د نانو سیریم اکسایډ چمتو کول او د اوبو په درملنه کې د هغې کارول

CeO2د ځمکې د نادرو موادو یوه مهمه برخه ده. دد ځمکې نادر عنصر سیریمیو ځانګړی بهرنی بریښنایی جوړښت لري - 4f15d16s2. د دې ځانګړي 4f پرت کولی شي په مؤثره توګه الکترون ذخیره او خوشې کړي، د سیریم آئنونه په +3 والینس حالت او +4 والینس حالت کې چلند کوي. له همدې امله، CeO2 مواد د اکسیجن ډیر سوري لري، او د اکسیجن ذخیره کولو او خوشې کولو عالي وړتیا لري. د Ce (III) او Ce (IV) متقابل تبادله هم د CeO2 موادو سره د ځانګړي اکسیډیشن کمولو کتلیتیک وړتیاو سره مرسته کوي. د بلک موادو په پرتله، نانو CeO2، د یو نوي ډول غیر عضوي موادو په توګه، د هغې د لوړې ځانګړې سطحې ساحې، د اکسیجن غوره ذخیره کولو او خوشې کولو وړتیا، د اکسیجن ایون چالکتیا، د ریډکس فعالیت، او د لوړې تودوخې ګړندۍ اکسیجن خالي کولو له امله پراخه پاملرنه ترلاسه کړې. وړتیا اوس مهال د څیړنیزو راپورونو او اړوندو غوښتنلیکونو لوی شمیر شتون لري چې نانو CeO2 د کتلست، کتلست کیریر یا اضافه کونکي، فعال اجزا، او جذبونکي په توګه کاروي.

1. د نانومیټر د چمتو کولو طریقهسیریم آکسایډ

اوس مهال، د نانو سیریا لپاره د چمتو کولو عام میتودونه په عمده توګه کیمیاوي میتود او فزیکي میتود شامل دي. د مختلف کیمیاوي میتودونو له مخې ، کیمیاوي میتودونه د باران میتود ، هایدروترمل میتود ، سولوترمل میتود ، سول جیل میتود ، مایکرو ایمولشن میتود او الکترودپوزیشن میتود باندې ویشل کیدی شي؛ فزیکي میتود په عمده توګه د پیسولو میتود دی.

 
1.1 د مینځلو طریقه

د نانو سیریا چمتو کولو لپاره د پیس کولو طریقه عموما د شګو پیس کولو څخه کار اخلي، کوم چې د ټیټ لګښت، د چاپیریال دوستۍ، د چټک پروسس سرعت، او د قوي پروسس وړتیا ګټې لري. دا اوس مهال د نانو سیریا صنعت کې د پروسس کولو خورا مهم میتود دی. د مثال په توګه ، د نانو سیریم آکسایډ پالش کولو پوډر چمتو کول عموما د کیلسینیشن او شګو پیس کولو ترکیب غوره کوي ، او د سیریم پراساس د ډینټریشن کتلستونو خام مواد هم دمخه درملنې لپاره مخلوط کیږي یا د شګو پیسولو په کارولو سره د کلسینیشن وروسته درملنه کیږي. د مختلفو ذرو اندازه د شګو پیس کولو مالا تناسب په کارولو سره، د D50 سره نانو سیریا له لسګونو څخه تر سلګونو نانومیټرو پورې د سمون له لارې ترلاسه کیدی شي.

