CeO2dia singa manan-danja amin'ny fitaovana tany tsy fahita firy. nysinga tsy fahita firy tany cériummanana rafitra elektronika ivelany miavaka - 4f15d16s2. Ny sosona 4f manokana dia afaka mitahiry sy mamoaka elektrôna amin'ny fomba mahomby, ka mahatonga ny ion cerium hihetsika ao amin'ny +3 valence fanjakana sy +4 valence fanjakana. Noho izany, ny fitaovana CeO2 dia manana lavaka oksizenina bebe kokoa, ary manana fahaizana tsara mitahiry sy mamoaka oksizenina. Ny fiovam-po iraisan'ny Ce (III) sy Ce (IV) koa dia manome fitaovana CeO2 manana fahaiza-manao catalytic oxidation-reduction. Raha ampitahaina amin'ny fitaovana marobe, ny nano CeO2, amin'ny maha-karazana akora tsy ara-organika vaovao azy, dia nahazo saina be dia be noho ny velaran-tany manokana avo lenta, ny fitehirizana oksizenina tsara sy ny fahafahana mamoaka, ny conductivity ion oksizenina, ny fampisehoana redox, ary ny fiparitahan'ny fahabangan'ny oksizenina haingana amin'ny hafanana. fahaizana. Amin'izao fotoana izao dia misy tatitra fikarohana marobe sy fampiharana mifandraika amin'ny fampiasana nano CeO2 ho toy ny catalysts, catalyst carriers na additives, singa mavitrika ary adsorbents.
1. Fomba fanomanana nanometeroksizenina cerium
Amin'izao fotoana izao, ny fomba fanomanana mahazatra ho an'ny nano ceria dia ahitana ny fomba simika sy ny fomba ara-batana. Araka ny fomba simika samy hafa, fomba simika azo zaraina ho fomba rotsak'orana, hydrothermal fomba, solvothermal fomba, sol gel fomba, microemulsion fomba sy ny electrodeposition fomba; Ny fomba ara-batana dia ny fomba fitotoana indrindra.
1.1 Fomba fitotoana
Ny fomba fikosoham-bary amin'ny fanomanana ny nano ceria amin'ny ankapobeny dia mampiasa fasika fasika, izay manana tombony amin'ny vidiny ambany, ny fahatsaran'ny tontolo iainana, ny hafainganam-pandehan'ny fanodinana haingana, ary ny fahaiza-manao matanjaka. Io no fomba fanodinana lehibe indrindra amin'ny indostrian'ny nano ceria. Ohatra, ny fanomanana ny nano cerium oxide poloney vovoka amin'ny ankapobeny mampiasa ny fitambaran'ny calcination sy ny fasika fitotoana, ary ny akora amin'ny cerium mifototra denitration catalysts dia mifangaro ihany koa ho an'ny fitsaboana mialoha na tsaboina aorian'ny calcination mampiasa fasika fitotoana. Amin'ny alalan'ny fampiasana ny haben'ny sombin-javatra isan-karazany fikosoham-bary vakana, nano ceria amin'ny D50 manomboka amin'ny am-polony ka hatramin'ny an-jatony nanometers azo azo amin'ny alalan'ny fanitsiana.
1.2 Fomba rotsak'orana
Ny fomba fanondrahana dia manondro ny fomba fanomanana vovoka matevina amin'ny alàlan'ny rotsak'orana, fisarahana, fanasan-damba, fanamainana ary calcination ny akora levona amin'ny solvents mety. Ny fomba rotsak'orana dia ampiasaina betsaka amin'ny fanomanana ny tany tsy fahita firy sy ny nanomaterial doped, miaraka amin'ny tombony toy ny fizotry ny fanomanana tsotra, ny fahombiazany ary ny vidiny ambany. Fomba fampiasa mahazatra amin'ny fanomanana ny nano ceria sy ny akora mitambatra ao amin'ny indostria izy io. Ity fomba ity dia afaka manomana ny nano ceria amin'ny morphologie samihafa sy ny haben'ny poti amin'ny alàlan'ny fanovana ny mari-pana amin'ny rotsak'orana, ny fifantohana ara-materialy, ny sandan'ny pH, ny hafainganam-pandehan'ny rotsak'orana, ny hafainganam-pandehan'ny rotsak'orana, ny maodely, sns. ary ny fanomanana ny microspheres nano ceria dia fehezin'ny ion citrate. Raha tsy izany, ny ions cerium dia azo esorina amin'ny OH - novokarina avy amin'ny hydrolysis ny sodium citrate, ary avy eo incubated sy calcined mba hanomana flake toy ny nano ceria microspheres.
