नैनो सेरियम ऑक्साइड की तैयारी और जल उपचार में इसका अनुप्रयोग

CeO2दुर्लभ पृथ्वी सामग्री का एक महत्वपूर्ण घटक है।दुर्लभ पृथ्वी तत्व सैरियमइसकी एक अद्वितीय बाहरी इलेक्ट्रॉनिक संरचना है - 4f15d16s2। इसकी विशेष 4f परत इलेक्ट्रॉनों को प्रभावी ढंग से संग्रहीत और मुक्त कर सकती है, जिससे सेरियम आयन +3 वैलेंस अवस्था और +4 वैलेंस अवस्था में व्यवहार करते हैं। इसलिए, CeO2 सामग्रियों में अधिक ऑक्सीजन छिद्र होते हैं, और ऑक्सीजन को संग्रहीत करने और छोड़ने की उत्कृष्ट क्षमता होती है। Ce (III) और Ce (IV) का पारस्परिक रूपांतरण भी CeO2 सामग्रियों को अद्वितीय ऑक्सीकरण-कमी उत्प्रेरक क्षमताओं से संपन्न करता है। थोक सामग्रियों की तुलना में, एक नए प्रकार के अकार्बनिक पदार्थ के रूप में नैनो CeO2 ने अपने उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, उत्कृष्ट ऑक्सीजन भंडारण और रिलीज क्षमता, ऑक्सीजन आयन चालकता, रेडॉक्स प्रदर्शन और उच्च तापमान तेजी से ऑक्सीजन रिक्ति प्रसार के कारण व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। क्षमता। वर्तमान में नैनो CeO2 को उत्प्रेरक, उत्प्रेरक वाहक या योजक, सक्रिय घटकों और अधिशोषक के रूप में उपयोग करने वाली बड़ी संख्या में शोध रिपोर्ट और संबंधित अनुप्रयोग मौजूद हैं।

1. नैनोमीटर तैयार करने की विधिसेरियम ऑक्साइड

वर्तमान में, नैनो सेरिया की सामान्य तैयारी विधियों में मुख्य रूप से रासायनिक विधि और भौतिक विधि शामिल हैं। विभिन्न रासायनिक विधियों के अनुसार, रासायनिक विधियों को अवक्षेपण विधि, हाइड्रोथर्मल विधि, सॉल्वोथर्मल विधि, सोल जेल विधि, माइक्रोइमल्शन विधि और इलेक्ट्रोडेपोजिशन विधि में विभाजित किया जा सकता है; भौतिक विधि मुख्यतः पीसने की विधि है।

 
1.1 पीसने की विधि

नैनो सेरिया तैयार करने के लिए पीसने की विधि आम तौर पर रेत पीसने का उपयोग करती है, जिसमें कम लागत, पर्यावरण मित्रता, तेज प्रसंस्करण गति और मजबूत प्रसंस्करण क्षमता के फायदे हैं। यह वर्तमान में नैनो सेरिया उद्योग में सबसे महत्वपूर्ण प्रसंस्करण विधि है। उदाहरण के लिए, नैनो सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग पाउडर की तैयारी आम तौर पर कैल्सीनेशन और रेत पीसने के संयोजन को अपनाती है, और सेरियम आधारित डेनिट्रेशन उत्प्रेरक के कच्चे माल को पूर्व-उपचार के लिए भी मिलाया जाता है या रेत पीसने का उपयोग करके कैल्सीनेशन के बाद इलाज किया जाता है। विभिन्न कण आकार के रेत पीसने वाले मनका अनुपात का उपयोग करके, समायोजन के माध्यम से दसियों से सैकड़ों नैनोमीटर तक के D50 के साथ नैनो सेरिया प्राप्त किया जा सकता है।

