Kajian sintesis dan modifikasiBahan nano serium oksida
Sintesis daribahan nano ceriameliputi presipitasi, kopresipitasi, hidrotermal, sintesis mekanis, sintesis pembakaran, sol gel, mikro lotion dan pirolisis, di antaranya metode sintesis utama adalah presipitasi dan hidrotermal. Metode hidrotermal dianggap sebagai metode yang paling sederhana, ekonomis, dan bebas bahan tambahan. Tantangan utama metode hidrotermal adalah mengendalikan morfologi skala nano, yang memerlukan penyesuaian yang cermat untuk mengendalikan karakteristiknya.
Modifikasi dariceriadapat ditingkatkan melalui beberapa metode: (1) mendoping ion logam lain dengan harga lebih rendah atau ukuran lebih kecil dalam kisi ceria. Metode ini tidak hanya dapat meningkatkan kinerja oksida logam yang terlibat, tetapi juga membentuk material baru yang stabil dengan sifat fisik dan kimia yang baru. (2) Bubarkan ceria atau analognya yang diolah ke dalam bahan pembawa yang sesuai, seperti karbon aktif, graphene, dll.Cerium oksidajuga dapat berfungsi sebagai pembawa untuk mendispersikan logam seperti emas, platinum, dan paladium. Modifikasi bahan berbasis cerium dioksida terutama menggunakan logam transisi, logam alkali/alkali tanah jarang, logam tanah jarang, dan logam mulia yang memiliki aktivitas dan stabilitas termal lebih baik.
PenerapanCerium Oksidadan Katalis Komposit
1, Penerapan morfologi ceria yang berbeda
Laura dkk. melaporkan penentuan tiga jenis diagram fase morfologi ceria, yang menghubungkan pengaruh konsentrasi alkali dan suhu perlakuan hidrotermal terhadap hasil akhir.CeO2morfologi struktur nano. Hasilnya menunjukkan bahwa aktivitas katalitik berhubungan langsung dengan rasio Ce3+/Ce4+ dan konsentrasi kekosongan oksigen permukaan. Wei dkk. mensintesis tiga Pt/CeO2katalis dengan morfologi pembawa yang berbeda (seperti batang (CeO2-R), kubik (CeO2-C), dan oktahedral (CeO2-O), yang sangat cocok untuk oksidasi katalitik C2H4 suhu rendah. Bian dkk. menyiapkan serangkaianbahan nano CeO2dengan morfologi berbentuk batang, kubik, granular, dan oktahedral, dan ditemukan bahwa katalis dimuat padananopartikel CeO2(5Ni/NPs) menunjukkan aktivitas katalitik yang jauh lebih tinggi dan stabilitas yang lebih baik dibandingkan katalis dengan bentuk lainCeO2mendukung.
2. Degradasi katalitik polutan dalam air
Cerium oksidatelah diakui sebagai katalis oksidasi ozon yang efektif untuk menghilangkan senyawa organik terpilih. Xiao dkk. menemukan bahwa nanopartikel Pt berada dalam kontak dekat denganCeO2pada permukaan katalis dan mengalami interaksi yang kuat, sehingga meningkatkan aktivitas dekomposisi ozon dan menghasilkan lebih banyak spesies oksigen reaktif, yang berkontribusi terhadap oksidasi toluena. Zhang Lanhe dan yang lainnya menyiapkan obat biusCeO2/katalis Al2O3. Oksida logam yang didoping memberikan ruang reaksi untuk reaksi antara senyawa organik dan O3, sehingga menghasilkan kinerja katalitik yang lebih tinggiCeO2/Al2O3 dan peningkatan situs aktif pada permukaan katalis
Oleh karena itu, banyak penelitian yang menunjukkan hal tersebutserium oksidakatalis komposit tidak hanya dapat meningkatkan degradasi polutan mikro organik yang bandel di bidang pengolahan air limbah katalitik ozon, tetapi juga memiliki efek penghambatan pada bromat yang dihasilkan selama proses katalitik ozon. Mereka memiliki prospek penerapan yang luas dalam pengolahan air ozon.
