CeO2is in wichtige komponint fan seldsume ierde materialen. Deseldsum ierde elemint ceriumhat in unike eksterne elektroanyske struktuer - 4f15d16s2. De spesjale 4f-laach kin elektroanen effektyf opslaan en frijlitte, wêrtroch ceriumionen har gedrage yn 'e +3-valence-state en +4-valence-state. Dêrom hawwe CeO2-materialen mear soerstofgatten, en hawwe in poerbêste mooglikheid om soerstof op te slaan en frij te litten. De ûnderlinge konverzje fan Ce (III) en Ce (IV) jout ek CeO2-materialen unike katalytyske mooglikheden foar oksidaasje-reduksje. Yn ferliking mei bulkmaterialen hat nano CeO2, as in nij soarte fan anorganysk materiaal, wiidferspraat omtinken krigen fanwegen syn hege spesifyk oerflak, poerbêste soerstofopslach- en frijlittingsfermogen, soerstofionkonduktiviteit, redoxprestaasjes, en rappe diffúsje fan soerstoffakatuere op hege temperatueren. fermogen. D'r binne op it stuit in grut oantal ûndersyksrapporten en relatearre applikaasjes dy't nano CeO2 brûke as katalysatoren, katalysatordragers as tafoegings, aktive komponinten en adsorbenten.
1. Tarieding metoade fan nanometercerium okside
Op it stuit omfetsje de mienskiplike tariedingsmetoaden foar nano ceria benammen gemyske metoade en fysike metoade. Neffens ferskate gemyske metoaden, gemyske metoaden kinne wurde ferdield yn delslach metoade, hydrothermal metoade, solvothermal metoade, sol gel metoade, mikroemulsion metoade en electrodeposition metoade; De fysike metoade is benammen de slypmetoade.
1.1 Grinding metoade
De slypmetoade foar it tarieden fan nano ceria brûkt oer it generaal sânslijpen, dy't de foardielen hat fan lege kosten, miljeufreonlikens, rappe ferwurkingssnelheid en sterke ferwurkingsfermogen. It is op it stuit de wichtichste ferwurkingsmetoade yn 'e nano ceria-yndustry. Bygelyks, de tarieding fan nano cerium okside polyst poeder oer it algemien oannimt in kombinaasje fan calcination en sân slypjen, en de grûnstoffen fan cerium basearre denitration katalysatoren wurde ek mingd foar pre-behanneling of behannele nei calcination mei help fan sân slypjen. Troch gebrûk fan ferskate partikelgrutte sânslijpende kralenferhâldingen kinne nano ceria mei D50 fariearjend fan tsientallen oant hûnderten nanometers wurde krigen troch oanpassing.
1.2 Neatslach metoade
De delslachmetoade ferwiist nei de metoade foar it tarieden fan fêst poeder troch delslach, skieding, waskjen, droegjen en kalsinearjen fan grûnstoffen oplost yn passende solvents. De delslachmetoade wurdt in protte brûkt yn 'e tarieding fan seldsume ierde en gedoteerde nanomaterialen, mei foardielen lykas ienfâldich tariedingsproses, hege effisjinsje en lege kosten. It is in meast brûkte metoade foar it tarieden fan nano ceria en har gearstalde materialen yn 'e yndustry. Dizze metoade kin tariede nano ceria mei ferskillende morfology en dieltsje grutte troch it feroarjen fan de delslach temperatuer, materiaal konsintraasje, pH wearde, delslach snelheid, stirring snelheid, sjabloan, ensfh Algemiene metoaden fertrouwe op de delslach fan cerium ioanen út ammoniak generearre troch urea ûntbining, en de tarieding fan nano ceria microspheres wurdt kontrolearre troch citrate ioanen. As alternatyf kinne ceriumionen wurde precipitearre troch OH - generearre út 'e hydrolyse fan natriumcitraat, en dan ynkubeare en kalsineare om flak as nano ceria-mikrosfearen te meitsjen.