 
1.2 वर्षा विधि

अवक्षेपण विधि से तात्पर्य उचित विलायकों में घुले कच्चे माल के अवक्षेपण, पृथक्करण, धुलाई, सुखाने और कैल्सीनेशन द्वारा ठोस पाउडर तैयार करने की विधि से है। सरल तैयारी प्रक्रिया, उच्च दक्षता और कम लागत जैसे फायदों के साथ, दुर्लभ पृथ्वी और डोप्ड नैनोमटेरियल्स की तैयारी में वर्षा विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह उद्योग में नैनो सेरिया और इसकी मिश्रित सामग्री तैयार करने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। यह विधि वर्षा तापमान, सामग्री एकाग्रता, पीएच मान, वर्षा गति, सरगर्मी गति, टेम्पलेट इत्यादि को बदलकर विभिन्न आकारिकी और कण आकार के साथ नैनो सेरिया तैयार कर सकती है। सामान्य विधियां यूरिया अपघटन द्वारा उत्पन्न अमोनिया से सेरियम आयनों की वर्षा पर निर्भर करती हैं। और नैनो सेरिया माइक्रोस्फीयर की तैयारी साइट्रेट आयनों द्वारा नियंत्रित की जाती है। वैकल्पिक रूप से, सेरियम आयनों को ओएच द्वारा अवक्षेपित किया जा सकता है - जो सोडियम साइट्रेट के हाइड्रोलिसिस से उत्पन्न होता है, और फिर नैनो सेरिया माइक्रोस्फेयर जैसे परत तैयार करने के लिए ऊष्मायन और कैलक्लाइंड किया जाता है।

 
1.3 हाइड्रोथर्मल और सॉल्वोथर्मल विधियाँ

ये दो विधियाँ एक बंद प्रणाली में महत्वपूर्ण तापमान पर उच्च तापमान और उच्च दबाव प्रतिक्रिया द्वारा उत्पाद तैयार करने की विधि को संदर्भित करती हैं। जब प्रतिक्रिया विलायक पानी होता है, तो इसे हाइड्रोथर्मल विधि कहा जाता है। तदनुसार, जब प्रतिक्रिया विलायक एक कार्बनिक विलायक होता है, तो इसे सॉल्वोथर्मल विधि कहा जाता है। संश्लेषित नैनो कणों में उच्च शुद्धता, अच्छा फैलाव और एक समान कण होते हैं, विशेष रूप से विभिन्न आकारिकी वाले या उजागर विशेष क्रिस्टल चेहरों वाले नैनो पाउडर। आसुत जल में सेरियम क्लोराइड घोलें, हिलाएं और सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल मिलाएं। उजागर (111) और (110) क्रिस्टल विमानों के साथ सेरियम ऑक्साइड नैनोरोड तैयार करने के लिए 12 घंटे के लिए 170 ℃ पर हाइड्रोथर्मल प्रतिक्रिया करें। प्रतिक्रिया स्थितियों को समायोजित करके, उजागर क्रिस्टल विमानों में (110) क्रिस्टल विमानों के अनुपात को बढ़ाया जा सकता है, जिससे उनकी उत्प्रेरक गतिविधि में और वृद्धि होगी। प्रतिक्रिया विलायक और सतह लिगेंड को समायोजित करने से विशेष हाइड्रोफिलिसिटी या लिपोफिलिसिटी वाले नैनो सेरिया कण भी उत्पन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, जलीय चरण में एसीटेट आयन जोड़ने से पानी में मोनोडिस्पर्स हाइड्रोफिलिक सेरियम ऑक्साइड नैनोकण तैयार हो सकते हैं। एक गैर-ध्रुवीय विलायक का चयन करके और प्रतिक्रिया के दौरान ओलिक एसिड को लिगैंड के रूप में पेश करके, गैर-ध्रुवीय कार्बनिक सॉल्वैंट्स में मोनोडिस्पर्स लिपोफिलिक सेरिया नैनोकण तैयार किए जा सकते हैं। (चित्र 1 देखें)

चित्र 1 मोनोडिस्पर्स गोलाकार नैनो सेरिया और रॉड के आकार का नैनो सेरिया

1.4 सोल जेल विधि

सोल जेल विधि एक ऐसी विधि है जो कुछ या कई यौगिकों को अग्रदूत के रूप में उपयोग करती है, सोल बनाने के लिए तरल चरण में हाइड्रोलिसिस जैसी रासायनिक प्रतिक्रियाओं का संचालन करती है, और फिर उम्र बढ़ने के बाद जेल बनाती है, और अंत में सूख जाती है और अल्ट्राफाइन पाउडर तैयार करने के लिए कैल्सीन बनाती है। यह विधि विशेष रूप से अत्यधिक फैले हुए बहु-घटक नैनो सेरिया मिश्रित नैनोमटेरियल, जैसे सेरियम आयरन, सेरियम टाइटेनियम, सेरियम ज़िरकोनियम और अन्य मिश्रित नैनो ऑक्साइड तैयार करने के लिए उपयुक्त है, जिनके बारे में कई रिपोर्टों में बताया गया है।

