ცერიუმის ოქსიდის სინთეზი და მოდიფიკაცია და მისი გამოყენება კატალიზში

შესწავლა სინთეზისა და მოდიფიკაციის შესახებცერიუმის ოქსიდის ნანომასალები

სინთეზიცერიის ნანომასალებიმოიცავს ნალექს, თანაპრეციპიტაციას, ჰიდროთერმულ, მექანიკურ სინთეზს, წვის სინთეზს, სოლგელს, მიკროლოსიონს და პიროლიზს, რომელთა შორის ძირითადი სინთეზის მეთოდებია ნალექი და ჰიდროთერმული. ჰიდროთერმული მეთოდი ითვლება უმარტივეს, ყველაზე ეკონომიურ და დანამატების გარეშე მეთოდად. ჰიდროთერმული მეთოდის მთავარი გამოწვევაა ნანომასშტაბის მორფოლოგიის კონტროლი, რაც მოითხოვს ფრთხილად კორექტირებას მისი მახასიათებლების გასაკონტროლებლად.

-ის მოდიფიკაციაცერიაშეიძლება გაძლიერდეს რამდენიმე მეთოდით: (1) სხვა მეტალის იონების დოპინგი დაბალი ფასებით ან უფრო მცირე ზომის ცერიის გისოსებში. ამ მეთოდს შეუძლია არა მხოლოდ გააუმჯობესოს ჩართული ლითონის ოქსიდების მოქმედება, არამედ შექმნას ახალი სტაბილური მასალები ახალი ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით. (2) დაასხით ცერია ან მისი დოპირებული ანალოგები შესაფერის გადამზიდავ მასალებზე, როგორიცაა გააქტიურებული ნახშირბადი, გრაფენი და ა.შ.ცერიუმის ოქსიდიასევე შეიძლება იყოს გადამზიდავი ლითონების დასაშლელად, როგორიცაა ოქრო, პლატინა და პალადიუმი. ცერიუმის დიოქსიდზე დაფუძნებული მასალების მოდიფიკაციაში ძირითადად გამოიყენება გარდამავალი ლითონები, იშვიათი ტუტე/ტუტე მიწის ლითონები, იშვიათი დედამიწის ლითონები და ძვირფასი ლითონები, რომლებსაც აქვთ უკეთესი აქტივობა და თერმული სტაბილურობა.

განაცხადისცერიუმის ოქსიდიდა კომპოზიტური კატალიზატორები

1, ცერიის სხვადასხვა მორფოლოგიის გამოყენება

ლორა და სხვ. მოხსენებული იქნა სამი ტიპის ცერიის მორფოლოგიის ფაზის დიაგრამების განსაზღვრა, რომლებიც აკავშირებს ტუტე კონცენტრაციის და ჰიდროთერმული დამუშავების ტემპერატურის ეფექტებს საბოლოოCeO2ნანოსტრუქტურის მორფოლოგია. შედეგები მიუთითებს, რომ კატალიზური აქტივობა პირდაპირ კავშირშია Ce3+/Ce4+ თანაფარდობასთან და ზედაპირის ჟანგბადის ვაკანსიის კონცენტრაციასთან. ვეი და სხვ. სინთეზირებულია სამი Pt/CeO2კატალიზატორები სხვადასხვა გადამზიდავი მორფოლოგიით (როდ მსგავსი (CeO2-R), კუბური (CeO2-C) და ოქტაედრული (CeO2-O), რომლებიც განსაკუთრებით შესაფერისია C2H4-ის დაბალი ტემპერატურის კატალიზური დაჟანგვისთვის. ბიანი და სხვ. მოამზადა სერიაCeO2 ნანომასალებიღეროს ფორმის, კუბური, მარცვლოვანი და რვაწახნაგოვანი მორფოლოგიით და აღმოჩნდა, რომ კატალიზატორები დატვირთულიაCeO2 ნანონაწილაკები(5Ni/NPs) აჩვენებდნენ ბევრად უფრო მაღალ კატალიზურ აქტივობას და უკეთეს სტაბილურობას, ვიდრე კატალიზატორები სხვა ფორმებით.CeO2მხარდაჭერა.

2.წყალში დამაბინძურებლების კატალიზური დეგრადაცია

ცერიუმის ოქსიდიაღიარებულია, როგორც ეფექტური ოზონის დაჟანგვის კატალიზატორი შერჩეული ორგანული ნაერთების მოსაშორებლად. Xiao და სხვ. აღმოჩნდა, რომ Pt ნანონაწილაკები მჭიდრო კავშირშიაCeO2კატალიზატორის ზედაპირზე და განიცდის ძლიერ ურთიერთქმედებებს, რითაც აუმჯობესებს ოზონის დაშლის აქტივობას და წარმოქმნის უფრო რეაქტიულ ჟანგბადის სახეობებს, რომლებიც ხელს უწყობენ ტოლუოლის დაჟანგვას. Zhang Lanhe და სხვები მოამზადეს დოპინგიCeO2/Al2O3 კატალიზატორები. დოპირებული ლითონის ოქსიდები უზრუნველყოფს რეაქციის ადგილს ორგანულ ნაერთებსა და O3-ს შორის რეაქციისთვის, რაც იწვევს უფრო მაღალ კატალიზურ მოქმედებას.CeO2/Al2O3 და აქტიური ადგილების ზრდა კატალიზატორის ზედაპირზე

ამიტომ, ბევრმა კვლევამ აჩვენა, რომცერიუმის ოქსიდიკომპოზიტურ კატალიზატორებს შეუძლიათ არა მხოლოდ გააძლიერონ გამძლე ორგანული მიკრო დამაბინძურებლების დეგრადაცია ჩამდინარე წყლების კატალიზური ოზონით დამუშავების სფეროში, არამედ აქვთ ინჰიბიტორული ეფექტი ოზონის კატალიზური პროცესის დროს წარმოქმნილ ბრომატებზე. მათ აქვთ ფართო გამოყენების პერსპექტივები ოზონის წყლის დამუშავებაში.