1.3 Hydrotermyske en solvothermale metoaden
Dizze twa metoaden ferwize nei de metoade foar it tarieden fan produkten troch reaksje op hege temperatuer en hege druk by krityske temperatuer yn in sletten systeem. As it reaksjeoplosmiddel wetter is, wurdt it hydrothermale metoade neamd. As it reaksjeoplosmiddel in organysk oplosmiddel is, wurdt it oerienkommende solvothermale metoade neamd. De synthesized nano dieltsjes hawwe hege suverens, goede dispersion en unifoarm dieltsjes, benammen de nano poeders mei ferskillende morphology of bleatsteld spesjale crystal gesichten. Ceriumchloride oplosse yn destillearre wetter, roerje en natriumhydroxide-oplossing taheakje. Reagearje hydrotermysk by 170 ℃ foar 12 oeren om cerium okside nanorods te meitsjen mei bleatstelde (111) en (110) kristalfleanen. Troch de reaksjebetingsten oan te passen, kin it oanpart fan (110) kristalfleanen yn 'e bleatstelde kristalfleantugen wurde ferhege, wat har katalytyske aktiviteit fierder fersterkje. It oanpassen fan de reaksje oplosmiddel en oerflak liganden kin ek produsearje nano ceria dieltsjes mei spesjale hydrophilicity of lipofilisity. Bygelyks, it tafoegjen fan acetate-ionen oan 'e wetterige faze kin monodisperse hydrofiele ceriumoxid-nanopartikels yn wetter tariede. Troch it selektearjen fan in net-polêr solvent en it yntrodusearjen fan oleïnezuur as in ligand tidens de reaksje, kinne monodisperse lipofile ceria-nanopartikels wurde taret yn net-polêre organyske solvents. (Sjoch figuer 1)
Ofbylding 1 Monodisperse sfearyske nano ceria en staaffoarmige nano ceria
1.4 Sol gel metoade
De sol-gelmetoade is in metoade dy't guon of ferskate ferbiningen as foarrinners brûkt, gemyske reaksjes útfiert lykas hydrolyse yn 'e floeibere faze om sol te foarmjen, en dan gel foarmet nei ferâldering, en úteinlik droeget en kalsinearret om ultrafine poeders te meitsjen. Dizze metoade is benammen geskikt foar it tarieden fan heul ferspraat nano-ceria-komposite nanomaterialen, lykas cerium izer, cerium titanium, cerium zirconium en oare gearstalde nano-oksiden, dy't binne rapporteare yn in protte rapporten.
1.5 Oare metoaden
Neist de boppesteande metoaden binne d'r ek mikrolotionmetoade, mikrogolfsyntezemetoade, elektrodeposysjemetoade, plasmaflammeferbaarningsmetoade, ion-útwikseling membraanelektrolysemetoade en in protte oare metoaden. Dizze metoaden hawwe grutte betsjutting foar it ûndersyk en tapassing fan nano ceria.
Tapassing fan 2-nanometer cerium okside yn wetterbehandeling
Cerium is it meast oerfloedich elemint ûnder seldsume ierde eleminten, mei lege prizen en brede applikaasjes. Nanometer ceria en har kompositen hawwe in protte oandacht lutsen op it mêd fan wettersuvering fanwege har hege spesifike oerflak, hege katalytyske aktiviteit en poerbêste strukturele stabiliteit.