1.3 Fomba hydrothermal sy solvothermal
Ireo fomba roa ireo dia manondro ny fomba fanomanana ny vokatra amin'ny alàlan'ny fanehoan-kevitra amin'ny hafanana ambony sy ny tsindry amin'ny mari-pana manakiana ao anaty rafitra mihidy. Rehefa rano ny solvent, dia antsoina hoe hydrothermal method. Mifanaraka amin'izany, rehefa solvent organika ny solvent, dia antsoina hoe fomba solvothermal izany. Ny poti nano synthesized dia manana fahadiovana avo, fiparitahana tsara ary poti-javatra mitovy, indrindra fa ny vovon'ny nano misy morphologie samihafa na endrika kristaly manokana. Esory ny chloride cerium amin'ny rano voadio, atsangano ary ampio vahaolana hydroxide sodium. Mihetsika hydrothermal amin'ny 170 ℃ mandritra ny 12 ora mba hanomanana nanorods cerium oxide miaraka amin'ny fiaramanidina kristaly (111) sy (110). Amin'ny alàlan'ny fanitsiana ny toetry ny fanehoan-kevitra, dia azo ampitomboina ny ampahany amin'ny fiaramanidina kristaly (110) amin'ny fiaramanidina kristaly mibaribary, manatsara kokoa ny hetsika catalytic. Ny fanitsiana ny solvent fanehoan-kevitra sy ny ligin ambonin'ny tany dia afaka mamokatra poti nano ceria miaraka amin'ny hydrophilicity manokana na lipophilicity. Ohatra, ny fampidirana ny ion acetate amin'ny dingan'ny rano dia afaka manomana monodisperse hydrophilic cerium oxide nanoparticles ao anaty rano. Amin'ny alalan'ny fisafidianana solvent tsy polar sy ny fampidirana asidra oleika ho ligand mandritra ny fanehoan-kevitra, ny nanoparticles monodisperse lipophilic ceria dia azo omanina amin'ny solvents organika tsy polar. (Jereo ny sary 1)
Sary 1 Monodisperse nano ceria spherical sy nano ceria miendrika tsorakazo
1.4 Sol gel fomba
Ny fomba sol gel dia fomba iray izay mampiasa ny sasany na maromaro ho precursors, mitarika fanehoan-kevitra simika toy ny hydrolysis ao amin'ny ranon-javatra dingana mba hamorona sol, ary avy eo dia mamorona gel rehefa antitra, ary farany maina sy calcines mba hanomanana ultrafine vovoka. Ity fomba ity dia mety indrindra amin'ny fanomanana ny nanomaterial composite multi-component multi-component nano ceria, toy ny vy cerium, cerium titanium, cerium zirconium ary nano oxides composite hafa, izay notaterina tamin'ny tatitra maro.
1.5 Fomba hafa
Ho fanampin'ireo fomba voalaza etsy ambony ireo, dia misy ihany koa ny fomba fanosotra mikraoba, ny fomba synthesis microwave, ny fomba electrodeposition, ny fomba fandoroana lelafo plasma, ny fomba electrolysis membrane amin'ny fifanakalozana ion ary ny fomba maro hafa. Ireo fomba ireo dia manana dikany lehibe amin'ny fikarohana sy ny fampiharana ny nano ceria.
Fampiharana ny oksida cerium 2 nanometer amin'ny fikarakarana rano
Cerium no singa be indrindra amin'ireo singa tsy fahita firy amin'ny tany, miaraka amin'ny vidiny ambany sy fampiharana malalaka. Nanometer ceria sy ny composite dia nahasarika ny sain'ny maro amin'ny sehatry ny fikarakarana rano noho ny velaran-tany manokana avo lenta, ny hetsika catalytic avo lenta ary ny fahamarinan-toerana tsara indrindra.