 
1.5 अन्य विधियाँ

उपरोक्त विधियों के अलावा, माइक्रो लोशन विधि, माइक्रोवेव संश्लेषण विधि, इलेक्ट्रोडेपोजिशन विधि, प्लाज्मा लौ दहन विधि, आयन-एक्सचेंज झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस विधि और कई अन्य विधियां भी हैं। नैनो सेरिया के अनुसंधान और अनुप्रयोग के लिए इन विधियों का बहुत महत्व है।

 
जल उपचार में 2-नैनोमीटर सेरियम ऑक्साइड का अनुप्रयोग

कम कीमत और व्यापक अनुप्रयोगों के साथ, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में सेरियम सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। नैनोमीटर सेरिया और इसके कंपोजिट ने अपने उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और उत्कृष्ट संरचनात्मक स्थिरता के कारण जल उपचार के क्षेत्र में बहुत ध्यान आकर्षित किया है।

 
2.1 का अनुप्रयोगनैनो सेरियम ऑक्साइडसोखना विधि द्वारा जल उपचार में

हाल के वर्षों में, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग जैसे उद्योगों के विकास के साथ, भारी धातु आयनों और फ्लोरीन आयनों जैसे प्रदूषकों वाले अपशिष्ट जल की एक बड़ी मात्रा का निर्वहन किया गया है। यहां तक ​​कि थोड़ी सी सांद्रता में भी, यह जलीय जीवों और मानव जीवन पर्यावरण को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है। आम तौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियों में ऑक्सीकरण, प्लवनशीलता, रिवर्स ऑस्मोसिस, सोखना, नैनोफिल्ट्रेशन, बायोसोर्प्शन आदि शामिल हैं। इनमें से, सोखना तकनीक को इसके सरल संचालन, कम लागत और उच्च उपचार दक्षता के कारण अक्सर अपनाया जाता है। नैनो CeO2 सामग्रियों में अधिशोषक के रूप में उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और उच्च सतह गतिविधि होती है, और पानी से हानिकारक आयनों को सोखने और हटाने के लिए विभिन्न आकारिकी के साथ छिद्रपूर्ण नैनो CeO2 और इसकी मिश्रित सामग्री के संश्लेषण पर कई रिपोर्टें आई हैं।

शोध से पता चला है कि नैनो सेरिया में कमजोर अम्लीय परिस्थितियों में पानी में एफ-के लिए मजबूत सोखने की क्षमता होती है। F- की प्रारंभिक सांद्रता 100mg/L और pH=5-6 वाले समाधान में, F- के लिए सोखने की क्षमता 23mg/g है, और F- की निष्कासन दर 85.6% है। इसे पॉलीएक्रेलिक एसिड रेज़िन बॉल (लोडिंग मात्रा: 0.25 ग्राम/ग्राम) पर लोड करने के बाद, एफ - जलीय घोल की 100 मिलीग्राम/एल की समान मात्रा का इलाज करने पर एफ - की हटाने की क्षमता 99% से अधिक तक पहुंच सकती है; 120 गुना अधिक मात्रा में प्रसंस्करण करते समय, 90% से अधिक एफ - को हटाया जा सकता है। जब फॉस्फेट और आयोडेट को सोखने के लिए उपयोग किया जाता है, तो सोखने की क्षमता संबंधित इष्टतम सोखना स्थिति के तहत 100mg/g से अधिक तक पहुंच सकती है। उपयोग की गई सामग्री को सरल विशोषण और उदासीनीकरण उपचार के बाद पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिसके उच्च आर्थिक लाभ हैं।

