Исследование по синтезу и модификацииНаноматериалы оксида церия
Синтезцерийные наноматериалывключает осаждение, соосаждение, гидротермальный, механический синтез, синтез горением, золь-гель, микролосьон и пиролиз, среди которых основными методами синтеза являются осаждение и гидротермальный. Гидротермальный метод считается самым простым, экономичным и без добавок. Основная задача гидротермального метода — контроль наноразмерной морфологии, которая требует тщательной корректировки для контроля ее характеристик.
Модификацияцерийможно улучшить несколькими методами: (1) легирование ионами других металлов с более низкой ценой или меньшими размерами в решетке церия. Этот метод позволяет не только улучшить характеристики используемых оксидов металлов, но и сформировать новые стабильные материалы с новыми физическими и химическими свойствами. (2) Диспергируйте церий или его легированные аналоги на подходящих материалах-носителях, таких как активированный уголь, графен и т. д.Оксид цериятакже может служить носителем для диспергирования металлов, таких как золото, платина и палладий. При модификации материалов на основе диоксида церия в основном используются переходные металлы, редкие щелочно-щелочноземельные металлы, редкоземельные металлы и драгоценные металлы, которые обладают лучшей активностью и термической стабильностью.
Применениеоксид церияи композитные катализаторы
1. Применение различных морфологий церия.
Лаура и др. сообщили об определении трех типов фазовых диаграмм морфологии церия, которые связывают влияние концентрации щелочи и температуры гидротермальной обработки с конечным результатом.СеО2морфология наноструктур. Результаты показывают, что каталитическая активность напрямую связана с соотношением Ce3+/Ce4+ и концентрацией поверхностных кислородных вакансий. Вэй и др. синтезированы три Pt/СеО2катализаторы с различной морфологией носителей (стержнеобразные (СеО2-R), кубический (СеО2-С) и октаэдрические (СеО2-O), которые особенно подходят для низкотемпературного каталитического окисления C2H4. Биан и др. подготовил сериюНаноматериалы CeO2со стержнеобразной, кубической, зернистой и октаэдрической морфологией и обнаружили, что катализаторы, нанесенные наНаночастицы CeO2(5Ni/NP) продемонстрировали гораздо более высокую каталитическую активность и лучшую стабильность, чем катализаторы с другими формамиСеО2поддерживать.
2.Каталитическая деградация загрязняющих веществ в воде.
Оксид цериябыл признан эффективным катализатором озонового окисления для удаления некоторых органических соединений. Сяо и др. обнаружили, что наночастицы Pt находятся в тесном контакте сСеО2на поверхности катализатора и подвергаются сильным взаимодействиям, тем самым улучшая активность разложения озона и производя больше активных форм кислорода, которые способствуют окислению толуола. Чжан Ланьхэ и другие готовили допингСеО2/Al2O3 катализаторы. Легированные оксиды металлов обеспечивают реакционное пространство для реакции между органическими соединениями и O3, что приводит к более высокой каталитической эффективностиСеО2/Al2O3 и увеличение количества активных центров на поверхности катализатора
Поэтому многие исследования показали, чтооксид церияКомпозитные катализаторы могут не только усиливать разложение стойких органических микрозагрязнителей в области каталитической озоновой очистки сточных вод, но также оказывать ингибирующее воздействие на броматы, образующиеся в ходе озонового каталитического процесса. Они имеют широкие перспективы применения в озоновой очистке воды.
3. Каталитическая деградация летучих органических соединений.
СеО2, как типичный оксид редкоземельных элементов, был изучен в многофазном катализе из-за его высокой способности аккумулировать кислород.
Ван и др. синтезировали сложный оксид Ce Mn со стержнеобразной морфологией (молярное соотношение Ce/Mn 3:7) гидротермальным методом. Ионы Mn были легированы вСеО2каркас для замены Ce, тем самым увеличивая концентрацию кислородных вакансий. По мере замещения Ce4+ ионами Mn образуется больше кислородных вакансий, что и является причиной его более высокой активности. Ду и др. синтезировали оксидные катализаторы Mn Ce, используя новый метод, сочетающий окислительно-восстановительное осаждение и гидротермальные методы. Они обнаружили, что соотношение марганца ицерийсыграл решающую роль в формировании катализатора и существенно повлиял на его работоспособность и каталитическую активность.Церийв марганцеоксид церияиграет решающую роль в адсорбции толуола, а марганец, как было показано, играет решающую роль в окислении толуола. Координация между марганцем и церием улучшает процесс каталитической реакции.
4.Фотокатализатор
Сан и др. успешно получен Ce Pr Fe-0@C методом соосаждения. Конкретный механизм заключается в том, что количество легирования Pr, Fe и C играет важную роль в фотокаталитической активности. Введение соответствующего количества Pr, Fe и C вСеО2может значительно улучшить фотокаталитическую эффективность полученного образца, поскольку он обладает лучшей адсорбцией загрязняющих веществ, более эффективным поглощением видимого света, более высокой скоростью образования углеродных полос и большим количеством кислородных вакансий. Повышенная фотокаталитическая активностьСеО2Нанокомпозиты -GO, полученные Ganesan et al. Это связано с увеличенной площадью поверхности, интенсивностью поглощения, узкой запрещенной зоной и эффектами поверхностного фотоответа. Лю и др. обнаружили, что композитный катализатор Ce/CoWO4 является высокоэффективным фотокатализатором с потенциальной прикладной ценностью. Петрович и др. готовыйСеО2катализаторы методом электроосаждения на постоянном токе и модифицировали их нетепловой коронной плазмой, пульсирующей при атмосферном давлении. Как модифицированные плазмой, так и немодифицированные материалы демонстрируют хорошую каталитическую способность как в процессах плазменного, так и фотокаталитического разложения.
Заключение
В данной статье рассматривается влияние методов синтезаоксид церияна морфологию частиц, роль морфологии на поверхностных свойствах и каталитическую активность, а также синергетический эффект и применение междуоксид церияи легирующие добавки и носители. Хотя катализаторы на основе оксида церия широко изучались и применялись в области катализа и добились значительного прогресса в решении экологических проблем, таких как очистка воды, все еще остается много практических проблем, таких как неясныеоксид церияморфология и механизм загрузки катализаторов, нанесенных на церий. Необходимы дальнейшие исследования метода синтеза катализаторов, усиления синергетического эффекта между компонентами и изучения каталитического механизма различных нагрузок.
Автор журнала
Шаньдунская керамика 2023, выпуск 2: 64-73
Авторы: Чжоу Бинь, Ван Пэн, Мэн Фаньпэн и др.
Время публикации: 29 ноября 2023 г.