 
1.2 د باران کولو طریقه

د باران میتود د باران، جلا کولو، مینځلو، مینځلو، وچولو، او په مناسبو محلولونو کې د حل شوي خامو موادو محاسبه کولو له لارې د جامد پوډر چمتو کولو میتود ته اشاره کوي. د اورښت میتود په پراخه کچه د نادر ځمکې او ډوپ شوي نانوومیټریالونو په چمتو کولو کې کارول کیږي ، د ګټې لکه د چمتو کولو ساده پروسې ، لوړ موثریت او ټیټ لګښت سره. دا په صنعت کې د نانو سیریا او د هغې مرکب موادو چمتو کولو لپاره یو عام کارول شوی میتود دی. دا طریقه کولی شي د باران د تودوخې، د موادو غلظت، pH ارزښت، د اورښت سرعت، د حرکت سرعت، ټیمپلیټ، او داسې نور په بدلولو سره د مختلف مورفولوژي او ذرو اندازه سره نانو سیریا چمتو کړي. عام میتودونه د امونیا څخه د سیریم آئنونو په باران باندې تکیه کوي چې د یوریا تخریب لخوا رامینځته کیږي. او د نانو سیریا مایکروسفیرونو چمتو کول د سیټریټ آئنونو لخوا کنټرول کیږي. په بدیل سره، د سیریم آئنونه د OH لخوا تیریږي - د سوډیم سیټریټ د هایدرولیسس څخه تولید شوي، او بیا د نانو سیریا مایکروسفیرونو په څیر فلیک چمتو کولو لپاره انکیوب شوي او کیلسین شوي.

 
1.3 د هایدروترمل او محلول تودوخې میتودونه

دا دوه میتودونه په تړل شوي سیسټم کې په حساس تودوخې کې د لوړې تودوخې او لوړ فشار عکس العمل لخوا د محصولاتو چمتو کولو میتود ته اشاره کوي. کله چې د عکس العمل محلول اوبه وي، دا د هایدروترمل میتود په نوم یادیږي. په ورته ډول، کله چې د تعامل محلول یو عضوي محلول وي، دا د سولووترمل میتود په نوم یادیږي. ترکیب شوي نانو ذرات لوړ پاکوالی، ښه توزیع او یونیفورم ذرات لري، په ځانګړې توګه د نانو پوډر د مختلف شکلونو سره یا ځانګړي کرسټال مخونه لري. سیریم کلورایډ په تشو اوبو کې منحل کړئ، د سوډیم هایدروکسایډ محلول مخلوط او اضافه کړئ. هایدروترمل په 170 ℃ کې د 12 ساعتونو لپاره عکس العمل وکړئ ترڅو د (111) او (110) کریسټال الوتکو سره د سیریم آکسایډ نانوروډ چمتو کړئ. د عکس العمل شرایطو په تنظیم کولو سره ، په افشا شوي کرسټال الوتکو کې د (110) کرسټال الوتکو تناسب کولی شي د دوی کتلیتیک فعالیت نور هم لوړ کړي. د تعامل محلول او سطحي لیګانډونو تنظیم کول هم کولی شي د ځانګړي هایدروفیلیسیت یا لیپوفیلیسیټي سره د نانو سیریا ذرات تولید کړي. د مثال په توګه، د اوبو مرحلې ته د اسټیټ ایونونو اضافه کول کولی شي په اوبو کې د مونوډیسپرس هایدروفیلیک سیریم آکسایډ نانو ذرات چمتو کړي. د غیر قطبي محلول په ټاکلو او د عکس العمل په جریان کې د لیګنډ په توګه د oleic اسید معرفي کولو سره، monodisperse lipophilic ceria nanoparticles په غیر قطبي عضوي محلولونو کې چمتو کیدی شي. (شکل 1 وګورئ)

شکل 1 Monodisperse کروی نانو سیریا او د راډ په شکل نانو سیریا

1.4 د سول جیل طریقه

د سول جیل میتود یو میتود دی چې ځینې یا څو مرکبات د مخکیني په توګه کاروي، کیمیاوي تعاملات ترسره کوي لکه د مایع په مرحله کې هایدرولیسز د سول جوړیدو لپاره، او بیا د عمر وروسته جیل جوړوي، او په پای کې د الټرافین پوډر چمتو کولو لپاره وچ او کیلکین کوي. دا طریقه په ځانګړي ډول د ډیری منحل شوي څو اجزاو نانو سیریا مرکب نانوومیټریالونو چمتو کولو لپاره مناسبه ده، لکه سیریم اوسپنه، سیریم ټایټانیوم، سیریم زرکونیم او نور مرکب نانو آکسایډونه، چې په ډیری راپورونو کې راپور شوي.

