Študija o sintezi in modifikacijiNanomateriali cerijevega oksida
Sintezacerijevih nanomaterialovvključuje obarjanje, koprecipitacijo, hidrotermalno, mehansko sintezo, sintezo z izgorevanjem, sol gel, mikro losjon in pirolizo, med katerimi sta glavni metodi sinteze obarjanje in hidrotermalna. Hidrotermalna metoda velja za najenostavnejšo, najbolj ekonomično in brez dodatkov. Glavni izziv hidrotermalne metode je nadzor morfologije nanometrskega merila, ki zahteva skrbno prilagoditev za nadzor njegovih značilnosti.
Spremembaceriaje mogoče povečati z več metodami: (1) dopiranje drugih kovinskih ionov z nižjimi cenami ali manjšimi velikostmi v cerijevo mrežo. Ta metoda ne more le izboljšati učinkovitosti vpletenih kovinskih oksidov, temveč tudi oblikovati nove stabilne materiale z novimi fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi. (2) Dispergirajte cerij ali njegove dopirane analoge na ustrezne nosilne materiale, kot je aktivno oglje, grafen itd.Cerijev oksidlahko služi tudi kot nosilec za disperzijo kovin, kot so zlato, platina in paladij. Modifikacija materialov na osnovi cerijevega dioksida uporablja predvsem prehodne kovine, redke alkalijske/zemeljskoalkalijske kovine, redke zemeljske kovine in plemenite kovine, ki imajo boljšo aktivnost in toplotno stabilnost.
UporabaCerijev oksidin kompozitni katalizatorji
1, uporaba različnih morfologij ceria
Laura idr. je poročal o določitvi treh tipov cerijevih morfoloških faznih diagramov, ki povezujejo učinke koncentracije alkalij in temperature hidrotermalne obdelave s končnoCeO2morfologija nanostrukture. Rezultati kažejo, da je katalitska aktivnost neposredno povezana z razmerjem Ce3+/Ce4+ in površinsko koncentracijo prostih kisikovih prostorov. Wei et al. sintetiziral tri Pt/CeO2katalizatorji z različnimi morfologijami nosilcev (paličasti (CeO2-R), kubični (CeO2-C) in oktaedrski (CeO2-O), ki so še posebej primerni za nizkotemperaturno katalitično oksidacijo C2H4. Bian et al. pripravili serijoCeO2 nanomaterialis paličasto, kubično, zrnato in oktaedrično morfologijo in ugotovil, da so katalizatorji naloženi nananodelci CeO2(5Ni/NP) so pokazali veliko večjo katalitično aktivnost in boljšo stabilnost kot katalizatorji z drugimi oblikamiCeO2podporo.
2.Katalitska razgradnja onesnaževal v vodi
Cerijev oksidje bil priznan kot učinkovit katalizator oksidacije ozona za odstranjevanje izbranih organskih spojin. Xiao et al. ugotovili, da so nanodelci Pt v tesnem stiku zCeO2na površini katalizatorja in so podvrženi močnim interakcijam, s čimer izboljšajo aktivnost razgradnje ozona in proizvajajo več reaktivnih kisikovih vrst, ki prispevajo k oksidaciji toluena. Zhang Lanhe in drugi so pripravili dopingCeO2/Al2O3 katalizatorji. Dopirani kovinski oksidi zagotavljajo reakcijski prostor za reakcijo med organskimi spojinami in O3, kar ima za posledico večjo katalitično učinkovitostCeO2/Al2O3 in povečanje aktivnih mest na površini katalizatorja
Zato so številne študije pokazale, dacerijev oksidkompozitni katalizatorji lahko ne le povečajo razgradnjo neposlušnih organskih mikro onesnaževal na področju čiščenja odpadne vode s katalitičnim ozonom, ampak imajo tudi zaviralne učinke na bromat, ki nastane med katalitičnim procesom ozona. Imajo široke možnosti uporabe pri čiščenju vode z ozonom.
3, Katalitska razgradnja hlapnih organskih spojin
CeO2, kot tipičen oksid redkih zemelj, so preučevali v večfazni katalizi zaradi njegove visoke zmogljivosti shranjevanja kisika.
Wang et al. s hidrotermalno metodo sintetiziral Ce Mn kompozitni oksid s paličasto morfologijo (molarno razmerje Ce/Mn 3:7). Mn ioni so bili dopirani vCeO2okvir za zamenjavo Ce, s čimer se poveča koncentracija kisikovih prostih mest. Ker se Ce4+ nadomešča z ioni Mn, se tvori več kisikovih prostih mest, kar je razlog za njegovo večjo aktivnost. Du et al. sintetiziral Mn Ce oksidne katalizatorje z uporabo nove metode, ki združuje redoks obarjanje in hidrotermalne metode. Ugotovili, da je razmerje med manganom incerijje igral ključno vlogo pri nastanku katalizatorja in pomembno vplival na njegovo delovanje in katalitično aktivnost.Cerijv manganucerijev oksidima ključno vlogo pri adsorpciji toluena, dokazano pa je, da ima mangan ključno vlogo pri oksidaciji toluena. Usklajevanje med manganom in cerijem izboljša proces katalitične reakcije.
4.Fotokatalizator
Sun et al. uspešno pripravljen Ce Pr Fe-0 @ C z metodo soobarjanja. Poseben mehanizem je, da ima količina dopinga Pr, Fe in C pomembno vlogo pri fotokatalitični aktivnosti. Vnos ustrezne količine Pr, Fe in C vCeO2lahko močno izboljša fotokatalitsko učinkovitost dobljenega vzorca, ker ima boljšo adsorpcijo onesnaževal, učinkovitejšo absorpcijo vidne svetlobe, večjo hitrost tvorbe ogljikovih trakov in več kisikovih prostih mest. Okrepljena fotokatalitska aktivnostCeO2-GO nanokompoziti, ki so jih pripravili Ganesan et al. se pripisuje povečani površini, intenzivnosti absorpcije, ozki pasovi in učinkom površinskega fotoodziva. Liu et al. ugotovili, da je kompozitni katalizator Ce/CoWO4 zelo učinkovit fotokatalizator s potencialno uporabno vrednostjo. Petrovič idr. pripravljenoCeO2katalizatorje z metodo elektrodepozicije s konstantnim tokom in jih modificiral z netoplotno atmosfersko tlačno pulzirajočo koronsko plazmo. Tako plazemsko modificirani kot nemodificirani materiali izkazujejo dobro katalitično sposobnost v plazemskih in fotokatalitskih procesih razgradnje.
Zaključek
Ta članek obravnava vpliv metod sintezecerijev oksido morfologiji delcev, vlogi morfologije na površinske lastnosti in katalitično aktivnost ter sinergistični učinek in uporabo medcerijev oksidin dopanti in nosilci. Čeprav so bili katalizatorji na osnovi cerijevega oksida obsežno raziskani in uporabljeni na področju katalize ter so dosegli pomemben napredek pri reševanju okoljskih problemov, kot je čiščenje vode, je še vedno veliko praktičnih težav, kot je nejasnacerijev oksidmorfologija in mehanizem nalaganja katalizatorjev na osnovi cerija. Potrebne so nadaljnje raziskave o metodi sinteze katalizatorjev, povečanju sinergističnega učinka med komponentami in proučevanju katalitičnega mehanizma različnih obremenitev.
Avtor revije
Shandong Ceramics 2023, številka 2: 64-73
Avtorji: Zhou Bin, Wang Peng, Meng Fanpeng itd
Čas objave: 29. nov. 2023