नैनो सेरिया और इसकी मिश्रित सामग्री का उपयोग करके आर्सेनिक, क्रोमियम, कैडमियम और सीसा जैसी जहरीली भारी धातुओं के सोखने और उपचार पर कई अध्ययन हुए हैं। विभिन्न संयोजकता अवस्था वाले भारी धातु आयनों के लिए इष्टतम सोखना pH भिन्न-भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, तटस्थ पूर्वाग्रह के साथ कमजोर क्षारीय स्थिति में As (III) के लिए सबसे अच्छा सोखना राज्य होता है, जबकि As (V) के लिए इष्टतम सोखना राज्य कमजोर अम्लीय परिस्थितियों में प्राप्त होता है, जहां सोखने की क्षमता दोनों के तहत 110mg/g से अधिक तक पहुंच सकती है। स्थितियाँ। कुल मिलाकर, नैनो सेरिया और इसकी मिश्रित सामग्री का अनुकूलित संश्लेषण विस्तृत पीएच रेंज में विभिन्न भारी धातु आयनों के लिए उच्च सोखना और निष्कासन दर प्राप्त कर सकता है।

दूसरी ओर, सेरियम ऑक्साइड आधारित नैनोमटेरियल्स का भी अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों को सोखने में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है, जैसे कि एसिड ऑरेंज, रोडामाइन बी, कांगो रेड, आदि। उदाहरण के लिए, मौजूदा रिपोर्ट किए गए मामलों में, इलेक्ट्रोकेमिकल विधियों द्वारा तैयार किए गए नैनो सेरिया छिद्रित गोले उच्च हैं कार्बनिक रंगों को हटाने में सोखने की क्षमता, विशेष रूप से कांगो लाल को हटाने में, 60 मिनट में 942.7mg/g की सोखने की क्षमता के साथ।

 
2.2 उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया में नैनो सेरिया का अनुप्रयोग

मौजूदा निर्जल उपचार प्रणाली में सुधार के लिए उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया (संक्षेप में एओपी) प्रस्तावित है। उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया, जिसे गहरी ऑक्सीकरण तकनीक के रूप में भी जाना जाता है, को मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता वाले हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (· OH), सुपरऑक्साइड रेडिकल (· O2 -), सिंगलेट ऑक्सीजन आदि के उत्पादन की विशेषता है। उच्च तापमान और दबाव, बिजली, ध्वनि, प्रकाश विकिरण, उत्प्रेरक आदि की प्रतिक्रिया स्थितियों के तहत, मुक्त कण उत्पन्न करने के विभिन्न तरीकों और प्रतिक्रिया स्थितियों के अनुसार, उन्हें फोटोकैमिकल ऑक्सीकरण, उत्प्रेरक गीला ऑक्सीकरण, सोनोकैमिस्ट्री ऑक्सीकरण, ओजोन में विभाजित किया जा सकता है। ऑक्सीकरण, इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण, फेंटन ऑक्सीकरण, आदि (चित्र 2 देखें)।

चित्र 2 उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया का वर्गीकरण और प्रौद्योगिकी संयोजन

नैनो सेरियाएक विषमांगी उत्प्रेरक है जिसका उपयोग आमतौर पर उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रिया में किया जाता है। Ce3+ और Ce4+ के बीच तेजी से रूपांतरण और ऑक्सीजन अवशोषण और रिलीज द्वारा लाए गए तेजी से ऑक्सीकरण-कमी प्रभाव के कारण, नैनो सेरिया में अच्छी उत्प्रेरक क्षमता होती है। जब उत्प्रेरक प्रमोटर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह उत्प्रेरक क्षमता और स्थिरता में भी प्रभावी ढंग से सुधार कर सकता है। जब नैनो सेरिया और इसकी मिश्रित सामग्री को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो उत्प्रेरक गुण आकृति विज्ञान, कण आकार और उजागर क्रिस्टल विमानों के साथ काफी भिन्न होते हैं, जो उनके प्रदर्शन और अनुप्रयोग को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक हैं। आमतौर पर यह माना जाता है कि कण जितने छोटे होंगे और विशिष्ट सतह क्षेत्र जितना बड़ा होगा, सक्रिय साइट उतनी ही अधिक होगी और उत्प्रेरक क्षमता उतनी ही मजबूत होगी। उजागर क्रिस्टल सतह की उत्प्रेरक क्षमता, मजबूत से कमजोर तक, (100) क्रिस्टल सतह>(110) क्रिस्टल सतह>(111) क्रिस्टल सतह के क्रम में होती है, और संबंधित स्थिरता विपरीत होती है।