2.1 Fampiharana nyNano Cerium Oxideamin'ny Fitsaboana ny rano amin'ny fomba Adsorption
Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, miaraka amin'ny fivoaran'ny indostria toy ny indostrian'ny elektronika, betsaka ny rano maloto misy loto toy ny ion metaly mavesatra sy ion fluorine no navoaka. Na dia amin'ny fifantohana amin'ny soritra aza dia mety hiteraka fahavoazana lehibe ho an'ny zavamananaina anaty rano sy ny tontolo iainan'ny olombelona izany. Ny fomba fampiasa matetika dia ny oxidation, flotation, reverse osmosis, adsorption, nanofiltration, biosorption, sns. Anisan'izany, ny teknolojia adsorption dia matetika ampiasaina noho ny fiasa tsotra, ny vidiny ambany ary ny fahombiazan'ny fitsaboana. Ny fitaovana Nano CeO2 dia manana velaran-tany manokana sy hetsika avo lenta amin'ny maha-adsorbents, ary maro ny tatitra momba ny synthesis ny porous nano CeO2 sy ny fitaovana misy azy miaraka amin'ny morphologie samihafa mba hanakanana sy hanesorana ny ion manimba amin'ny rano.
Ny fikarohana dia naneho fa ny nano ceria dia manana fahaiza-manao adsorption matanjaka ho an'ny F - amin'ny rano amin'ny toe-javatra misy asidra malemy. Amin'ny vahaolana amin'ny fifantohana voalohany amin'ny F - amin'ny 100mg / L sy pH = 5-6, ny fahafahan'ny adsorption ho an'ny F - dia 23mg / g, ary ny tahan'ny fanesorana F - dia 85.6%. Rehefa avy nampiditra azy tamin'ny polyacrylic asidra resin baolina (loading habetsahan'ny: 0.25g/g), ny fanesorana ny F - mety hahatratra mihoatra ny 99% rehefa mitsabo ny mitovy boky ny 100mg/L ny F - aqueous vahaolana; Rehefa manodina in-120 amin'ny boky, mihoatra ny 90% amin'ny F - azo esorina. Rehefa ampiasaina amin'ny adsorb phosphate sy iodate, ny fahaiza-manaon'ny adsorption dia mety hahatratra 100mg / g eo ambanin'ny fanjakana adsorption tsara indrindra. Ny fitaovana ampiasaina dia azo ampiasaina indray aorian'ny fitsaboana tsotra desorption sy neutralization, izay manana tombony ara-toekarena ambony.
Betsaka ny fanadihadiana momba ny adsorption sy ny fitsaboana ny metaly mavesatra misy poizina toy ny arsenika, chromium, cadmium, ary firaka amin'ny fampiasana nano ceria sy ny fitaovana mitambatra. Ny pH adsorption tsara indrindra dia miovaova ho an'ny ion metaly mavesatra miaraka amin'ny fanjakana valence samihafa. Ohatra, ny toetry ny alkaline malemy miaraka amin'ny fitongilanana tsy miandany dia manana ny toetry ny adsorption tsara indrindra ho an'ny As (III), raha ny toetran'ny adsorption tsara indrindra ho an'ny As (V) dia tratra amin'ny toe-javatra misy asidra malemy, izay mety hahatratra mihoatra ny 110mg / g ny fahafahan'ny adsorption eo ambanin'ny roa tonta. fepetra. Amin'ny ankapobeny, ny synthesis tsara indrindra amin'ny nano ceria sy ny fitaovana mitambatra dia afaka mahatratra ny adsorption avo lenta sy ny tahan'ny fanesorana ho an'ny ion metaly mavesatra isan-karazany amin'ny pH midadasika.
Amin'ny lafiny iray, ny nanomaterials mifototra amin'ny cerium oxide koa dia manana fampisehoana miavaka amin'ny adsorbing organika amin'ny rano maloto, toy ny asidra voasary, rhodamine B, Congo mena, sns. fahaiza-manao adsorption amin'ny fanesorana loko organika, indrindra amin'ny fanesorana ny mena Kongo, miaraka amin'ny fahaiza-manaon'ny adsorption 942.7mg / g ao anatin'ny 60 minitra.
2.2 Fampiharana ny nano ceria amin'ny dingana oxidation Advanced
Ny fizotry ny oxidation mandroso (AOPs ho fohy) dia atolotra hanatsarana ny rafitra fitsaboana anhydrous efa misy. Advanced oxidation dingana, fantatra ihany koa amin'ny hoe lalina oxidation teknolojia, dia miavaka amin'ny famokarana hydroxyl radical (· OH), superoxide radical (· O2 -), singlet oxygen, sns miaraka amin'ny hery oxidation mahery. Eo ambanin'ny toe-javatra fanehoan-kevitra ny mari-pana sy ny fanerena avo, herinaratra, feo, hazavana irradiation, catalyst, sns Araka ny fomba isan-karazany ny famokarana radika maimaim-poana sy ny fanehoan-kevitra toe-javatra, dia azo zaraina ho photochemical oxidation, catalytic mando oxidation, sonochemistry oxidation, ozone. oxidation, oxidation electrochemical, oxidation Fenton, sns. (jereo ny sary 2).