 
1.5 نورې لارې

د پورتنیو میتودونو سربیره، د مایکرو لوشن میتود، د مایکروویو ترکیب میتود، د الکترودپوزیشن میتود، د پلازما د شعاع احتراق میتود، د ion-تبادلې جھلی الکترولیسس میتود او ډیری نورې میتودونه هم شتون لري. دا میتودونه د نانو سیریا د څیړنې او پلي کولو لپاره خورا اهمیت لري.

 
د اوبو په درملنه کې د 2-نانومیټر سیریم اکسایډ کارول

سیریم د ځمکې د نادرو عناصرو په مینځ کې ترټولو بډایه عنصر دی ، د ټیټ نرخونو او پراخه غوښتنلیکونو سره. د نانومیټر سیریا او د هغې مرکبات د اوبو د درملنې په برخه کې د دوی د لوړې ځانګړې سطحې ساحې، لوړ کتلایټیک فعالیت او غوره ساختماني ثبات له امله ډیر پام ځانته راجلب کړی دی.

 
2.1 د غوښتنلیکنانو سیریم آکسایډد جذب میتود لخوا د اوبو درملنه کې

په وروستیو کلونو کې، د صنعتونو لکه د الکترونیکي صنعت په پراختیا سره، د فاضله اوبو لوی مقدار چې ککړونکي لري لکه د درنو فلزاتو او فلورین ایونونو څخه خارج شوي. حتی په ټریس غلظت کې، دا کولی شي د اوبو ژوندی موجوداتو او د انسان د ژوند چاپیریال ته د پام وړ زیان ورسوي. په عام ډول کارول شوي میتودونه د اکسیډیشن، فلوټیشن، ریورس اوسموسس، جذب، نانو فلټریشن، بایوسورپشن او نور شامل دي. د دوی په منځ کې، د جذب ټیکنالوژي اکثرا د ساده عملیات، ټیټ لګښت، او د درملنې لوړ موثریت له امله منل کیږي. د نانو CeO2 مواد د سطحې لوړ مشخص ساحه او د سطحې لوړ فعالیت د جذبونکي په توګه لري، او د ناورین نانو CeO2 او د هغې مرکب موادو ترکیب په اړه ډیری راپورونه شتون لري چې د مختلفو مورفولوژیو سره د اوبو څخه زیان رسونکي ایونونه جذب او لرې کوي.

څیړنې ښودلې چې نانو سیریا په کمزورو تیزابي شرایطو کې په اوبو کې د F - لپاره قوي جذب ظرفیت لري. په هغه محلول کې چې د F - 100mg/L او pH=5-6 ابتدايي غلظت سره، د F - د جذب ظرفیت 23mg/g دی، او د F - د لرې کولو کچه 85.6٪ ده. وروسته له دې چې دا په پولی کریلیک اسید رال بال کې بار کړئ (د بارولو اندازه: 0.25g/g)، د F - د لرې کولو وړتیا 99٪ ته رسیدلی شي کله چې د 100mg/L مساوي حجم F - آبي محلول درملنه وکړي؛ کله چې د حجم 120 ځله پروسس کول، د 90٪ څخه ډیر F - لرې کیدی شي. کله چې د فاسفیت او آیوډیټ جذبولو لپاره کارول کیږي، د جذب ظرفیت کولی شي د اړوند غوره جذب حالت لاندې 100mg/g ته ورسیږي. کارول شوي مواد د ساده desorption او بې طرفه کولو درملنې وروسته بیا کارول کیدی شي، کوم چې لوړ اقتصادي ګټې لري.