सेरियम ऑक्साइड एक अर्धचालक पदार्थ है। जब नैनोमीटर सेरियम ऑक्साइड को बैंड गैप से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन द्वारा विकिरणित किया जाता है, तो वैलेंस बैंड इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं, और संक्रमण पुनर्संयोजन व्यवहार होता है। यह व्यवहार Ce3+ और Ce4+ की रूपांतरण दर को बढ़ावा देगा, जिसके परिणामस्वरूप नैनो सेरिया की मजबूत फोटोकैटलिटिक गतिविधि होगी। फोटोकैटलिसिस द्वितीयक प्रदूषण के बिना कार्बनिक पदार्थों का प्रत्यक्ष क्षरण प्राप्त कर सकता है, इसलिए इसका अनुप्रयोग एओपी में नैनो सेरिया के क्षेत्र में सबसे अधिक अध्ययन की जाने वाली तकनीक है। वर्तमान में, मुख्य ध्यान विभिन्न आकारिकी और मिश्रित रचनाओं वाले उत्प्रेरकों का उपयोग करके एज़ो डाईज़, फिनोल, क्लोरोबेंजीन और फार्मास्युटिकल अपशिष्ट जल के उत्प्रेरक क्षरण उपचार पर है। रिपोर्ट के अनुसार, अनुकूलित उत्प्रेरक संश्लेषण विधि और उत्प्रेरक मॉडल स्थितियों के तहत, इन पदार्थों की गिरावट क्षमता आम तौर पर 80% से अधिक तक पहुंच सकती है, और कुल कार्बनिक कार्बन (टीओसी) को हटाने की क्षमता 40% से अधिक तक पहुंच सकती है।

ओजोन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे कार्बनिक प्रदूषकों के क्षरण के लिए नैनो सेरियम ऑक्साइड कटैलिसीस एक और व्यापक रूप से अध्ययन की गई तकनीक है। फोटोकैटलिसिस के समान, यह कार्बनिक प्रदूषकों को ऑक्सीकरण और क्षीण करने के लिए विभिन्न आकारिकी या क्रिस्टल विमानों और विभिन्न सेरियम आधारित मिश्रित उत्प्रेरक ऑक्सीडेंट के साथ नैनो सेरिया की क्षमता पर भी ध्यान केंद्रित करता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं में, उत्प्रेरक ओजोन या हाइड्रोजन पेरोक्साइड से बड़ी संख्या में सक्रिय रेडिकल्स की पीढ़ी को उत्प्रेरित कर सकते हैं, जो कार्बनिक प्रदूषकों पर हमला करते हैं और अधिक कुशल ऑक्सीडेटिव क्षरण क्षमता प्राप्त करते हैं। प्रतिक्रिया में ऑक्सीडेंट की शुरूआत के कारण कार्बनिक यौगिकों को हटाने की क्षमता काफी बढ़ जाती है। अधिकांश प्रतिक्रियाओं में, लक्ष्य पदार्थ की अंतिम निष्कासन दर 100% तक पहुंच सकती है, और टीओसी निष्कासन दर भी अधिक है।

इलेक्ट्रोकैटलिटिक उन्नत ऑक्सीकरण विधि में, उच्च ऑक्सीजन विकास क्षमता वाले एनोड सामग्री के गुण कार्बनिक प्रदूषकों के उपचार के लिए इलेक्ट्रोकैटलिटिक उन्नत ऑक्सीकरण विधि की चयनात्मकता निर्धारित करते हैं। कैथोड सामग्री H2O2 के उत्पादन को निर्धारित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है, और H2O2 का उत्पादन कार्बनिक प्रदूषकों के उपचार के लिए इलेक्ट्रोकैटलिटिक उन्नत ऑक्सीकरण विधि की दक्षता निर्धारित करता है। नैनो सेरिया का उपयोग करके इलेक्ट्रोड सामग्री संशोधन के अध्ययन ने घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर व्यापक ध्यान आकर्षित किया है। शोधकर्ता मुख्य रूप से विभिन्न इलेक्ट्रोड सामग्रियों को संशोधित करने, उनकी इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि में सुधार करने और इस तरह इलेक्ट्रोकैटलिटिक गतिविधि और अंतिम निष्कासन दर को बढ़ाने के लिए विभिन्न रासायनिक तरीकों के माध्यम से नैनो सेरियम ऑक्साइड और इसकी मिश्रित सामग्री पेश करते हैं।

