CeO2na phàirt chudromach de stuthan talmhainn tearc. Tha aneileamaid talmhainn tearc ceriumtha structar dealanach sònraichte a-muigh - 4f15d16s2. Faodaidh an còmhdach sònraichte 4f aige dealanan a stòradh agus a leigeil ma sgaoil gu h-èifeachdach, a’ toirt air ianan cerium a bhith gan giùlan fhèin ann an staid valence + 3 agus + 4 valence state. Mar sin, tha barrachd tuill ocsaidean aig stuthan CeO2, agus tha comas air leth aca ocsaidean a stòradh agus a leigeil ma sgaoil. Tha tionndadh Ce (III) agus Ce (IV) cuideachd a’ toirt stuthan CeO2 le comasan sònraichte catalytic lughdachadh oxidation. An coimeas ri mòr-stuthan, tha nano CeO2, mar sheòrsa ùr de stuth neo-organach, air aire fharsaing fhaighinn air sgàth an raon uachdar sònraichte àrd aige, comas stòraidh agus fuasglaidh ocsaidean sàr-mhath, giùlan ian ocsaidean, coileanadh redox, agus sgaoileadh falamh àrd-teòthachd luath ocsaidean. comas. An-dràsta tha àireamh mhòr de dh'aithisgean rannsachaidh agus iarrtasan co-cheangailte riutha a 'cleachdadh nano CeO2 mar luchd-catharra, luchd-còmhdhail catalyst no stuthan cur-ris, co-phàirtean gnìomhach, agus adsorbents.
1. Modh ullachaidh nanometercerium ocsaid
Aig an àm seo, tha na dòighean ullachaidh cumanta airson nano ceria gu ìre mhòr a’ toirt a-steach modh ceimigeach agus modh corporra. A rèir diofar dhòighean ceimigeach, faodar dòighean ceimigeach a roinn ann an dòigh sileadh, dòigh hydrothermal, modh solvothermal, modh sol gel, modh microemulsion agus modh electrodeposition; Is e an dòigh fiosaigeach gu ìre mhòr an dòigh bleith.
1.1 Modh bleith
Mar as trice bidh an dòigh bleith airson ullachadh nano ceria a’ cleachdadh bleith gainmhich, aig a bheil na buannachdan bho chosgais ìosal, càirdeil don àrainneachd, astar giollachd luath, agus comas giollachd làidir. Is e an-dràsta an dòigh giollachd as cudromaiche ann an gnìomhachas nano ceria. Mar eisimpleir, mar as trice bidh ullachadh pùdar snasadh nano cerium oxide a’ gabhail ri measgachadh de calcination agus bleith gainmhich, agus tha na stuthan amh de luchd-catalaichean denitration stèidhichte air cerium cuideachd air an measgachadh airson ro-làimhseachadh no làimhseachadh às deidh calcination le bhith a’ bleith gainmhich. Le bhith a’ cleachdadh co-mheasan grìogagan bleith gainmhich de dhiofar mheudan, gheibhear nano ceria le D50 eadar deichean gu ceudan nanometers tro atharrachadh.
1.2 Modh sileadh
Tha an dòigh sileadh a 'toirt iomradh air an dòigh air a bhith ag ullachadh pùdar cruaidh le bhith a' sileadh, a 'sgaradh, a' nighe, a 'tiormachadh, agus a' calcination de stuthan amh a tha air an sgaoileadh ann am fuasglaidhean iomchaidh. Tha an dòigh sileadh air a chleachdadh gu farsaing ann a bhith ag ullachadh stuthan talmhainn tearc agus doped, le buannachdan leithid pròiseas ullachaidh sìmplidh, àrd èifeachdas agus cosgais ìosal. Tha e na dhòigh air a chleachdadh gu cumanta airson nano ceria ullachadh agus na stuthan co-dhèanta ann an gnìomhachas. Faodaidh an dòigh seo nano ceria ullachadh le diofar morf-eòlas agus meud mìrean le bhith ag atharrachadh teòthachd sileadh, dùmhlachd stuthan, luach pH, astar sileadh, astar gluasad, teamplaid, msaa. agus tha ullachadh microspheres nano ceria fo smachd ions citrate. Air an làimh eile, faodaidh ions cerium a bhith air an sileadh le OH - air an gineadh bho hydrolysis sodium citrate, agus an uairsin air an goir agus air an calcined gus flake ullachadh mar nano ceria microspheres.