د زهرجن درنو فلزاتو جذب او درملنې په اړه ډیری مطالعات شتون لري لکه آرسینیک، کرومیم، کیډیم، او لیډ د نانو سیریا او د هغې مرکب موادو په کارولو سره. غوره جذب pH د درنو فلزاتو آئنونو لپاره د مختلف والینس حالتونو سره توپیر لري. د مثال په توګه، ضعیف الکلین حالت د بې طرفه تعصب سره د As (III) لپاره غوره جذب حالت لري، پداسې حال کې چې د As (V) لپاره د جذب غوره حالت په ضعیف تیزابي شرایطو کې ترلاسه کیږي چیرې چې د جذب ظرفیت د 110mg/g څخه پورته کیدی شي دواړه لاندې. شرایط په ټولیز ډول، د نانو سیریا او د دې مرکب موادو مطلوب ترکیب کولی شي د پراخه pH حد کې د مختلف درنو فلزاتو آئنونو لپاره لوړ جذب او لرې کولو نرخونه ترلاسه کړي.

له بلې خوا، د سیریم اکسایډ پر بنسټ نانو مواد هم په فاضله اوبو کې د عضوي موادو جذبولو کې د پام وړ فعالیت لري، لکه تیزاب نارنجي، روډامین B، کانګو ریډ، او داسې نور. د بیلګې په توګه، په موجوده راپور شویو قضیو کې، د نانو سیریا پورس ساحې د الکترو کیمیکل میتودونو لخوا چمتو شوي. د عضوي رنګونو په لرې کولو کې د جذب ظرفیت، په ځانګړې توګه د کانګو ریډ لرې کولو کې، په 60 دقیقو کې د 942.7mg/g د جذب ظرفیت سره.

 
2.2 د اکسیډیشن پرمختللې پروسې کې د نانو سیریا کارول

د اکسیډیشن پرمختللی پروسه (د لنډ لپاره AOPs) وړاندیز شوی ترڅو د انهایډروس درملنې موجوده سیسټم ته وده ورکړي. د اکسیډیشن پرمختللی پروسه، چې د ژور اکسیډیشن ټیکنالوژۍ په نوم هم پیژندل کیږي، د هایدروکسیل رادیکال (·OH)، سوپر اکسایډ رادیکال (·O2 -)، واحد اکسیجن او نور د قوي اکسیډیشن وړتیا سره د تولید ځانګړتیا ده. د لوړې تودوخې او فشار د عکس العمل شرایطو لاندې ، بریښنا ، غږ ، د ر lightا شعاع ، کتلست او نور. د آزاد رادیکالونو او عکس العمل شرایطو رامینځته کولو مختلف لارو له مخې ، دوی په فوتو کیمیکل اکسیډریشن ، کتلیټیک لوند اکسیډریشن ، د سون کیمیا اکسایډیشن ، اوزون ویشل کیدی شي. اکسیډیشن، الیکټرو کیمیکل اکسیډیشن، د فینټون اکسیډیشن، او داسې نور (شکل 2 وګورئ).

شکل 2 طبقه بندي او ټیکنالوژي د پرمختللي اکسیډیشن پروسې ترکیب

نانو سیریایو متضاد کتلست دی چې معمولا د پرمختللي اکسیډریشن پروسې کې کارول کیږي. د Ce3+ او Ce4+ تر منځ د چټک بدلون او د اکسیجن د جذب او خوشې کیدو د چټک اکسیډریشن کمولو اغیزې له امله، نانو سیریا ښه کتلایټیک وړتیا لري. کله چې د کتلست پروموټر په توګه کارول کیږي، دا کولی شي په اغیزمنه توګه د کتلاټیک وړتیا او ثبات ته وده ورکړي. کله چې نانو سیریا او د هغې مرکب مواد د کتلست په توګه کارول کیږي، د کتلاټیک ملکیتونه د مورفولوژي، د ذراتو اندازه، او د افشا شوي کرسټال الوتکو سره خورا توپیر لري، کوم چې کلیدي فکتورونه دي چې د دوی فعالیت او غوښتنلیک اغیزه کوي. په عمومي توګه داسې انګیرل کیږي چې د ذرات کوچنۍ او د ځانګړي سطحې ساحه لویه وي، په هماغه اندازه فعال سایټ، او د کتلیتیک وړتیا پیاوړې وي. د افشا شوي کرسټال سطح کاتالټیک وړتیا، له قوي څخه تر ضعیف پورې، د (100) کرسټال سطح> (110) کرسټال سطح> (111) کرسټال سطح په ترتیب کې دی، او ورته ثبات مخالف دی.