Figure 2 Fanasokajiana sy ny teknolojia fitambaran'ny dingana oxidation mandroso
Nano ceriadia catalyst heterogène fampiasa matetika amin'ny fizotran'ny oxidation Advanced. Noho ny fiovam-po haingana eo amin'ny Ce3 + sy Ce4 + sy ny vokatry ny oxidation-fampihenana haingana vokatry ny oksizenina hisakana ny fiasan'ireny sy ny famotsorana, nano ceria manana catalytic fahaiza-manao tsara. Rehefa ampiasaina ho toy ny mpanentana catalytika, dia afaka manatsara ny fahaiza-manao sy ny fahamarinan-toerana ihany koa. Rehefa ampiasaina ho catalysts ny nano ceria sy ny akora mitambatra, dia miovaova be ny toetran'ny catalytic amin'ny morphologie, ny haben'ny poti ary ny fiaramanidina kristaly mibaribary, izay antony lehibe misy fiantraikany amin'ny asany sy ny fampiharana azy. Amin'ny ankapobeny dia inoana fa ny kely kokoa ny poti sy ny lehibe kokoa ny faritra ambonin'ny manokana, ny mifanaraka kokoa toerana mavitrika, ary ny matanjaka kokoa ny catalytic fahaiza-manao. Ny fahaizan'ny catalytic amin'ny tontolon'ny krystaly mibaribary, manomboka amin'ny matanjaka ka hatramin'ny malemy, dia ao amin'ny filaharan'ny (100) kristaly> (110) kristaly> (111) kristaly, ary ny fitoniana mifanaraka amin'izany dia mifanohitra.
Cerium oxide dia fitaovana semiconductor. Rehefa oksizenina nanometer cerium dia taratra amin'ny foton'ny angovo avo kokoa noho ny elanelan'ny tarika, dia mientanentana ny elektrôna tarika valence, ary mitranga ny fihetsika recombination. Ity fihetsika ity dia hampiroborobo ny tahan'ny fiovam-pon'ny Ce3 + sy Ce4 +, ka miteraka hetsika photocatalytic matanjaka amin'ny nano ceria. Ny photocatalysis dia mety hahatratra ny fahasimbana mivantana amin'ny zavatra organika tsy misy fandotoana faharoa, noho izany ny fampiharana azy no teknolojia tena be fianarana amin'ny sehatry ny nano ceria amin'ny AOPs. Amin'izao fotoana izao, ny tena ifantohan'ny fitsaboana ny catalytic fanimbazimbana ny azo loko, phenol, chlorobenzene, ary pharmaceutical rano maloto mampiasa catalysts amin'ny morphologies samy hafa sy ny composite composition. Araka ny tatitra, eo ambanin'ny fomba synthesis catalyst tsara indrindra sy ny fepetra modely catalytic, ny fahapotehan'ireo akora ireo amin'ny ankapobeny dia mety hahatratra mihoatra ny 80%, ary ny fahafahan'ny fanesorana ny karbaona organika Total (TOC) dia mety hahatratra mihoatra ny 40%.
Nano cerium oxide catalyse ho an'ny fanimbana ny fandotoana organika toy ny ozone sy ny peroxyde hydrogène dia teknolojia iray hafa nodinihina. Mitovy amin'ny photocatalysis, dia mifantoka amin'ny fahafahan'ny nano ceria miaraka amin'ny morphologie samihafa na fiaramanidina kristaly ary ireo oxidants catalytic composite mifototra amin'ny cerium samihafa mba hanimba sy hanimba ny loto organika. Amin'ny fanehoan-kevitra toy izany, ny catalysts dia afaka manangana ny famokarana radika mavitrika marobe avy amin'ny ozone na peroxyde hydrogène, izay manafika ny loto organika ary mahatratra ny fahaiza-manao manimba oksidia mahomby kokoa. Noho ny fampidirana oksizenina ao amin'ny fanehoan-kevitra, dia mihamitombo be ny fahafaha-manaisotra ireo zavatra organika. Amin'ny ankamaroan'ny fanehoan-kevitra dia mety hahatratra 100% ny tahan'ny fanesorana farany ny akora kendrena, ary avo kokoa koa ny tahan'ny fanesorana TOC.