उपरोक्त उत्प्रेरक मॉडल के लिए माइक्रोवेव और अल्ट्रासाउंड अक्सर महत्वपूर्ण सहायक उपाय होते हैं। एक उदाहरण के रूप में अल्ट्रासोनिक सहायता लेते हुए, 25kHz प्रति सेकंड से अधिक आवृत्तियों के साथ कंपन ध्वनि तरंगों का उपयोग करके, विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सफाई एजेंट के साथ तैयार किए गए समाधान में लाखों बेहद छोटे बुलबुले उत्पन्न होते हैं। ये छोटे बुलबुले, तेजी से संपीड़न और विस्तार के दौरान, लगातार बुलबुला विस्फोट उत्पन्न करते हैं, जिससे सामग्री को उत्प्रेरक सतह पर तेजी से आदान-प्रदान और फैलने की अनुमति मिलती है, जिससे अक्सर उत्प्रेरक दक्षता में तेजी से सुधार होता है।

 
3 निष्कर्ष

नैनो सेरिया और इसकी मिश्रित सामग्री पानी में आयनों और कार्बनिक प्रदूषकों का प्रभावी ढंग से इलाज कर सकती है, और भविष्य के जल उपचार क्षेत्रों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग क्षमता रखती है। हालाँकि, अधिकांश शोध अभी भी प्रयोगशाला चरण में है, और भविष्य में जल उपचार में तेजी से आवेदन प्राप्त करने के लिए, निम्नलिखित मुद्दों पर अभी भी तत्काल ध्यान देने की आवश्यकता है:

(1) नैनो की अपेक्षाकृत उच्च तैयारी लागतCeO2जल उपचार में उनके अधिकांश अनुप्रयोगों में आधारित सामग्रियां एक महत्वपूर्ण कारक बनी हुई हैं, जो अभी भी प्रयोगशाला अनुसंधान चरण में हैं। कम लागत वाली, सरल और प्रभावी तैयारी विधियों की खोज करना जो नैनो CeO2 आधारित सामग्रियों की आकृति विज्ञान और आकार को नियंत्रित कर सकती हैं, अभी भी अनुसंधान का केंद्र बिंदु है।

(2) नैनो CeO2 आधारित सामग्रियों के छोटे कण आकार के कारण, उपयोग के बाद पुनर्चक्रण और पुनर्जनन के मुद्दे भी उनके अनुप्रयोग को सीमित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। राल सामग्री या चुंबकीय सामग्री के साथ इसका सम्मिश्रण इसकी सामग्री तैयार करने और रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकी के लिए एक प्रमुख अनुसंधान दिशा होगी।

(3) नैनो CeO2 आधारित सामग्री जल उपचार प्रौद्योगिकी और पारंपरिक सीवेज उपचार प्रौद्योगिकी के बीच एक संयुक्त प्रक्रिया के विकास से जल उपचार के क्षेत्र में नैनो CeO2 आधारित सामग्री उत्प्रेरक प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग को काफी बढ़ावा मिलेगा।

(4) नैनो CeO2 आधारित सामग्रियों की विषाक्तता पर अभी भी सीमित शोध है, और जल उपचार प्रणालियों में उनके पर्यावरणीय व्यवहार और विषाक्तता तंत्र को अभी तक निर्धारित नहीं किया गया है। वास्तविक सीवेज उपचार प्रक्रिया में अक्सर कई प्रदूषकों का सह-अस्तित्व शामिल होता है, और सह-मौजूदा प्रदूषक एक-दूसरे के साथ बातचीत करेंगे, जिससे सतह की विशेषताओं और नैनोमटेरियल्स की संभावित विषाक्तता बदल जाएगी। इसलिए, संबंधित पहलुओं पर और अधिक शोध करने की तत्काल आवश्यकता है।