سیریم آکسایډ یو سیمی کنډکټر مواد دی. کله چې نانومیټر سیریم آکسایډ د فوټونونو لخوا د بډ ګیپ څخه لوړ انرژي سره شعاع کیږي، د والینس بانډ الکترونونه په زړه پوري کیږي، او د لیږد بیا ترکیب چلند واقع کیږي. دا چلند به د Ce3+ او Ce4+ د تبادلې نرخ ته وده ورکړي، چې په پایله کې د نانو سیریا قوي فوټوکاټلیټیک فعالیت دی. Photocatalysis کولی شي د ثانوي ککړتیا پرته د عضوي موادو مستقیم تخریب ترلاسه کړي، نو د دې غوښتنلیک په AOPs کې د نانو سیریا په ساحه کې ترټولو مطالعه شوې ټیکنالوژي ده. په اوس وخت کې، اصلي تمرکز د ایزو رنګونو، فینول، کلوروبینزین، او د درملو فاضله اوبو د کتلستونو په کارولو سره د مختلف مورفولوژیو او مرکب ترکیبونو د کتلایټیک تخریب درملنه ده. د راپور له مخې، د مطلوب کتلست ترکیب میتود او کتلیتیک ماډل شرایطو لاندې، د دې موادو د تخریب ظرفیت په عمومي توګه له 80٪ څخه ډیر کیدی شي، او د ټول عضوي کاربن (TOC) د لرې کولو ظرفیت 40٪ څخه ډیر شي.

د عضوي ککړتیاو لکه اوزون او هایدروجن پیرو اکسایډ د تخریب لپاره د نانو سیریم آکسایډ کتلسیس بله پراخه مطالعه شوې ټیکنالوژي ده. د فوتوکاتالیسس په څیر، دا د نانو سیریا وړتیا باندې هم تمرکز کوي چې د مختلف مورفولوژیو یا کریسټال الوتکو او مختلف سیریم پراساس مرکب کتلیتیک اکسیډنټونو سره د عضوي ککړتیاو اکسیډیز او تخریب کولو لپاره. په داسې تعاملاتو کې، کتلستونه کولی شي د اوزون یا هایدروجن پیرو اکساید څخه د ډیرو فعالو رادیکالونو تولید رامینځته کړي، کوم چې په عضوي ککړونکو باندې برید کوي او د اکسیډیټیو تخریب وړتیا ډیر اغیزمن کوي. په عکس العمل کې د اکسیډینټ معرفي کولو له امله ، د عضوي مرکباتو لرې کولو وړتیا خورا لوړه شوې. په ډیری عکس العملونو کې، د هدف مادې د لرې کولو وروستی نرخ کولی شي 100٪ ته ورسیږي، او د TOC د لرې کولو کچه هم لوړه ده.

د الکتروکاتالیټیک پرمختللي اکسیډیشن میتود کې ، د انود موادو ملکیتونه د لوړ اکسیجن تحول سره ډیر احتمال د عضوي ککړتیاو درملنې لپاره د الیکٹروکاټلیټیک پرمختللي اکسیډریشن میتود انتخاب ټاکي. کیتوډ مواد یو مهم فاکتور دی چې د H2O2 تولید ټاکي، او د H2O2 تولید د عضوي ککړتیاو درملنې لپاره د الکتروکاتیلیټیک پرمختللي اکسیډیشن میتود موثریت ټاکي. د نانو سیریا په کارولو سره د الیکټروډ موادو ترمیم مطالعه په کور دننه او نړیواله کچه پراخه پاملرنه ترلاسه کړې. څیړونکي په عمده ډول د نانو سیریم آکسایډ او د هغې مرکب مواد د مختلف کیمیاوي میتودونو له لارې معرفي کوي ترڅو مختلف الیکٹروډ توکي تعدیل کړي ، د دوی الیکټرو کیمیکل فعالیت ښه کړي ، او پدې توګه د الیکټوټالیټیک فعالیت او د وروستي لرې کولو کچه لوړه کړي.