2.1 Tapassing fanNano Cerium Oxideyn wetterbehandeling troch adsorpsjonsmetoade
Yn 'e ôfrûne jierren, mei de ûntwikkeling fan yndustry lykas de elektroanika-yndustry, is in grutte hoemannichte ôffalwetter mei fersmoargingsstoffen lykas swiere metaalionen en fluorionen ôffierd. Sels by spoarkonsintraasjes kin it signifikante skea feroarsaakje oan wetterorganismen en it minsklik libbensomjouwing. Faak brûkte metoaden binne ûnder oaren oksidaasje, flotaasje, omkearde osmose, adsorpsje, nanofiltraasje, biosorption, ensfh. Under harren wurdt adsorpsjetechnology faak oannaam troch syn ienfâldige operaasje, lege kosten en hege effisjinsje fan behanneling. Nano CeO2-materialen hawwe in hege spesifyk oerflak en hege oerflakaktiviteit as adsorbinten, en d'r binne in protte rapporten west oer de synteze fan poreuze nano CeO2 en har gearstalde materialen mei ferskate morfologyen om skealike ioanen út wetter te adsorbearjen en te ferwiderjen.
Undersyk hat oantoand dat nano ceria in sterke adsorpsjonele kapasiteit hat foar F - yn wetter ûnder swak soere omstannichheden. Yn in oplossing mei in inisjele konsintraasje fan F - fan 100mg/L en pH = 5-6, is de adsorpsjekapasiteit foar F - 23mg / g, en it fuortheljen fan F - is 85,6%. Nei it laden fan it op in polyacrylsäureharsbal (laadbedrach: 0.25g / g), kin it ferwideringsfermogen fan F - mear as 99% berikke by it behanneljen fan in lykweardich folume fan 100mg / L fan F - wetterige oplossing; By it ferwurkjen fan 120 kear it folume kin mear as 90% fan F - fuortsmiten wurde. As brûkt om fosfaat en iodaat te adsorbearjen, kin de adsorpsjekapasiteit mear dan 100mg / g berikke ûnder de oerienkommende optimale adsorpsjestân. It brûkte materiaal kin opnij brûkt wurde nei ienfâldige desorpsje- en neutralisaasjebehandeling, dy't hege ekonomyske foardielen hat.
D'r binne in protte stúdzjes oer de adsorpsje en behanneling fan giftige swiere metalen lykas arsenikum, chromium, kadmium en lead mei nano ceria en syn gearstalde materialen. De optimale adsorpsje pH ferskilt foar swiere metalen ioanen mei ferskillende valence steaten. Bygelyks, de swak alkaline tastân mei neutrale bias hat de bêste adsorption steat foar As (III), wylst de optimale adsorption steat foar As (V) wurdt berikt ûnder swak soere omstannichheden, dêr't de adsorption kapasiteit kin berikke oer 110mg / g ûnder beide betingsten. Oer it algemien kin de optimalisearre synteze fan nano ceria en har gearstalde materialen hege adsorpsje- en ferwideringssifers berikke foar ferskate swiere metaalionen oer in breed pH-berik.
Oan 'e oare kant hawwe cerium okside basearre nanomaterialen ek treflike prestaasjes yn it adsorbearjen fan organyske stoffen yn ôffalwetter, lykas soer oranje, rhodamine B, Kongo read, ensfh. adsorpsjonele kapasiteit yn it fuortheljen fan organyske kleurstoffen, benammen yn it fuortheljen fan Kongo read, mei in adsorption kapasiteit fan 942.7mg / g yn 60 minuten.
2.2 Tapassing fan nano ceria yn Avansearre oksidaasjeproses
Avansearre oksidaasjeproses (koartsein AOP's) wurdt foarsteld om it besteande wetterfrije behannelingsysteem te ferbetterjen. Avansearre oksidaasjeproses, ek bekend as djippe oksidaasjetechnology, wurdt karakterisearre troch de produksje fan hydroxyl radikale (· OH), superoxide radikale (· O2 -), singlet soerstof, ensfh mei sterke oksidaasjefermogen. Under de reaksje betingsten fan hege temperatuer en druk, elektrisiteit, lûd, ljocht irradiation, katalysator, ensfh Neffens de ferskillende manieren fan generearjen frije radikalen en reaksje betingsten, se kinne wurde ferdield yn photochemical oksidaasje, katalytyske wiete oksidaasje, sonochemistry oksidaasje, ozon oksidaasje, electrochemical oksidaasje, Fenton oksidaasje, ensfh (sjoch figuer 2).
