériaux à base de dioxyde de cérium utilise principalement des métaux de transition, des métaux alcalins/alcalino-terreux rares, des métaux des terres rares et des métaux précieux, qui ont une meilleure activité et stabilité thermique.
Application deOxyde de cériumet catalyseurs composites
1, l'application de différentes morphologies de céria
Laura et coll. ont rapporté la détermination de trois types de diagrammes de phases morphologiques de l'oxyde de cérium, qui relient les effets de la concentration en alcali et de la température du traitement hydrothermal au résultat final.CeO2morphologie des nanostructures. Les résultats indiquent que l'activité catalytique est directement liée au rapport Ce3+/Ce4+ et à la concentration de lacunes en oxygène en surface. Wei et coll. synthétisé trois Pt/CeO2catalyseurs avec différentes morphologies de porteurs (en forme de tige (CeO2-R), cubique (CeO2-C), et octaédrique (CeO2-O), particulièrement adaptés à l'oxydation catalytique du C2H4 à basse température. Bian et coll. préparé une série deNanomatériaux CeO2avec une morphologie en forme de bâtonnet, cubique, granulaire et octaédrique, et a découvert que les catalyseurs chargés surNanoparticules de CeO2(5Ni/NPs) présentaient une activité catalytique beaucoup plus élevée et une meilleure stabilité que les catalyseurs avec d'autres formes deCeO2soutien.
2. Dégradation catalytique des polluants dans l’eau
Oxyde de cériuma été reconnu comme un catalyseur efficace d’oxydation de l’ozone pour l’élimination de certains composés organiques. Xiao et coll. ont découvert que les nanoparticules de platine sont en contact étroit avecCeO2sur la surface du catalyseur et subissent de fortes interactions, améliorant ainsi l'activité de décomposition de l'ozone et produisant des espèces d'oxygène plus réactives, qui contribuent à l'oxydation du toluène. Zhang Lanhe et d'autres préparés dopésCeO2/Catalyseurs Al2O3. Les oxydes métalliques dopés fournissent un espace de réaction pour la réaction entre les composés organiques et l'O3, ce qui entraîne des performances catalytiques plus élevées deCeO2/Al2O3 et une augmentation des sites actifs à la surface du catalyseur
Ainsi, de nombreuses études ont montré queoxyde de cériumles catalyseurs composites peuvent non seulement améliorer la dégradation des micropolluants organiques récalcitrants dans le domaine du traitement catalytique des eaux usées à l'ozone, mais également avoir des effets inhibiteurs sur le bromate produit pendant le processus catalytique à l'ozone. Ils ont de larges perspectives d’application dans le traitement de l’eau à l’ozone.
3, dégradation catalytique des composés organiques volatils
CeO2, en tant qu'oxyde de terre rare typique, a été étudié en catalyse multiphasique en raison de sa capacité élevée de stockage de l'oxygène.
Wang et coll. synthétisé un oxyde composite Ce Mn avec une morphologie en forme de bâtonnet (rapport molaire Ce/Mn de 3:7) en utilisant une méthode hydrothermale. Les ions Mn ont été dopés dans leCeO2cadre pour remplacer le Ce, augmentant ainsi la concentration des lacunes en oxygène. À mesure que Ce4+ est remplacé par des ions Mn, davantage de lacunes en oxygène se forment, ce qui explique son activité plus élevée. Du et coll. synthétisé des catalyseurs d'oxyde de Mn Ce en utilisant une nouvelle méthode combinant précipitation rédox et méthodes hydrothermales. Ils ont constaté que le rapport du manganèse etcériuma joué un rôle crucial dans la formation du catalyseur et a affecté de manière significative ses performances et son activité catalytique.Cériumen manganèseoxyde de cériumjoue un rôle crucial dans l’adsorption du toluène, et il a été démontré que le manganèse joue un rôle crucial dans l’oxydation du toluène. La coordination entre le manganèse et le cérium améliore le processus de réaction catalytique.
4.Photocatalyseur
Sun et coll. préparé avec succès Ce Pr Fe-0 @ C en utilisant la méthode de co-précipitation. Le mécanisme spécifique est que la quantité dopante de Pr, Fe et C joue un rôle important dans l'activité photocatalytique. Introduire une quantité appropriée de Pr, Fe et C dansCeO2peut grandement améliorer l'efficacité photocatalytique de l'échantillon obtenu, car il présente une meilleure adsorption des polluants, une absorption plus efficace de la lumière visible, un taux de formation plus élevé de bandes de carbone et davantage de lacunes en oxygène. L'activité photocatalytique améliorée deCeO2-Nanocomposites GO préparés par Ganesan et al. est attribué à une surface améliorée, à une intensité d'absorption, à une bande interdite étroite et à des effets de photoréponse de surface. Liu et coll. ont découvert que le catalyseur composite Ce/CoWO4 est un photocatalyseur très efficace avec une valeur d'application potentielle. Petrovic et coll. préparéCeO2catalyseurs utilisant la méthode d'électrodéposition à courant constant et les a modifiés avec un plasma corona pulsé à pression atmosphérique non thermique. Les matériaux modifiés et non modifiés par plasma présentent une bonne capacité catalytique dans les processus de dégradation plasmatique et photocatalytique.
Conclusion
Cet article passe en revue l’influence des méthodes de synthèse deoxyde de cériumsur la morphologie des particules, le rôle de la morphologie sur les propriétés de surface et l'activité catalytique, ainsi que l'effet synergique et l'application entreoxyde de cériumet les dopants et les porteurs. Bien que les catalyseurs à base d'oxyde de cérium aient été largement étudiés et appliqués dans le domaine de la catalyse et aient fait des progrès significatifs dans la résolution de problèmes environnementaux tels que le traitement de l'eau, de nombreux problèmes pratiques subsistent, tels que le flouoxyde de cériummorphologie et mécanisme de chargement des catalyseurs supportés au cérium. Des recherches supplémentaires sont nécessaires sur la méthode de synthèse des catalyseurs, en améliorant l'effet synergique entre les composants et en étudiant le mécanisme catalytique de différentes charges.
Auteur de la revue
Shandong Céramique 2023 Numéro 2 : 64-73
Auteurs : Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, etc.
Heure de publication : 29 novembre 2023