مایکروویو او الټراساؤنډ اکثرا د پورتنۍ کتلیتیک ماډلونو لپاره مهم معاون اقدامات دي. د مثال په توګه د الټراسونیک مرستې اخیستل، په هر ثانیه کې د 25kHz څخه لوړ فریکونسۍ سره د کمپن غږ څپې کارول، په ملیونونو خورا کوچني بلبلونه د ځانګړي ډیزاین شوي پاکولو اجنټ سره جوړ شوي محلول کې رامینځته کیږي. دا کوچني بلبلونه ، د ګړندي فشار او توسعې په جریان کې ، په دوامداره توګه د بلبل انفلاسیون تولیدوي ، موادو ته اجازه ورکوي چې ژر تر ژره د کتلست په سطحه تبادله او توزیع کړي ، ډیری وختونه د کتلیټیک موثریت ته وده ورکوي.

 
3 پایله

نانو سیریا او د هغې مرکب مواد کولی شي په مؤثره توګه په اوبو کې د آیونونو او عضوي ککړونکو درملنه وکړي، او د اوبو د درملنې په راتلونکو برخو کې د کار کولو مهم ظرفیت لري. په هرصورت، ډیری څیړنې لاهم د لابراتوار په مرحله کې دي، او په راتلونکي کې د اوبو د درملنې په برخه کې د ګړندۍ غوښتنلیک ترلاسه کولو لپاره، لاندې مسلې لاهم په چټکۍ سره حل کولو ته اړتیا لري:

(1) د نانو نسبتا لوړ چمتو کولو لګښتCeO2پر بنسټ مواد د اوبو د درملنې په برخه کې د دوی ډیری غوښتنلیکونو کې یو مهم فکتور پاتې دی، کوم چې لاهم د لابراتوار څیړنې مرحله کې دي. د ټیټ لګښت، ساده او اغیزمن چمتو کولو میتودونو سپړنه چې کولی شي د نانو CeO2 پر بنسټ موادو مورفولوژي او اندازه تنظیم کړي لاهم د څیړنې تمرکز دی.

(2) د نانو CeO2 پراساس موادو د کوچنۍ ذرې اندازې له امله ، د کارولو وروسته د ریسایکل کولو او بیا تولید مسلې هم مهم فاکتورونه دي چې د دوی غوښتنلیک محدودوي. د رال موادو یا مقناطیسي موادو سره د دې ترکیب به د دې موادو چمتو کولو او ریسایکل کولو ټیکنالوژۍ لپاره د څیړنې کلیدي لارښود وي.

(3) د نانو CeO2 پراساس د اوبو درملنې ټیکنالوژۍ او دودیز فاضله اوبو درملنې ټیکنالوژۍ ترمینځ د ګډې پروسې پراختیا به د اوبو درملنې په ډګر کې د نانو CeO2 پراساس مادي کتلیتیک ټیکنالوژۍ پلي کولو ته وده ورکړي.

(4) د نانو CeO2 پر بنسټ د موادو د زهرجنیت په اړه لاهم محدوده څیړنه شتون لري، او د دوی چاپیریال چلند او د اوبو د درملنې سیسټمونو کې د زهرجن میکانیزم تر اوسه نه دی ټاکل شوی. د فاضله اوبو د درملنې اصلي پروسه اکثرا د ډیری ککړتیاو سره یوځای شتون لري، او په ګډه موجود ککړونکي به یو له بل سره اړیکه ونیسي، په دې توګه د سطحې ځانګړتیاوې او د نانو موادو احتمالي زهرجنیت بدلوي. له همدې امله، د اړوندو اړخونو په اړه د لا زیاتو څیړنو ترسره کولو ته بیړنۍ اړتیا ده.