figuer 2 Klassifikaasje en Technology Combination fan Avansearre oksidaasjeproses
Nano ceriais in heterogene katalysator faak brûkt yn Avansearre oksidaasjeproses. Troch de rappe konverzje tusken Ce3 + en Ce4 + en it rappe oksidaasje-reduksje-effekt brocht troch soerstofopname en frijlitting, hat nano ceria goed katalytysk fermogen. As brûkt as katalysator promotor, kin it ek effektyf ferbetterje catalytic fermogen en stabiliteit. As nano ceria en har gearstalde materialen wurde brûkt as katalysatoren, fariearje de katalytyske eigenskippen sterk mei de morfology, partikelgrutte en bleatstelde kristalfleanen, dy't wichtige faktoaren binne dy't har prestaasjes en tapassing beynfloedzje. It wurdt algemien leaud dat hoe lytser de dieltsjes en hoe grutter it spesifike oerflak, de mear oerienkommende aktive side, en hoe sterker it katalytyske fermogen. De katalytyske fermogen fan it bleatstelde kristalflak, fan sterk oant swak, is yn 'e folchoarder fan (100) kristal oerflak> (110) kristal oerflak> (111) kristal oerflak, en de oerienkommende stabiliteit is tsjinoerstelde.
Cerium okside is in semiconductor materiaal. As nanometer cerium okside wurdt bestraald troch fotonen mei enerzjy heger as de band gap, de valence band elektroanen wurde optein, en de oergong rekombinaasje gedrach komt foar. Dit gedrach sil de konverzje taryf fan Ce3 + en Ce4 + befoarderje, wat resulteart yn sterke fotokatalytyske aktiviteit fan nano ceria. Photocatalysis kin berikke direkte degradaasje fan organyske stof sûnder sekundêre fersmoarging, sadat syn tapassing is de meast studearre technology op it mêd fan nano ceria yn AOPs. Op it stuit is de haadfokus op 'e katalytyske degradaasjebehanneling fan azokleurstoffen, fenol, chlorobenzene, en farmaseutyske ôffalwetter mei help fan katalysatoren mei ferskate morfologyen en gearstalde komposysjes. Neffens it rapport, ûnder de optimalisearre katalysatorsyntezemetoade en katalytyske modelbetingsten, kin de degradaasjekapasiteit fan dizze stoffen oer it algemien mear as 80% berikke, en de ferwideringskapasiteit fan Totaal organyske koalstof (TOC) kin mear as 40% berikke.
Nano cerium okside katalyse foar de degradaasje fan organyske pollutants lykas ozon en wetterstofperoxide is in oare breed studearre technology. Fergelykber mei fotokatalysis rjochtet it him ek op it fermogen fan nano-ceria mei ferskate morfologyen as kristalfleantugen en ferskate cerium-basearre gearstalde katalytyske oksidanten om organyske fersmoargingen te oksidearjen en te degradearjen. Yn sokke reaksjes kinne katalysatoren de generaasje fan in grut oantal aktive radikalen katalysearje út ozon of wetterstofperoxid, dy't organyske fersmoarging oanfallen en effisjintere oksidative degradaasjemooglikheden berikke. Troch de ynfiering fan oksidanten yn 'e reaksje wurdt de mooglikheid om organyske ferbiningen te ferwiderjen sterk ferbettere. Yn 'e measte reaksjes kin it definitive ferwideringsfrekwinsje fan' e doelstof 100% berikke of benaderje, en it taryf fan TOC-ferwidering is ek heger.