1.3 Modhan hydrothermal agus solvothermal
Tha an dà dhòigh seo a’ toirt iomradh air an dòigh air a bhith ag ullachadh thoraidhean tro fhreagairt àrd-teòthachd agus bruthadh àrd aig teòthachd èiginneach ann an siostam dùinte. Nuair is e uisge an t-uisge-fuasglaidh, canar modh hydrothermal ris. Mar sin, nuair a tha an t-ath-fhreagairt mar fhuasgladh organach, canar modh solvothermal ris. Tha fìor-ghlanachd àrd, deagh sgapadh agus mìrean èideadh aig na gràineanan nano synthesized, gu sònraichte na nano pùdar le diofar morphologies no aghaidhean criostail sònraichte fosgailte. Fuasgail cerium chloride ann an uisge grùide, stir agus cuir fuasgladh sodium hydroxide ris. React hydrothermal aig 170 ℃ airson 12 uair a thìde gus nanorods cerium oxide ullachadh le plèanaichean criostail fosgailte (111) agus (110). Le bhith ag atharrachadh nan suidheachaidhean ath-bhualadh, faodar a’ chuibhreann de (110) de phlèanaichean criostail anns na plèanaichean criostail fosgailte a mheudachadh, ag adhartachadh an gnìomhachd catalaíoch. Le bhith ag atharrachadh an fhuasglaidh ath-bhualadh agus ligands uachdar faodaidh e cuideachd mìrean nano ceria a thoirt gu buil le hydrophilicity sònraichte no lipophilicity. Mar eisimpleir, faodaidh cuir ions acetate ris an ìre uisgeach nanoparticles monodisperse cerium oxide hydrophilic ullachadh ann an uisge. Le bhith a 'taghadh fuasgladh neo-polar agus a' toirt a-steach searbhag oleic mar ligand rè an ath-fhreagairt, faodar monodisperse ceria nanoparticles lipophilic ullachadh ann an solventan organach neo-phòla. (Faic Figear 1)
Figear 1 Nano ceria spherical monodisperse agus nano ceria cumadh slat
1.4 Modh gel Sol
Tha an dòigh sol gel na dhòigh a bhios a ’cleachdadh cuid no grunn choimeasgaidhean mar ro-ruitheadairean, a’ dèanamh ath-bheachdan ceimigeach leithid hydrolysis anns an ìre lionn gus sol a chruthachadh, agus an uairsin a ’cruthachadh gel às deidh a bhith a’ fàs nas sine, agus mu dheireadh a ’tiormachadh agus a’ tiormachadh gus pùdar ultrafine ullachadh. Tha an dòigh seo gu sònraichte freagarrach airson a bhith ag ullachadh nano-stuthan ioma-phàirteach nano ceria ioma-fhillte, leithid iarann cerium, cerium titanium, cerium zirconium agus nano oxides co-dhèanta eile, a chaidh aithris ann an iomadh aithisg.
1.5 Dòighean eile
A bharrachd air na dòighean gu h-àrd, tha dòigh micro lotion ann cuideachd, dòigh synthesis microwave, dòigh electrodeposition, dòigh losgaidh lasair plasma, modh electrolysis membran iomlaid ion agus mòran dhòighean eile. Tha na dòighean sin air leth cudromach airson rannsachadh agus cleachdadh nano ceria.
Cleachdadh cerium oxide 2-nanometer ann an làimhseachadh uisge
Is e cerium an eileamaid as pailt am measg eileamaidean talmhainn tearc, le prìsean ìosal agus tagraidhean farsaing. Tha ceria nanometer agus na stuthan co-dhèanta aige air mòran aire a tharraing ann an raon làimhseachadh uisge mar thoradh air an raon uachdar sònraichte àrd aca, gnìomhachd catalytach àrd agus seasmhachd structarail sàr-mhath.