3, აქროლადი ორგანული ნაერთების კატალიზური დეგრადაცია

CeO2, როგორც ტიპიური იშვიათი დედამიწის ოქსიდი, შესწავლილია მრავალფაზა კატალიზში მისი მაღალი ჟანგბადის შენახვის შესაძლებლობის გამო.

ვანგი და სხვ. სინთეზირებულია Ce Mn კომპოზიტური ოქსიდი ღეროს ფორმის მორფოლოგიით (Ce/Mn მოლური თანაფარდობა 3:7) ჰიდროთერმული მეთოდით. Mn იონები დოპინგი იყოCeO2ჩარჩო ჩაანაცვლებს Ce, რითაც იზრდება ჟანგბადის ვაკანსიების კონცენტრაცია. როდესაც Ce4+ იცვლება Mn იონებით, წარმოიქმნება მეტი ჟანგბადის ვაკანსია, რაც მისი მაღალი აქტივობის მიზეზია. დუ და სხვ. სინთეზირებული Mn Ce ოქსიდის კატალიზატორები ახალი მეთოდის გამოყენებით, რომელიც აერთიანებს რედოქს ნალექების და ჰიდროთერმული მეთოდებს. მათ აღმოაჩინეს, რომ მანგანუმის თანაფარდობა დაცერიუმიგადამწყვეტი როლი ითამაშა კატალიზატორის ფორმირებაში და მნიშვნელოვნად იმოქმედა მის შესრულებასა და კატალიზურ აქტივობაზე.ცერიუმიმანგანუმშიცერიუმის ოქსიდიგადამწყვეტ როლს თამაშობს ტოლუოლის ადსორბციაში და ნაჩვენებია, რომ მანგანუმი გადამწყვეტ როლს თამაშობს ტოლუოლის დაჟანგვაში. მანგანუმისა და ცერიუმის კოორდინაცია აუმჯობესებს კატალიზური რეაქციის პროცესს.

4.ფოტოკატალიზატორი

მზე და სხვ. წარმატებით მომზადდა Ce Pr Fe-0 @ C ერთად ნალექის მეთოდის გამოყენებით. სპეციფიკური მექანიზმი არის ის, რომ Pr, Fe და C დოპინგის რაოდენობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ფოტოკატალიტურ აქტივობაში. Pr, Fe და C-ის შესაბამისი რაოდენობის შეყვანაCeO2შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს მიღებული ნიმუშის ფოტოკატალიტიკური ეფექტურობა, რადგან მას აქვს დამაბინძურებლების უკეთესი ადსორბცია, ხილული სინათლის უფრო ეფექტური შთანთქმა, ნახშირბადის ზოლების უფრო მაღალი ფორმირების სიჩქარე და მეტი ჟანგბადის ვაკანსია. გაძლიერებული ფოტოკატალიტიკური აქტივობაCeO2-GO ნანოკომპოზიტები მომზადებული Ganesan et al. მიეკუთვნება ზედაპირის გაძლიერებულ ფართობს, შთანთქმის ინტენსივობას, ვიწრო ზოლს და ზედაპირის ფოტორეაქციის ეფექტებს. ლიუ და სხვ. აღმოჩნდა, რომ Ce/CoWO4 კომპოზიტური კატალიზატორი არის მაღალეფექტური ფოტოკატალიზატორი პოტენციური გამოყენების მნიშვნელობით. პეტროვიჩი და სხვ. მომზადებულიCeO2კატალიზატორები მუდმივი დენის ელექტროდეპოზიციის მეთოდის გამოყენებით და მათი მოდიფიცირება არათერმული ატმოსფერული წნევის პულსირებული კორონა პლაზმით. პლაზმაში მოდიფიცირებული და არამოდიფიცირებული მასალები ავლენენ კარგ კატალიზურ უნარს როგორც პლაზმის, ასევე ფოტოკატალიზური დეგრადაციის პროცესებში.

დასკვნა

ეს სტატია მიმოიხილავს სინთეზის მეთოდების გავლენასცერიუმის ოქსიდინაწილაკების მორფოლოგიაზე, მორფოლოგიის როლი ზედაპირის თვისებებზე და კატალიზურ აქტივობაზე, აგრეთვე სინერგიულ ეფექტსა და გამოყენებას შორისცერიუმის ოქსიდიდა დოპანტები და მატარებლები. მიუხედავად იმისა, რომ ცერიუმის ოქსიდზე დაფუძნებული კატალიზატორები ფართოდ იქნა შესწავლილი და გამოყენებული კატალიზის სფეროში და მიაღწიეს მნიშვნელოვან პროგრესს გარემოსდაცვითი პრობლემების გადაჭრაში, როგორიცაა წყლის დამუშავება, ჯერ კიდევ არსებობს მრავალი პრაქტიკული პრობლემა, როგორიცაა გაურკვეველიცერიუმის ოქსიდიცერიუმზე მხარდაჭერილი კატალიზატორების მორფოლოგია და დატვირთვის მექანიზმი. საჭიროა შემდგომი კვლევა კატალიზატორების სინთეზის მეთოდზე, კომპონენტებს შორის სინერგიული ეფექტის გაძლიერებისა და სხვადასხვა დატვირთვის კატალიზური მექანიზმის შესწავლაზე.

ჟურნალის ავტორი

Shandong Ceramics 2023 გამოცემა 2: 64-73

ავტორები: ჟოუ ბინი, ვანგ პენგი, მენგ ფანპენგი და ა.შ