Studie om syntese og modifikasjonCeriumoksid nanomaterialer
Syntesen avceria nanomaterialerinkluderer nedbør, samutfelling, hydrotermisk, mekanisk syntese, forbrenningssyntese, solgel, mikrolotion og pyrolyse, hvorav hovedsyntesemetodene er nedbør og hydrotermisk. Hydrotermisk metode regnes som den enkleste, mest økonomiske og additivfrie metoden. Hovedutfordringen med hydrotermisk metode er å kontrollere morfologien i nanoskala, som krever nøye justering for å kontrollere dens egenskaper.
Modifikasjonen avceriakan forbedres gjennom flere metoder: (1) doping av andre metallioner med lavere priser eller mindre størrelser i ceria-gitteret. Denne metoden kan ikke bare forbedre ytelsen til de involverte metalloksidene, men også danne nye stabile materialer med nye fysiske og kjemiske egenskaper. (2) Disperger ceria eller dets dopede analoger på egnede bærematerialer, som aktivert karbon, grafen, etc.Ceriumoksidkan også tjene som en bærer for å spre metaller som gull, platina og palladium. Modifikasjonen av ceriumdioksidbaserte materialer bruker hovedsakelig overgangsmetaller, sjeldne alkali-/alkalijordmetaller, sjeldne jordmetaller og edle metaller, som har bedre aktivitet og termisk stabilitet.
Anvendelse avCeriumoksidog komposittkatalysatorer
1, Anvendelsen av forskjellige morfologier av ceria
Laura et al. rapporterte bestemmelsen av tre typer ceria-morfologiske fasediagrammer, som relaterer effekten av alkalikonsentrasjon og hydrotermisk behandlingstemperatur til den endeligeCeO2nanostrukturmorfologi. Resultatene indikerer at den katalytiske aktiviteten er direkte relatert til Ce3+/Ce4+-forholdet og oksygenvakanskonsentrasjonen på overflaten. Wei et al. syntetiserte tre Pt/CeO2katalysatorer med forskjellige bærermorfologier (stav som (CeO2-R), kubikk (CeO2-C), og oktaedrisk (CeO2-O), som er spesielt egnet for lavtemperatur katalytisk oksidasjon av C2H4. Bian et al. utarbeidet en serie medCeO2 nanomaterialermed stavformet, kubisk, granulær og oktaedrisk morfologi, og fant ut at katalysatorer lastet påCeO2 nanopartikler(5Ni/NPs) viste mye høyere katalytisk aktivitet og bedre stabilitet enn katalysatorer med andre former forCeO2støtte.
2. Katalytisk nedbrytning av forurensninger i vann
Ceriumoksidhar blitt anerkjent som en effektiv ozonoksidasjonskatalysator for fjerning av utvalgte organiske forbindelser. Xiao et al. funnet at Pt nanopartikler er i nær kontakt medCeO2på katalysatoroverflaten og gjennomgår sterke interaksjoner, og forbedrer derved ozonnedbrytningsaktiviteten og produserer mer reaktive oksygenarter, som bidrar til oksidasjon av toluen. Zhang Lanhe og andre forberedte dopetCeO2/Al2O3-katalysatorer. Dopete metalloksider gir et reaksjonsrom for reaksjonen mellom organiske forbindelser og O3, noe som resulterer i høyere katalytisk ytelse avCeO2/Al2O3 og en økning i aktive steder på katalysatoroverflaten
Derfor har mange studier vist detceriumoksidKomposittkatalysatorer kan ikke bare forbedre nedbrytningen av gjenstridige organiske mikroforurensninger innen katalytisk ozonbehandling av avløpsvann, men har også hemmende effekter på bromatet som produseres under den ozonkatalytiske prosessen. De har brede bruksmuligheter innen ozonvannbehandling.
3, Katalytisk nedbrytning av flyktige organiske forbindelser
CeO2, som et typisk sjeldne jordartsmetalloksid, har blitt studert i flerfasekatalyse på grunn av dets høye oksygenlagringskapasitet.
Wang et al. syntetiserte et Ce Mn-komposittoksid med en stavformet morfologi (Ce/Mn-molforhold på 3:7) ved bruk av en hydrotermisk metode. Mn ioner ble dopet inn iCeO2rammeverk for å erstatte Ce, og dermed øke konsentrasjonen av ledige oksygenplasser. Ettersom Ce4+ erstattes av Mn-ioner, dannes det flere oksygenvakanser, som er årsaken til dens høyere aktivitet. Du et al. syntetiserte MnCe-oksidkatalysatorer ved bruk av en ny metode som kombinerer redoksutfelling og hydrotermiske metoder. De fant at forholdet mellom mangan ogceriumspilte en avgjørende rolle i dannelsen av katalysatoren og påvirket dens ytelse og katalytiske aktivitet betydelig.Ceriumi manganceriumoksidspiller en avgjørende rolle i adsorpsjonen av toluen, og mangan har vist seg å spille en avgjørende rolle i oksidasjonen av toluen. Koordinasjonen mellom mangan og cerium forbedrer den katalytiske reaksjonsprosessen.
4.Fotokatalysator
Sun et al. vellykket forberedt Ce Pr Fe-0 @ C ved bruk av co-utfellingsmetoden. Den spesifikke mekanismen er at dopingmengden av Pr, Fe og C spiller en viktig rolle i fotokatalytisk aktivitet. Introdusere en passende mengde Pr, Fe og C iCeO2kan i stor grad forbedre den fotokatalytiske effektiviteten til den oppnådde prøven, fordi den har bedre adsorpsjon av forurensninger, mer effektiv absorpsjon av synlig lys, høyere dannelseshastighet av karbonbånd og flere oksygenvakanser. Den forbedrede fotokatalytiske aktiviteten tilCeO2-GO nanokompositter utarbeidet av Ganesan et al. tilskrives forbedret overflateareal, absorpsjonsintensitet, smalt båndgap og overflatefotoresponseffekter. Liu et al. funnet at Ce/CoWO4-komposittkatalysator er en svært effektiv fotokatalysator med potensiell bruksverdi. Petrovic et al. forberedtCeO2katalysatorer ved bruk av konstantstrøm elektroavsetningsmetode og modifisert dem med ikke-termisk atmosfærisk trykk pulserende koronaplasma. Både plasmamodifiserte og umodifiserte materialer viser god katalytisk evne i både plasma- og fotokatalytiske nedbrytningsprosesser.
Konklusjon
Denne artikkelen gjennomgår påvirkningen av syntesemetoder avceriumoksidpå partikkelmorfologi, morfologiens rolle på overflateegenskaper og katalytisk aktivitet, samt den synergistiske effekten og anvendelsen mellomceriumoksidog dopemidler og bærere. Selv om ceriumoksidbaserte katalysatorer har blitt mye studert og brukt innen katalyse, og har gjort betydelige fremskritt i å løse miljøproblemer som vannbehandling, er det fortsatt mange praktiske problemer, som uklareceriumoksidmorfologi og lastemekanisme for ceriumstøttede katalysatorer. Ytterligere forskning er nødvendig på syntesemetoden til katalysatorer, forsterker den synergistiske effekten mellom komponenter og studerer den katalytiske mekanismen til forskjellige belastninger.
Journalforfatter
Shandong Ceramics 2023 utgave 2: 64-73
Forfattere: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng, etc
Innleggstid: 29. november 2023