2.1 Cur an gnìomhNano Cerium Oxideann an Làimhseachadh Uisge le Modh Adsorption
Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, le leasachadh ghnìomhachasan leithid gnìomhachas an eileagtronaigeach, chaidh tòrr uisge sgudail anns a bheil truaillearan leithid ions meatailt throm agus ions fluorine a leigeil ma sgaoil. Fiù ‘s aig dùmhlachd lorg, faodaidh e cron mòr a dhèanamh air fàs-bheairtean uisgeach agus àrainneachd beò dhaoine. Am measg nan dòighean as cumanta tha oxidation, flotation, reverse osmosis, adsorption, nanofiltration, biosorption, msaa. Nam measg, thathas gu tric a’ gabhail ri teicneòlas adsorption air sgàth cho sìmplidh ‘s a tha e, cosgais ìosal, agus èifeachdas làimhseachaidh àrd. Tha farsaingeachd uachdar sònraichte àrd agus gnìomhachd uachdar àrd aig stuthan Nano CeO2 mar adsorbents, agus tha mòran aithisgean air a bhith ann mu synthesis de nano porous CeO2 agus na stuthan co-dhèanta aige le diofar morphologies gus ianan cronail a shùghadh agus a thoirt air falbh bho uisge.
Tha rannsachadh air sealltainn gu bheil comas sùghaidh làidir aig nano ceria airson F - ann an uisge fo chumhachan searbhagach lag. Ann am fuasgladh le dùmhlachd tùsail de F - de 100mg / L agus pH = 5-6, is e an comas assorption airson F - 23mg / g, agus is e an ìre toirt air falbh F - 85.6%. Às deidh a luchdachadh air ball roisinn searbhag polyacrylic (suim luchdachadh: 0.25g / g), faodaidh comas toirt air falbh F - ruighinn còrr air 99% nuair a thathar a’ làimhseachadh tomhas co-ionann de 100mg / L de F - fuasgladh uisgeach; Nuair a bhios tu a 'giollachd 120 uair an tomhas-lìonaidh, faodar barrachd air 90% de F - a thoirt air falbh. Nuair a thèid a chleachdadh airson fosfáit agus iodate a shùghadh, faodaidh an comas sùghaidh ruighinn còrr air 100mg / g fon stàit assorption as fheàrr. Faodar an stuth cleachdte ath-chleachdadh às deidh làimhseachadh desorption agus neodachadh sìmplidh, aig a bheil buannachdan eaconamach àrd.
Tha mòran sgrùdaidhean air a bhith a 'toirt a-steach agus a' làimhseachadh mheatailtean trom puinnseanta leithid arsainic, cromium, cadmium, agus luaidhe a 'cleachdadh nano ceria agus na stuthan co-dhèanta aige. Tha an pH assorption as fheàrr ag atharrachadh airson ianan meatailt trom le diofar stàitean valence. Mar eisimpleir, tha an staid sèididh as fheàrr airson As (III) aig an t-suidheachadh lag alcaileach le claonadh neodrach, fhad ‘s a tha an staid assorption as fheàrr airson As (V) air a choileanadh fo chumhachan searbhagach lag, far am faod an comas sùghaidh ruighinn còrr air 110mg / g fon dà chuid. cumhachan. Gu h-iomlan, faodaidh an synthesis leasaichte de nano ceria agus na stuthan co-dhèanta aige ìrean àrd de shùghadh agus toirt air falbh a choileanadh airson diofar ianan meatailt trom thairis air raon pH farsaing.
Air an làimh eile, tha coileanadh air leth aig nano-stuthan stèidhichte air cerium oxide cuideachd ann a bhith a’ toirt a-steach stuthan organach ann an uisge sgudail, leithid searbhag orains, rhodamine B, Congo dearg, msaa. comas adsorption ann a bhith a’ toirt air falbh dathan organach, gu sònraichte ann a bhith a’ toirt air falbh dearg Congo, le comas asorption de 942.7mg / g ann an 60 mionaid.
2.2 Cur an sàs nano ceria ann am pròiseas oxidation adhartach
Thathas a’ moladh pròiseas oxidation adhartach (AOPn airson ùine ghoirid) gus an siostam làimhseachaidh anhydrous a th’ ann mar-thà a leasachadh. Tha pròiseas oxidation adhartach, ris an canar cuideachd teicneòlas oxidation domhainn, air a chomharrachadh le cinneasachadh hydroxyl radical (· OH), superoxide radical (· O2 -), ocsaidean singlet, msaa le comas làidir oxidation. Fo chumhachan ath-bhualadh teòthachd agus cuideam àrd, dealan, fuaim, irradachadh aotrom, catalyst, msaa A rèir nan diofar dhòighean air radicals an-asgaidh agus suidheachaidhean freagairt a ghineadh, faodar an roinn ann an oxidation photochemical, oxidation fliuch catalytic, oxidation sonochemistry, ozone oxidation, electrochemical oxidation, Fenton oxidation, msaa (faic Figear 2).