Ao amin'ny fomba electrocatalytic oxidation mandroso, ny fananan'ny anode fitaovana amin'ny avo oksizenina evolisiona overpotential mamaritra ny selectivity ny electrocatalytic fomba oxidation mandroso amin'ny fitsaboana ny organika loto. Ny fitaovana cathode dia singa manan-danja amin'ny famaritana ny famokarana H2O2, ary ny famokarana H2O2 dia mamaritra ny fahombiazan'ny fomba fanodinana electrocatalytic mandroso amin'ny fitsaboana ireo loto organika. Nahazo sain'ny maro an-toerana sy iraisam-pirenena ny fandinihana ny fanovana fitaovana elektrôda amin'ny fampiasana nano ceria. Ny mpikaroka dia mampiditra ny nano cerium oxide sy ny fitaovana mitambatra amin'ny alàlan'ny fomba simika isan-karazany hanovana ireo fitaovana electrode samihafa, hanatsara ny asan'ny electrochemical, ary hampitombo ny hetsika electrocatalytic sy ny tahan'ny fanesorana farany.
Ny microwave sy ny ultrasound dia matetika fepetra fanampiny lehibe ho an'ireo maodely catalytic etsy ambony. Ny fakana fanampiana amin'ny ultrasonic ho ohatra, amin'ny fampiasana onjam-peo mihetsiketsika miaraka amin'ny frequence avo kokoa noho ny 25kHz isan-tsegondra, bubbles faran'izay kely an-tapitrisany no avoaka amin'ny vahaolana novolavolaina tamin'ny fitaovana fanadiovana natao manokana. Ireo bubbles kely ireo, mandritra ny fanerena haingana sy ny fanitarana, dia miteraka tsy mitsaha-mitombo ny bubble, mamela ny fitaovana hifanakalo sy hiparitaka haingana eo amin'ny sehatry ny catalyst, matetika manatsara ny fahombiazan'ny catalytic.
3 Famaranana
Ny Nano ceria sy ny akora mitambatra ao aminy dia afaka mitsabo amin'ny fomba mahomby ny ion sy ny loto organika ao anaty rano, ary manana mety ho fampiharana lehibe amin'ny sehatry ny fikarakarana rano ho avy. Na izany aza, ny ankamaroan'ny fikarohana dia mbola eo amin'ny sehatry ny laboratoara, ary mba hahazoana fampiharana haingana amin'ny fikarakarana rano amin'ny ho avy, dia mbola mila vahana maika ireto olana manaraka ireto:
(1) Ny vidin'ny fiomanana amin'ny nanoCeO2Ny fitaovana mifototra dia mijanona ho singa manan-danja amin'ny ankamaroan'ny fampiharana azy ireo amin'ny fikarakarana rano, izay mbola eo amin'ny sehatry ny fikarohana laboratoara. Mbola ifantohan'ny fikarohana ny fikarohana ny fomba fanomanana mora vidy, tsotra ary mahomby izay afaka mandrindra ny morphologie sy ny haben'ny akora mifototra amin'ny nano CeO2.
(2) Noho ny habe kely amin'ny fitaovana mifototra amin'ny nano CeO2, ny olana momba ny fanodinana sy ny fanavaozana aorian'ny fampiasana dia antony lehibe mametra ny fampiharana azy ireo. Ny fitambaran'izy io miaraka amin'ny akora resin na akora andriamby dia ho tari-dalan'ny fikarohana fototra amin'ny fanomanana ny fitaovana sy ny teknolojia fanodinana azy.
(3) Ny fampandrosoana ny fiaraha-miasa eo amin'ny nano CeO2 ara-nofo ara-teknolojia fitsaboana rano sy ny nentim-paharazana maloto fitsaboana teknolojia dia tena hampiroborobo ny fampiharana ny nano CeO2 fitaovana catalytic teknolojia eo amin'ny sehatry ny rano fitsaboana.
(4) Mbola voafetra ihany ny fikarohana momba ny poizina amin'ny fitaovana mifototra amin'ny nano CeO2, ary tsy mbola voafaritra ny fitondran-tenany amin'ny tontolo iainana sy ny mekanika misy poizina amin'ny rafitra fitsaboana rano. Ny fizotry ny fikarakarana maloto dia matetika ahitana ny fiaraha-miaina amin'ny loto maro, ary ny loto miaraka dia hifanerasera, ka hanova ny toetran'ny ety ambonin'ny tany sy ny mety ho poizina amin'ny nanomaterials. Noho izany dia ilaina maika ny hanaovana fikarohana bebe kokoa momba ny lafiny mifandraika amin'izany.
Fotoana fandefasana: May-22-2023