3, Degradasi katalitik senyawa organik yang mudah menguap
CeO2, sebagai oksida tanah jarang yang khas, telah dipelajari dalam katalisis multifase karena kapasitas penyimpanan oksigennya yang tinggi.
Wang dkk. mensintesis oksida komposit Ce Mn dengan morfologi berbentuk batang (rasio molar Ce/Mn 3:7) menggunakan metode hidrotermal. Ion Mn didoping ke dalamCeO2kerangka untuk menggantikan Ce, sehingga meningkatkan konsentrasi kekosongan oksigen. Ketika Ce4+ digantikan oleh ion Mn, semakin banyak kekosongan oksigen yang terbentuk, yang menyebabkan aktivitasnya lebih tinggi. Du dkk. mensintesis katalis oksida Mn Ce menggunakan metode baru yang menggabungkan metode presipitasi redoks dan hidrotermal. Mereka menemukan bahwa rasio mangan danseriummemainkan peran penting dalam pembentukan katalis dan secara signifikan mempengaruhi kinerja dan aktivitas katalitiknya.Ceriumdalam manganserium oksidamemainkan peran penting dalam adsorpsi toluena, dan mangan telah terbukti memainkan peran penting dalam oksidasi toluena. Koordinasi antara mangan dan cerium meningkatkan proses reaksi katalitik.
4.Fotokatalis
Matahari dkk. berhasil menyiapkan Ce Pr Fe-0 @ C menggunakan metode kopresipitasi. Mekanisme spesifiknya adalah jumlah doping Pr, Fe, dan C berperan penting dalam aktivitas fotokatalitik. Memasukkan Pr, Fe, dan C dalam jumlah yang sesuai ke dalamCeO2dapat sangat meningkatkan efisiensi fotokatalitik sampel yang diperoleh, karena memiliki adsorpsi polutan yang lebih baik, penyerapan cahaya tampak lebih efektif, laju pembentukan pita karbon lebih tinggi, dan kekosongan oksigen lebih banyak. Peningkatan aktivitas fotokatalitik dariCeO2-Nanokomposit GO disiapkan oleh Ganesan dkk. Hal ini disebabkan oleh peningkatan luas permukaan, intensitas penyerapan, celah pita yang sempit, dan efek fotorespon permukaan. Liu dkk. menemukan bahwa katalis komposit Ce/CoWO4 adalah fotokatalis yang sangat efisien dengan nilai aplikasi potensial. Petrovic dkk. siapCeO2katalis menggunakan metode elektrodeposisi arus konstan dan memodifikasinya dengan tekanan atmosfer non termal yang berdenyut plasma corona. Bahan plasma yang dimodifikasi dan tidak dimodifikasi menunjukkan kemampuan katalitik yang baik dalam proses degradasi plasma dan fotokatalitik.
Kesimpulan
Artikel ini mengulas pengaruh metode sintesisserium oksidapada morfologi partikel, peran morfologi pada sifat permukaan dan aktivitas katalitik, serta efek sinergis dan penerapan antaraserium oksidadan dopan dan operator. Meskipun katalis berbasis cerium oksida telah banyak dipelajari dan diterapkan di bidang katalisis, dan telah mencapai kemajuan yang signifikan dalam memecahkan masalah lingkungan seperti pengolahan air, masih banyak masalah praktis, seperti masalah yang belum jelas.serium oksidamorfologi dan mekanisme pemuatan katalis yang didukung serium. Diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai metode sintesis katalis, meningkatkan efek sinergis antar komponen, dan mempelajari mekanisme katalitik pada beban yang berbeda.
Penulis jurnal
Keramik Shandong 2023 Edisi 2: 64-73
Penulis: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, dll
Waktu posting: 29 November 2023