Figear 2 Seòrsachadh agus Teicneòlas Cothlamadh de phròiseas oxidation adhartach
Nano ceriaIs e catalyst heterogeneous a th’ ann am pròiseas oxidation adhartach. Mar thoradh air an tionndadh luath eadar Ce3 + agus Ce4 + agus a ’bhuaidh lughdachadh oxidation luath a thig bho bhith a’ gabhail a-steach agus a ’leigeil às ocsaidean, tha comas catalytic math aig nano ceria. Nuair a thèid a chleachdadh mar neach-brosnachaidh catalyst, faodaidh e cuideachd comas catalytic agus seasmhachd adhartachadh. Nuair a thèid nano ceria agus na stuthan co-dhèanta aige a chleachdadh mar luchd-brosnachaidh, tha na feartan catalytic ag atharrachadh gu mòr a rèir morf-eòlas, meud mìrean, agus plèanaichean criostail fosgailte, a tha nam prìomh nithean a bheir buaidh air an coileanadh agus an cleachdadh. Sa chumantas thathas a’ creidsinn gur ann as lugha a bhios na gràineanan agus mar as motha an raon uachdar sònraichte, is ann as gnìomhaiche a bhios an làrach, agus mar as làidire an comas catalaíoch. Tha comas catalytic an uachdar criostail fosgailte, bho làidir gu lag, ann an òrdugh (100) uachdar criostail> (110) uachdar criostail> (111) uachdar criostail, agus tha an seasmhachd co-fhreagarrach mu choinneamh.
Is e stuth semiconductor a th’ ann an cerium oxide. Nuair a tha nanometer cerium oxide air a irradachadh le photons le lùth nas àirde na beàrn a ’chòmhlain, tha na dealanan còmhlan valence air bhioran, agus tha an giùlan ath-chuingeachaidh gluasaid a’ tachairt. Brosnaichidh an giùlan seo ìre tionndaidh Ce3 + agus Ce4 +, a’ leantainn gu gnìomhachd làidir photocatalytic de nano ceria. Faodaidh photocatalysis truailleadh dìreach de stuth organach a choileanadh gun truailleadh àrd-sgoile, agus mar sin is e an cleachdadh aige an teicneòlas as motha a chaidh a sgrùdadh ann an raon nano ceria ann an AOPn. Aig an àm seo, tha am prìomh fhòcas air làimhseachadh truailleadh catalytach de dhathan azo, phenol, clorobenzene, agus uisge sgudail cungaidh-leigheis a’ cleachdadh catalysts le diofar morphologies agus sgrìobhadh co-dhèanta. A rèir na h-aithisg, fon dòigh synthesis catalyst làn-leasaichte agus suidheachaidhean modail catalytic, mar as trice faodaidh comas truailleadh nan stuthan sin ruighinn còrr air 80%, agus faodaidh comas toirt air falbh gualain organach iomlan (TOC) ruighinn barrachd air 40%.
Tha catalysis nano cerium oxide airson truailleadh stuthan organach leithid ozone agus hydrogen peroxide na theicneòlas eile a chaidh a sgrùdadh gu farsaing. Coltach ri photocatalysis, tha e cuideachd ag amas air comas nano ceria le diofar morphologies no plèanaichean criostail agus diofar oxidants catalytic co-dhèanta stèidhichte air cerium gus truailleadh organach a oxidachadh agus a lughdachadh. Ann an ath-bhualaidhean mar seo, faodaidh catalyst gineadh àireamh mhòr de radicals gnìomhach bho ozone no hydrogen peroxide, a bheir ionnsaigh air truailleadh organach agus a choileanas comasan truaillidh oxidative nas èifeachdaiche. Mar thoradh air toirt a-steach oxidants san ath-bhualadh, tha an comas air todhar organach a thoirt air falbh air àrdachadh gu mòr. Anns a 'mhòr-chuid de ath-bheachdan, faodaidh an ìre gluasaid deireannach den stuth targaid ruighinn no tighinn faisg air 100%, agus tha an ìre gluasaid TOC nas àirde cuideachd.
