Studija o sintezi i modifikacijiNanomaterijali cerijevog oksida
Sinteza odcerijevi nanomaterijaliuključuje taloženje, koprecipitaciju, hidrotermalnu, mehaničku sintezu, sintezu izgaranjem, sol gel, mikrolosion i pirolizu, među kojima su glavne metode sinteze taloženje i hidrotermalna. Hidrotermalna metoda smatra se najjednostavnijom, najekonomičnijom metodom bez aditiva. Glavni izazov hidrotermalne metode je kontrola morfologije nanoskale, što zahtijeva pažljivo prilagođavanje kako bi se kontrolirale njezine karakteristike.
Modifikacijaceriamože se poboljšati kroz nekoliko metoda: (1) dopiranjem drugih metalnih iona s nižim cijenama ili manjim veličinama u cerijevoj rešetki. Ova metoda ne samo da može poboljšati učinkovitost uključenih metalnih oksida, već također može stvoriti nove stabilne materijale s novim fizičkim i kemijskim svojstvima. (2) Raspršite ceria ili njegove dopirane analoge na prikladne materijale nosače, kao što su aktivni ugljen, grafen, itd.Cerijev oksidtakođer može poslužiti kao nosač za raspršivanje metala kao što su zlato, platina i paladij. Modifikacija materijala na bazi cerijevog dioksida uglavnom koristi prijelazne metale, rijetke alkalne/zemnoalkalne metale, metale rijetke zemlje i plemenite metale, koji imaju bolju aktivnost i toplinsku stabilnost.
Primjena odCerijev oksidi kompozitni katalizatori
1, Primjena različitih morfologija ceria
Laura i sur. objavio je određivanje tri vrste faznih dijagrama morfologije ceria, koji povezuju učinke koncentracije alkalija i temperature hidrotermalne obrade s konačnomCeO2morfologija nanostrukture. Rezultati pokazuju da je katalitička aktivnost izravno povezana s omjerom Ce3+/Ce4+ i površinskom koncentracijom slobodnog kisika. Wei i sur. sintetizirana tri Pt/CeO2katalizatori s različitim morfologijama nosača (štapićasti (CeO2-R), kubični (CeO2-C), i oktaedarski (CeO2-O), koji su posebno pogodni za niskotemperaturnu katalitičku oksidaciju C2H4. Bian i sur. pripremio nizCeO2 nanomaterijalisa štapićastom, kubičnom, granularnom i oktaedarskom morfologijom, i otkrio da su katalizatori napunjeniCeO2 nanočestice(5Ni/NP) pokazali su mnogo veću katalitičku aktivnost i bolju stabilnost od katalizatora s drugim oblicimaCeO2podrška.
2.Katalitička razgradnja onečišćujućih tvari u vodi
Cerijev oksidje prepoznat kao učinkovit katalizator oksidacije ozona za uklanjanje odabranih organskih spojeva. Xiao i sur. otkrili da su nanočestice Pt u bliskom kontaktu sCeO2na površini katalizatora i podliježu snažnim interakcijama, čime se poboljšava aktivnost razgradnje ozona i proizvode više reaktivnih vrsta kisika, što doprinosi oksidaciji toluena. Zhang Lanhe i drugi pripremali su dopingCeO2/Al2O3 katalizatori. Dopirani metalni oksidi osiguravaju reakcijski prostor za reakciju između organskih spojeva i O3, što rezultira većom katalitičkom izvedbomCeO2/Al2O3 i porast aktivnih mjesta na površini katalizatora
Stoga su mnoga istraživanja pokazala dacerijev oksidkompozitni katalizatori ne samo da mogu poboljšati razgradnju neposlušnih organskih mikro zagađivača u području katalitičke obrade otpadnih voda ozonom, već također imaju inhibitorne učinke na bromat koji nastaje tijekom katalitičkog procesa ozonom. Imaju široke izglede za primjenu u obradi vode ozonom.
3, Katalitička razgradnja hlapivih organskih spojeva
CeO2, kao tipični oksid rijetke zemlje, proučavan je u višefaznoj katalizi zbog svog velikog kapaciteta skladištenja kisika.
Wang i sur. hidrotermalnom metodom sintetizirao Ce Mn kompozitni oksid štapićaste morfologije (Ce/Mn molarni omjer 3:7). Mn ioni su dopirani uCeO2okvir za zamjenu Ce, čime se povećava koncentracija slobodnih mjesta kisika. Kako se Ce4+ zamjenjuje ionima Mn, stvara se više slobodnih mjesta kisika, što je razlog njegove veće aktivnosti. Du et al. sintetizirao Mn Ce oksidne katalizatore koristeći novu metodu koja kombinira redoks taloženje i hidrotermalne metode. Utvrdili su da je omjer mangana icerijodigrao ključnu ulogu u formiranju katalizatora i značajno utjecao na njegovu izvedbu i katalitičku aktivnost.Ceriju manganucerijev oksidigra ključnu ulogu u adsorpciji toluena, a dokazano je da mangan igra ključnu ulogu u oksidaciji toluena. Koordinacija između mangana i cerija poboljšava proces katalitičke reakcije.
4.Fotokatalizator
Sun i sur. uspješno pripremljen Ce Pr Fe-0 @ C metodom kotaloženja. Specifični mehanizam je da količina dopiranja Pr, Fe i C igra važnu ulogu u fotokatalitičkoj aktivnosti. Uvođenje odgovarajuće količine Pr, Fe i C uCeO2može uvelike poboljšati fotokatalitičku učinkovitost dobivenog uzorka, jer ima bolju adsorpciju zagađivača, učinkovitiju apsorpciju vidljive svjetlosti, veću brzinu stvaranja ugljikovih traka i više slobodnih mjesta kisika. Povećana fotokatalitička aktivnostCeO2-GO nanokompoziti koje su pripremili Ganesan et al. pripisuje se povećanoj površini, intenzitetu apsorpcije, uskom pojasnom pojasu i učincima površinskog fotoodgovora. Liu i sur. otkrili da je kompozitni katalizator Ce/CoWO4 vrlo učinkovit fotokatalizator s potencijalnom vrijednošću primjene. Petrović i sur. pripremljeniCeO2katalizatore koristeći metodu elektrotaloženja konstantne struje i modificirao ih netermalnom atmosferskom tlakom pulsirajućom koronskom plazmom. I plazma modificirani i nemodificirani materijali pokazuju dobru katalitičku sposobnost u procesima plazma i fotokatalitičke razgradnje.
Zaključak
Ovaj članak daje pregled utjecaja metoda sintezecerijev oksido morfologiji čestica, ulozi morfologije na površinska svojstva i katalitičku aktivnost, kao i sinergijski učinak i primjenu izmeđucerijev oksidte dopanti i nosači. Iako su katalizatori na bazi cerijevog oksida naširoko proučavani i primijenjeni u području katalize, te su postigli značajan napredak u rješavanju ekoloških problema kao što je obrada vode, još uvijek postoje mnogi praktični problemi, poput nejasnihcerijev oksidmorfologija i mehanizam opterećenja katalizatora s cerijem. Potrebna su daljnja istraživanja metode sinteze katalizatora, pojačavanja sinergijskog učinka između komponenti i proučavanja katalitičkog mehanizma različitih opterećenja.
Autor časopisa
Shandong Ceramics 2023. broj 2: 64-73
Autori: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng itd
Vrijeme objave: 29. studenoga 2023