Studium syntezy i modyfikacjiNanomateriały tlenku ceru
Syntezananomateriały ceroweobejmuje wytrącanie, współstrącanie, syntezę hydrotermalną, mechaniczną, syntezę spalania, zol-żel, mikrolotion i pirolizę, wśród których głównymi metodami syntezy są wytrącanie i hydrotermia. Metoda hydrotermalna jest uważana za najprostszą, najbardziej ekonomiczną i pozbawioną dodatków metodą. Głównym wyzwaniem metody hydrotermalnej jest kontrola morfologii w nanoskali, co wymaga starannego dostosowania w celu kontrolowania jej właściwości.
Modyfikacjaceramożna ulepszyć kilkoma metodami: (1) domieszkowanie jonów innych metali niższymi cenami lub mniejszymi rozmiarami w siatce ceru. Metoda ta może nie tylko poprawić działanie zastosowanych tlenków metali, ale także stworzyć nowe, stabilne materiały o nowych właściwościach fizycznych i chemicznych. (2) Rozproszyć tlenek ceru lub jego domieszkowane analogi na odpowiednich materiałach nośnikowych, takich jak węgiel aktywny, grafen itp.Tlenek cerumoże również służyć jako nośnik do dyspergowania metali, takich jak złoto, platyna i pallad. Modyfikacja materiałów na bazie dwutlenku ceru wykorzystuje głównie metale przejściowe, rzadkie metale alkaliczne/ziemi alkalicznych, metale ziem rzadkich i metale szlachetne, które mają lepszą aktywność i stabilność termiczną.
ZastosowanieTlenek Cerui katalizatory kompozytowe
1. Zastosowanie różnych morfologii ceru
Laura i in. opisali określenie trzech typów diagramów fazowych morfologii ceru, które wiążą wpływ stężenia alkaliów i temperatury obróbki hydrotermalnej na końcowyCeO2Morfologia nanostruktur. Wyniki wskazują, że aktywność katalityczna jest bezpośrednio powiązana ze stosunkiem Ce3+/Ce4+ i stężeniem wolnych miejsc tlenu na powierzchni. Wei i in. zsyntetyzowano trzy Pt/CeO2katalizatory o różnej morfologii nośnika (pręcik (CeO2-R), sześcienny (CeO2-C) i oktaedryczny (CeO2-O), które są szczególnie odpowiednie do niskotemperaturowego utleniania katalitycznego C2H4. Bian i in. przygotował serięNanomateriały CeO2o morfologii w kształcie pręta, sześciennej, ziarnistej i oktaedrycznej i odkrył, że katalizatory są obciążoneNanocząstki CeO2(5Ni/NP) wykazywały znacznie wyższą aktywność katalityczną i lepszą stabilność niż katalizatory z innymi formamiCeO2wsparcie.
2.Katalityczna degradacja substancji zanieczyszczających wodę
Tlenek ceruzostał uznany za skuteczny katalizator utleniania ozonu do usuwania wybranych związków organicznych. Xiao i in. odkryli, że nanocząstki Pt pozostają w bliskim kontakcieCeO2na powierzchni katalizatora i ulegają silnym interakcjom, poprawiając w ten sposób aktywność rozkładu ozonu i wytwarzając bardziej reaktywne formy tlenu, które przyczyniają się do utleniania toluenu. Zhang Lanhe i inni przygotowali dopingCeO2/Kalizatory Al2O3. Domieszkowane tlenki metali zapewniają przestrzeń reakcyjną dla reakcji pomiędzy związkami organicznymi i O3, co skutkuje wyższą wydajnością katalitycznąCeO2/Al2O3 i zwiększenie liczby miejsc aktywnych na powierzchni katalizatora
Dlatego wiele badań to wykazałotlenek ceruKatalizatory kompozytowe mogą nie tylko wspomagać degradację opornych mikrozanieczyszczeń organicznych w katalitycznym oczyszczaniu ścieków za pomocą ozonu, ale także mają działanie hamujące na bromian wytwarzany podczas procesu katalitycznego ozonu. Mają szerokie perspektywy zastosowania w uzdatnianiu wody ozonowej.
