Studie over de synthese en modificatieNanomaterialen van ceriumoxide
De synthese vancerium nanomaterialenomvat precipitatie, coprecipitatie, hydrothermische, mechanische synthese, verbrandingssynthese, solgel, microlotion en pyrolyse, waarvan de belangrijkste synthesemethoden precipitatie en hydrothermische zijn. De hydrothermische methode wordt beschouwd als de eenvoudigste, meest economische en additieve vrije methode. De belangrijkste uitdaging van de hydrothermische methode is het beheersen van de morfologie op nanoschaal, die zorgvuldige aanpassing vereist om de kenmerken ervan te beheersen.
De wijziging vanceriumkan op verschillende manieren worden verbeterd: (1) het doteren van andere metaalionen met lagere prijzen of kleinere afmetingen in het ceriumoxiderooster. Deze methode kan niet alleen de prestaties van de betrokken metaaloxiden verbeteren, maar ook nieuwe stabiele materialen vormen met nieuwe fysische en chemische eigenschappen. (2) Ceriumoxide of zijn gedoteerde analogen verspreiden op geschikte dragermaterialen, zoals actieve kool, grafeen, enz.Ceriumoxidekan ook dienen als drager voor het dispergeren van metalen zoals goud, platina en palladium. Bij de modificatie van op ceriumdioxide gebaseerde materialen worden voornamelijk overgangsmetalen, zeldzame alkali-/aardalkalimetalen, zeldzame aardmetalen en edele metalen gebruikt, die een betere activiteit en thermische stabiliteit hebben.
Toepassing vanCeriumoxideen composietkatalysatoren
1, De toepassing van verschillende morfologieën van ceria
Laura et al. rapporteerde de bepaling van drie soorten fasediagrammen van de ceriummorfologie, die de effecten van alkaliconcentratie en hydrothermische behandelingstemperatuur relateren aan de uiteindelijkeCeO2morfologie van de nanostructuur. De resultaten geven aan dat de katalytische activiteit rechtstreeks verband houdt met de Ce3+/Ce4+-verhouding en de concentratie zuurstof aan het oppervlak. Wei et al. gesynthetiseerd drie Pt/CeO2katalysatoren met verschillende dragermorfologieën (staafachtige (CeO2-R), kubieke (CeO2-C), en octaëdrische (CeO2-O), die bijzonder geschikt zijn voor katalytische oxidatie van C2H4 bij lage temperatuur. Bian et al. een reeks voorbereidCeO2 nanomaterialenmet staafvormige, kubieke, korrelige en octaëdrische morfologie, en ontdekte dat katalysatoren zich laaddenCeO2-nanodeeltjes(5Ni/NPs) vertoonden een veel hogere katalytische activiteit en betere stabiliteit dan katalysatoren met andere vormen vanCeO2steun.
2. Katalytische afbraak van verontreinigende stoffen in water
Ceriumoxideis erkend als een effectieve ozonoxidatiekatalysator voor de verwijdering van geselecteerde organische verbindingen. Xiao et al. ontdekte dat Pt-nanodeeltjes in nauw contact staan metCeO2op het katalysatoroppervlak en ondergaan sterke interacties, waardoor de ozonafbraakactiviteit wordt verbeterd en meer reactieve zuurstofsoorten worden geproduceerd, die bijdragen aan de oxidatie van tolueen. Zhang Lanhe en anderen bereidden doping voorCeO2/Al2O3-katalysatoren. Gedoteerde metaaloxiden bieden een reactieruimte voor de reactie tussen organische verbindingen en O3, wat resulteert in hogere katalytische prestatiesCeO2/Al2O3 en een toename van actieve plaatsen op het katalysatoroppervlak
Daarom hebben veel onderzoeken dat aangetoondceriumoxidesamengestelde katalysatoren kunnen niet alleen de afbraak van recalcitrante organische microverontreinigingen op het gebied van de katalytische ozonbehandeling van afvalwater bevorderen, maar hebben ook remmende effecten op het bromaat dat wordt geproduceerd tijdens het ozonkatalytische proces. Ze hebben brede toepassingsmogelijkheden bij de behandeling van ozonwater.
