सेरियम ऑक्साइड का संश्लेषण और संशोधन और उत्प्रेरण में इसका अनुप्रयोग

संश्लेषण एवं संशोधन पर अध्ययनसेरियम ऑक्साइड नैनोमटेरियल्स

का संश्लेषणसेरिया नैनोमटेरियल्सइसमें वर्षण, सहअवक्षेपण, हाइड्रोथर्मल, यांत्रिक संश्लेषण, दहन संश्लेषण, सोल जेल, माइक्रो लोशन और पायरोलिसिस शामिल हैं, जिनमें से मुख्य संश्लेषण विधियाँ वर्षण और हाइड्रोथर्मल हैं। हाइड्रोथर्मल विधि को सबसे सरल, सबसे किफायती और योगात्मक मुक्त विधि माना जाता है। हाइड्रोथर्मल विधि की मुख्य चुनौती नैनोस्केल आकृति विज्ञान को नियंत्रित करना है, जिसकी विशेषताओं को नियंत्रित करने के लिए सावधानीपूर्वक समायोजन की आवश्यकता होती है।

का संशोधनसेरियाकई तरीकों से बढ़ाया जा सकता है: (1) सेरिया जाली में कम कीमत या छोटे आकार के साथ अन्य धातु आयनों को मिलाना। यह विधि न केवल शामिल धातु ऑक्साइड के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है, बल्कि नए भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ नई स्थिर सामग्री भी बना सकती है। (2) सेरिया या उसके डोप किए गए एनालॉग्स को उपयुक्त वाहक सामग्री, जैसे सक्रिय कार्बन, ग्राफीन, आदि पर फैलाएं।सेरियम ऑक्साइडसोना, प्लैटिनम और पैलेडियम जैसी धातुओं को फैलाने के लिए वाहक के रूप में भी काम कर सकता है। सेरियम डाइऑक्साइड आधारित सामग्रियों के संशोधन में मुख्य रूप से संक्रमण धातुओं, दुर्लभ क्षार/क्षार पृथ्वी धातुओं, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं और कीमती धातुओं का उपयोग किया जाता है, जिनमें बेहतर गतिविधि और थर्मल स्थिरता होती है।

का अनुप्रयोगसेरियम ऑक्साइडऔर समग्र उत्प्रेरक

1,सेरिया की विभिन्न आकृतियों का अनुप्रयोग

लौरा एट अल. तीन प्रकार के सेरिया आकृति विज्ञान चरण आरेखों के निर्धारण की सूचना दी, जो क्षार सांद्रता और हाइड्रोथर्मल उपचार तापमान के प्रभावों को अंतिम से जोड़ते हैंCeO2नैनोस्ट्रक्चर आकृति विज्ञान। परिणाम दर्शाते हैं कि उत्प्रेरक गतिविधि सीधे तौर पर Ce3+/Ce4+अनुपात और सतह ऑक्सीजन रिक्ति सांद्रता से संबंधित है। वेई एट अल. संश्लेषित तीन पीटी/CeO2विभिन्न वाहक आकारिकी वाले उत्प्रेरक (रॉड की तरह)CeO2-आर), घन (CeO2-सी), और अष्टफलकीय (CeO2-O), जो विशेष रूप से C2H4 के कम तापमान उत्प्रेरक ऑक्सीकरण के लिए उपयुक्त हैं। बियान एट अल. की एक शृंखला तैयार कीCeO2 नैनोमटेरियल्सछड़ के आकार, घन, दानेदार और अष्टफलकीय आकृति विज्ञान के साथ, और पाया गया कि उत्प्रेरक लोड किए गए हैंCeO2 नैनोकण(5Ni/NPs) ने अन्य प्रकार के उत्प्रेरकों की तुलना में बहुत अधिक उत्प्रेरक गतिविधि और बेहतर स्थिरता प्रदर्शित कीCeO2सहायता।

2. जल में प्रदूषकों का उत्प्रेरक क्षरण

सेरियम ऑक्साइडचयनित कार्बनिक यौगिकों को हटाने के लिए इसे एक प्रभावी ओजोन ऑक्सीकरण उत्प्रेरक के रूप में मान्यता दी गई है। जिओ एट अल. पाया गया कि पीटी नैनोकण निकट संपर्क में हैंCeO2उत्प्रेरक सतह पर और मजबूत अंतःक्रिया से गुजरते हैं, जिससे ओजोन अपघटन गतिविधि में सुधार होता है और अधिक प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन होता है, जो टोल्यूनि के ऑक्सीकरण में योगदान करते हैं। झांग लान्हे और अन्य ने डोप तैयार कियाCeO2/Al2O3 उत्प्रेरक। डोप्ड धातु ऑक्साइड कार्बनिक यौगिकों और O3 के बीच प्रतिक्रिया के लिए एक प्रतिक्रिया स्थान प्रदान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उत्प्रेरक प्रदर्शन होता हैCeO2/Al2O3 और उत्प्रेरक सतह पर सक्रिय साइटों में वृद्धि

इसलिए, कई अध्ययनों से यह पता चला हैसेरियम ऑक्साइडमिश्रित उत्प्रेरक न केवल अपशिष्ट जल के उत्प्रेरक ओजोन उपचार के क्षेत्र में अड़ियल कार्बनिक सूक्ष्म प्रदूषकों के क्षरण को बढ़ा सकते हैं, बल्कि ओजोन उत्प्रेरक प्रक्रिया के दौरान उत्पादित ब्रोमेट पर निरोधात्मक प्रभाव भी डाल सकते हैं। ओजोन जल उपचार में उनके पास व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं।

3, वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों का उत्प्रेरक क्षरण

CeO2एक विशिष्ट दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के रूप में, इसकी उच्च ऑक्सीजन भंडारण क्षमता के कारण मल्टीफ़ेज़ कटैलिसीस में इसका अध्ययन किया गया है।

वांग एट अल. हाइड्रोथर्मल विधि का उपयोग करके रॉड के आकार की आकृति विज्ञान (3:7 का सीई/एमएन मोलर अनुपात) के साथ एक सीई एमएन मिश्रित ऑक्साइड को संश्लेषित किया गया। एमएन आयनों को इसमें डोप किया गयाCeO2सीई को प्रतिस्थापित करने के लिए ढांचा, जिससे ऑक्सीजन रिक्तियों की एकाग्रता बढ़ जाती है। चूँकि Ce4+ को Mn आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, अधिक ऑक्सीजन रिक्तियाँ बनती हैं, जो इसकी उच्च गतिविधि का कारण है। डू एट अल. रेडॉक्स वर्षा और हाइड्रोथर्मल विधियों के संयोजन से एक नई विधि का उपयोग करके एमएन सीई ऑक्साइड उत्प्रेरक को संश्लेषित किया गया। उन्होंने पाया कि मैंगनीज और का अनुपातसैरियमउत्प्रेरक के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई और इसके प्रदर्शन और उत्प्रेरक गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित किया।सैरियममैंगनीज मेंसेरियम ऑक्साइडटोल्यूनि के अवशोषण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और मैंगनीज को टोल्यूनि के ऑक्सीकरण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हुए दिखाया गया है। मैंगनीज और सेरियम के बीच समन्वय उत्प्रेरक प्रतिक्रिया प्रक्रिया में सुधार करता है।

4.फोटोकैटलिस्ट

सन एट अल. सह अवक्षेपण विधि का उपयोग करके सफलतापूर्वक Ce Pr Fe-0 @ C तैयार किया गया। विशिष्ट तंत्र यह है कि Pr, Fe और C की डोपिंग मात्रा फोटोकैटलिटिक गतिविधि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इसमें Pr, Fe और C की उचित मात्रा का परिचय देनाCeO2प्राप्त नमूने की फोटोकैटलिटिक दक्षता में काफी सुधार हो सकता है, क्योंकि इसमें प्रदूषकों का बेहतर अवशोषण, दृश्य प्रकाश का अधिक प्रभावी अवशोषण, कार्बन बैंड की उच्च गठन दर और अधिक ऑक्सीजन रिक्तियां हैं। की बढ़ी हुई फोटोकैटलिटिक गतिविधिCeO2-गणेसन एट अल द्वारा तैयार किए गए GO नैनोकम्पोजिट। इसका श्रेय बढ़े हुए सतह क्षेत्र, अवशोषण तीव्रता, संकीर्ण बैंडगैप और सतह फोटोरेस्पॉन्स प्रभाव को दिया जाता है। लियू एट अल. पाया गया कि Ce/CoWO4 मिश्रित उत्प्रेरक संभावित अनुप्रयोग मूल्य वाला एक अत्यधिक कुशल फोटोकैटलिस्ट है। पेट्रोविक एट अल. तैयारCeO2उत्प्रेरकों ने निरंतर धारा इलेक्ट्रोडोडेपोजिशन विधि का उपयोग किया और उन्हें गैर तापीय वायुमंडलीय दबाव स्पंदित कोरोना प्लाज्मा के साथ संशोधित किया। प्लाज्मा संशोधित और असंशोधित दोनों सामग्री प्लाज्मा और फोटोकैटलिटिक गिरावट प्रक्रियाओं में अच्छी उत्प्रेरक क्षमता प्रदर्शित करती हैं।

निष्कर्ष

यह लेख संश्लेषण विधियों के प्रभाव की समीक्षा करता हैसेरियम ऑक्साइडकण आकृति विज्ञान पर, सतह के गुणों और उत्प्रेरक गतिविधि पर आकृति विज्ञान की भूमिका, साथ ही बीच सहक्रियात्मक प्रभाव और अनुप्रयोगसेरियम ऑक्साइडऔर डोपेंट और वाहक। यद्यपि सेरियम ऑक्साइड आधारित उत्प्रेरकों का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और उत्प्रेरक के क्षेत्र में लागू किया गया है, और जल उपचार जैसी पर्यावरणीय समस्याओं को हल करने में महत्वपूर्ण प्रगति की है, फिर भी कई व्यावहारिक समस्याएं हैं, जैसे अस्पष्टसेरियम ऑक्साइडसेरियम समर्थित उत्प्रेरक की आकृति विज्ञान और लोडिंग तंत्र। उत्प्रेरकों की संश्लेषण विधि, घटकों के बीच सहक्रियात्मक प्रभाव को बढ़ाने और विभिन्न भारों के उत्प्रेरक तंत्र का अध्ययन करने पर और अधिक शोध की आवश्यकता है।

जर्नल लेखक

शेडोंग सिरेमिक्स 2023 अंक 2: 64-73

लेखक: झोउ बिन, वांग पेंग, मेंग फैनपेंग, आदि