3, Katalityczna degradacja lotnych związków organicznych
CeO2, jako typowy tlenek pierwiastka ziem rzadkich, badano w katalizie wielofazowej ze względu na jego wysoką zdolność magazynowania tlenu.
Wang i in. zsyntetyzowali tlenek kompozytowy Ce Mn o morfologii w kształcie pręta (stosunek molowy Ce/Mn 3:7) przy użyciu metody hydrotermalnej. Do jonów dodano jony MnCeO2ramy w celu zastąpienia Ce, zwiększając w ten sposób koncentrację wolnych miejsc tlenu. W miarę zastępowania Ce4+ jonami Mn powstaje więcej wakatów tlenowych, co jest przyczyną jego większej aktywności. Du i in. zsyntetyzowano katalizatory tlenkowe Mn Ce przy użyciu nowej metody łączącej wytrącanie redoks i metody hydrotermalne. Odkryli, że stosunek manganu icerodegrał kluczową rolę w powstaniu katalizatora i znacząco wpłynął na jego wydajność i aktywność katalityczną.Cerw manganietlenek ceruodgrywa kluczową rolę w adsorpcji toluenu, a wykazano, że mangan odgrywa kluczową rolę w utlenianiu toluenu. Koordynacja manganu i ceru usprawnia proces reakcji katalitycznej.
4. Fotokatalizator
Sun i in. pomyślnie przygotowano Ce Pr Fe-0 @ C metodą współstrącania. Specyficzny mechanizm polega na tym, że ilość domieszkowanych Pr, Fe i C odgrywa ważną rolę w aktywności fotokatalitycznej. Wprowadzenie odpowiedniej ilości Pr, Fe i C doCeO2może znacznie poprawić efektywność fotokatalityczną otrzymanej próbki, ponieważ charakteryzuje się lepszą adsorpcją zanieczyszczeń, skuteczniejszą absorpcją światła widzialnego, większą szybkością tworzenia pasm węglowych i większą ilością wolnych miejsc tlenu. Zwiększona aktywność fotokatalitycznaCeO2Nanokompozyty -GO przygotowane przez Ganesan et al. przypisuje się zwiększonej powierzchni, intensywności absorpcji, wąskiemu pasmowi wzbronionemu i efektom fotoreakcji powierzchni. Liu i in. odkryli, że katalizator kompozytowy Ce/CoWO4 jest wysoce wydajnym fotokatalizatorem o potencjalnej wartości aplikacyjnej. Petrovic i in. przygotowanyCeO2katalizatorów metodą elektroosadzania prądem stałym i modyfikowano je nietermiczną plazmą koronową pulsującą pod ciśnieniem atmosferycznym. Zarówno materiały modyfikowane plazmą, jak i niezmodyfikowane wykazują dobrą zdolność katalityczną zarówno w procesach degradacji plazmowej, jak i fotokatalitycznej.
Wniosek
W artykule dokonano przeglądu wpływu metod syntezytlenek ceruna morfologię cząstek, rolę morfologii na właściwości powierzchni i aktywność katalityczną, a także efekt synergistyczny i zastosowanie pomiędzytlenek ceruoraz domieszki i nośniki. Chociaż katalizatory na bazie tlenku ceru były szeroko badane i stosowane w dziedzinie katalizy oraz poczyniły znaczny postęp w rozwiązywaniu problemów środowiskowych, takich jak uzdatnianie wody, nadal istnieje wiele problemów praktycznych, takich jak niejasnetlenek ceruMorfologia i mechanizm ładowania katalizatorów cerowych. Konieczne są dalsze badania nad metodą syntezy katalizatorów, wzmacnianiem efektu synergistycznego pomiędzy składnikami oraz badaniem mechanizmu katalitycznego różnych ładunków.
Autor czasopisma
Shandong Ceramics 2023, wydanie 2: 64–73
Autorzy: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng itp
Czas publikacji: 29 listopada 2023 r