3, Katalytische afbraak van vluchtige organische stoffen
CeO2, als een typisch zeldzaam aardoxide, is onderzocht in meerfasige katalyse vanwege zijn hoge zuurstofopslagcapaciteit.
Wang et al. synthetiseerde een Ce Mn-composietoxide met een staafvormige morfologie (Ce / Mn molaire verhouding van 3: 7) met behulp van een hydrothermische methode. Mn-ionen werden in de ionen gedoteerdCeO2raamwerk om Ce te vervangen, waardoor de concentratie van zuurstofvacatures toeneemt. Naarmate Ce4+ wordt vervangen door Mn-ionen, ontstaan er meer zuurstofvacatures, wat de reden is voor de hogere activiteit. Du et al. gesynthetiseerde Mn Ce-oxide-katalysatoren met behulp van een nieuwe methode die redoxprecipitatie en hydrothermische methoden combineert. Ze ontdekten dat de verhouding tussen mangaan enceriumspeelde een cruciale rol bij de vorming van de katalysator en beïnvloedde de prestaties en katalytische activiteit aanzienlijk.Ceriumin mangaanceriumoxidespeelt een cruciale rol bij de adsorptie van tolueen, en mangaan blijkt een cruciale rol te spelen bij de oxidatie van tolueen. De coördinatie tussen mangaan en cerium verbetert het katalytische reactieproces.
4. Fotokatalysator
Zon et al. met succes Ce Pr Fe-0 @ C bereid met behulp van de co-precipitatiemethode. Het specifieke mechanisme is dat de doteringshoeveelheid Pr, Fe en C een belangrijke rol speelt bij de fotokatalytische activiteit. Het introduceren van een geschikte hoeveelheid Pr, Fe en C inCeO2kan de fotokatalytische efficiëntie van het verkregen monster aanzienlijk verbeteren, omdat het een betere adsorptie van verontreinigende stoffen, een effectievere absorptie van zichtbaar licht, een hogere vormingssnelheid van koolstofbanden en meer zuurstofvacatures heeft. De verbeterde fotokatalytische activiteit vanCeO2-GO-nanocomposieten bereid door Ganesan et al. wordt toegeschreven aan een groter oppervlak, absorptie-intensiteit, smalle bandafstand en fotoresponseffecten op het oppervlak. Liu et al. ontdekte dat de Ce/CoWO4-composietkatalysator een zeer efficiënte fotokatalysator is met potentiële toepassingswaarde. Petrovic et al. voorbereidCeO2katalysatoren met behulp van een constante stroom-elektrodepositiemethode en deze gemodificeerd met niet-thermisch pulserend coronaplasma bij atmosferische druk. Zowel plasma-gemodificeerde als ongemodificeerde materialen vertonen een goed katalytisch vermogen bij zowel plasma- als fotokatalytische afbraakprocessen.
Conclusie
Dit artikel bespreekt de invloed van synthesemethoden vanceriumoxideover deeltjesmorfologie, de rol van morfologie op oppervlakte-eigenschappen en katalytische activiteit, evenals het synergetische effect en de toepassing tussenceriumoxideen doteermiddelen en dragers. Hoewel katalysatoren op basis van ceriumoxide uitgebreid zijn bestudeerd en toegepast op het gebied van katalyse, en aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt bij het oplossen van milieuproblemen zoals waterbehandeling, zijn er nog steeds veel praktische problemen, zoals onduidelijkeceriumoxidemorfologie en laadmechanisme van cerium-gedragen katalysatoren. Verder onderzoek is nodig naar de synthesemethode van katalysatoren, het versterken van het synergetische effect tussen componenten en het bestuderen van het katalytische mechanisme van verschillende belastingen.
Tijdschriftauteur
Shandong Keramiek 2023 Nummer 2: 64-73
Auteurs: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, enz
Posttijd: 29 november 2023