Anns an dòigh oxidation adhartach electrocatalytic, tha feartan an stuth anod le mean-fhàs àrd ocsaidean thar comas a ’dearbhadh roghnachd an dòigh oxidation adhartach electrocatalytic airson a bhith a’ làimhseachadh truailleadh organach. Tha an stuth catod na fheart cudromach a tha a’ dearbhadh cinneasachadh H2O2, agus tha cinneasachadh H2O2 a’ dearbhadh èifeachdas an dòigh oxidation adhartach electrocatalytic airson a bhith a’ làimhseachadh truailleadh organach. Tha sgrùdadh air atharrachadh stuthan electrode a’ cleachdadh nano ceria air aire fharsaing fhaighinn an dà chuid aig an taigh agus gu h-eadar-nàiseanta. Bidh luchd-rannsachaidh sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach nano cerium oxide agus na stuthan co-dhèanta aige tro dhiofar dhòighean ceimigeach gus diofar stuthan electrode atharrachadh, an gnìomhachd electrochemical aca adhartachadh, agus mar sin àrdachadh gnìomhachd electrocatalytic agus an ìre gluasaid deireannach.
Tha microwave agus ultrasound gu tric nan ceumannan taiceil cudromach airson na modalan catalaíoch gu h-àrd. A’ gabhail taic ultrasonic mar eisimpleir, a’ cleachdadh tonnan fuaim crathaidh le triceadan nas àirde na 25kHz gach diog, thathas a’ gineadh milleanan de builgeanan glè bheag ann am fuasgladh a chaidh a dhealbhadh le inneal glanaidh a chaidh a dhealbhadh gu sònraichte. Bidh na builgeanan beaga sin, rè teannachadh agus leudachadh luath, an-còmhnaidh a’ toirt a-mach spreadhadh builgean, a’ leigeil le stuthan iomlaid agus sgaoileadh gu sgiobalta air uachdar an catalyst, gu tric a’ leasachadh èifeachdas catalytic gu h-obann.
3 Co-dhùnadh
Faodaidh Nano ceria agus na stuthan co-dhèanta aige làimhseachadh ions agus truailleadh organach ann an uisge gu h-èifeachdach, agus tha comas tagraidh cudromach aca ann an raointean làimhseachaidh uisge san àm ri teachd. Ach, tha a’ mhòr-chuid de rannsachadh fhathast aig ìre obair-lann, agus gus cleachdadh luath ann an làimhseachadh uisge a choileanadh san àm ri teachd, feumar dèiligeadh gu h-èiginneach ris na cùisean a leanas:
(1) Cosgais ullachaidh an ìre mhath àrd nanoCeO2stuthan stèidhichte fhathast na fheart cudromach anns a’ mhòr-chuid de na tagraidhean aca ann an làimhseachadh uisge, a tha fhathast aig ìre sgrùdadh obair-lann. Tha a bhith a’ sgrùdadh dhòighean ullachaidh cosgais ìseal, sìmplidh agus èifeachdach a dh’ fhaodas morf-eòlas agus meud stuthan stèidhichte air nano CeO2 a riaghladh fhathast na fhòcas sgrùdaidh.
(2) Air sgàth cho beag ‘s a tha stuthan stèidhichte air nano CeO2, tha na cùisean ath-chuairteachaidh agus ath-nuadhachaidh às deidh an cleachdadh cuideachd nam feartan cudromach a tha a’ cuingealachadh an tagraidh. Bidh an co-mheasgachadh le stuthan roisinn no stuthan magnetach na phrìomh stiùireadh rannsachaidh airson a theicneòlas ullachaidh stuthan agus ath-chuairteachadh.
(3) Bidh leasachadh co-phròiseas eadar teicneòlas làimhseachaidh uisge stuthan stèidhichte air nano CeO2 agus teicneòlas làimhseachadh òtrachais traidiseanta gu mòr ag adhartachadh cleachdadh teicneòlas catalytic stuthan stèidhichte air nano CeO2 ann an raon làimhseachadh uisge.
(4) Tha rannsachadh cuibhrichte fhathast air puinnseanta stuthan stèidhichte air nano CeO2, agus cha deach an giùlan àrainneachdail agus an dòigh puinnseanta ann an siostaman làimhseachaidh uisge a dhearbhadh fhathast. Bidh am fìor phròiseas làimhseachaidh òtrachais gu tric a’ toirt a-steach co-sheasmhachd ioma truaillearan, agus bidh na truaillearan co-sheasmhach ag eadar-obrachadh le chèile, agus mar sin ag atharrachadh feartan uachdar agus puinnseanta a dh’ fhaodadh a bhith aig nano-stuthan. Mar sin, tha cruaidh fheum air tuilleadh rannsachaidh a dhèanamh air taobhan co-cheangailte.
Ùine puist: Cèitean-22-2023