Yn 'e elektrokatalytyske avansearre oksidaasjemetoade bepale de eigenskippen fan it anodemateriaal mei hege soerstofevolúsje oerpotinsjeel de selektiviteit fan' e elektrokatalytyske avansearre oksidaasjemetoade foar it behanneljen fan organyske fersmoarging. It katodemateriaal is in wichtige faktor dy't de produksje fan H2O2 bepaalt, en de produksje fan H2O2 bepaalt de effisjinsje fan 'e elektrokatalytyske avansearre oksidaasjemetoade foar it behanneljen fan organyske pollutants. De stúdzje fan modifikaasje fan elektrodesmateriaal mei nano ceria hat wiidferspraat omtinken krigen sawol yn eigen lân as ynternasjonaal. Ûndersikers yntrodusearje benammen nano cerium okside en syn gearstalde materialen troch ferskate gemyske metoaden te feroarjen ferskillende elektrodes materialen, ferbetterjen harren elektrochemical aktiviteit, en dêrmei fergrutsje electrocatalytic aktiviteit en definitive ferwidering taryf.
Mikrowave en echografie binne faak wichtige helpmaatregels foar de boppesteande katalytyske modellen. As foarbyld fan ultrasone assistinsje, mei vibraasjelûdwellen mei frekwinsjes heger dan 25kHz per sekonde, wurde miljoenen ekstreem lytse bubbels generearre yn in oplossing formulearre mei in spesjaal ûntworpen reinigingsmiddel. Dizze lytse bubbels, tidens rappe kompresje en útwreiding, produsearje konstant bubble-implosion, wêrtroch materialen fluch kinne wikselje en diffúsje op it katalysator-oerflak, faaks eksponentiell ferbetterjen fan katalytyske effisjinsje.
3 Konklúzje
Nano ceria en syn gearstalde materialen kinne effektyf behannelje ioanen en organyske fersmoarging yn wetter, en hawwe wichtich tapassing potinsjeel yn takomstige wettersuvering fjilden. It measte ûndersyk is lykwols noch yn 'e laboratoariumstadium, en om yn' e takomst rappe tapassing yn wettersuvering te berikken, moatte de folgjende problemen noch driuwend oanpakt wurde:
(1) De relatyf hege tariedingskosten fan nanoCeO2basearre materialen bliuwt in wichtige faktor yn 'e grutte mearderheid fan har tapassingen yn wettersuvering, dy't noch yn' e laboratoariumûndersyksstadium binne. Undersykjen fan lege kosten, ienfâldige en effektive tariedingmetoaden dy't de morfology en grutte fan nano CeO2-basearre materialen kinne regelje, is noch altyd in fokus fan ûndersyk.
(2) Fanwegen de lytse partikelgrutte fan nano CeO2-basearre materialen binne de recycling- en regeneraasjeproblemen nei gebrûk ek wichtige faktoaren dy't har tapassing beheine. De gearstalling dêrfan mei harsmaterialen as magnetyske materialen sil in wichtige ûndersyksrjochting wêze foar har materiaal tarieding en recyclingtechnology.
(3) De ûntwikkeling fan in mienskiplik proses tusken nano CeO2 basearre materiaal wetter behanneling technology en tradisjonele rioelwetter behanneling technology sil sterk befoarderje de tapassing fan nano CeO2 basearre materiaal katalytyske technology op it mêd fan wettersuvering.
(4) D'r is noch beheind ûndersyk nei de toxiciteit fan materialen op basis fan nano CeO2, en har miljeugedrach en toxiciteitsmeganisme yn wettersuveringssystemen binne noch net bepaald. It eigentlike proses fan rioelwettersuvering omfettet faaks it neilibjen fan meardere fersmoargingsstoffen, en de gearhingjende fersmoargingsstoffen sille mei-inoar ynteraksje, wêrtroch't de oerflakkenmerken en potinsjele toxiciteit fan nanomaterialen feroarje. Dêrom is der in driuwend ferlet om mear ûndersyk út te fieren nei besibbe aspekten.
Post tiid: mei-22-2023