CeO2сирәк җир материалларының мөһим компоненты..Әр сүзнеңсирәк җир элементы сериумуникаль тышкы электрон структурасы бар - 4f15d16s2.Аның махсус 4f катламы электроннарны эффектив саклый һәм җибәрә ала, серий ионнарын + 3 валентлы һәм + 4 валентлы хәлдә тота.Шуңа күрә CeO2 материалларында кислород тишекләре күбрәк, һәм кислородны саклау һәм чыгару өчен искиткеч сәләткә ия.Ce (III) һәм Ce (IV) үзара конверсия шулай ук CeO2 материалларын уникаль оксидлаштыру-киметү катализатор мөмкинлекләренә ия.Күпчелек материаллар белән чагыштырганда, нано CeO2, яңа органик булмаган материал буларак, югары өслек мәйданы, кислород саклау һәм чыгару мөмкинлеге, кислород ион үткәрүчәнлеге, редокс җитештерүчәнлеге, һәм югары температурада тиз кислород вакансиясе диффузиясе аркасында киң игътибарга лаек. сәләте.Хәзерге вакытта күп санлы тикшеренүләр һәм бәйләнешле кушымталар бар, нано CeO2 катализатор, катализатор йөртүче яки өстәмәләр, актив компонентлар, adsorbents.
1. Нанометрны әзерләү ысулыкерий оксиды
Хәзерге вакытта нано керия өчен гомуми әзерлек ысулларына химик ысул һәм физик ысул керә.Төрле химик ысуллар буенча химик ысулларны явым-төшем ысулы, гидротермик ысул, солвотермаль ысул, гель ысулы, микроэлемтә ысулы һәм электродепозиция ысулы белән бүлеп була;Физик ысул, нигездә, тарту ысулы.
1.1 Тегермән ысулы
Нано керияне әзерләү өчен тарту ысулы, гадәттә, ком тарту куллана, бу аз чыгымлы, экологик дуслык, тиз эшкәртү тизлеге һәм көчле эшкәртү сәләтенә ия.Хәзерге вакытта ул нано-керия индустриясендә иң мөһим эшкәртү ысулы.Мәсәлән, нано сериум оксиды полировкалау порошогы әзерләү, гадәттә, кальцинация һәм ком тарту комбинациясен кабул итә, һәм серий нигезендәге денитрация катализаторларының чималы шулай ук алдан эшкәртү өчен яки ком тарту ярдәмендә кальцинацияләнгәннән соң эшкәртелә.Төрле кисәкчәләр зурлыгында ком тарттыручы мишәр ставкаларын кулланып, көйләү аша дистәләрчә йөзләгән нанометрга кадәр D50 булган нано керия алырга мөмкин.
1.2 Явым-төшем ысулы
Явым-төшем ысулы каты порошокны явым-төшем, аеру, юу, киптерү һәм тиешле эреткечләрдә эретелгән чималны кальцинацияләү ысулы белән аңлата.Явым-төшем ысулы сирәк җир һәм допедлы наноматериаллар әзерләгәндә киң кулланыла, гади әзерлек процессы, югары эффективлык һәм аз чыгым кебек өстенлекләр белән.Бу нано керияне һәм аның составлы материалларын сәнәгатьтә әзерләү өчен еш кулланыла торган ысул.Бу ысул төрле морфология һәм кисәкчәләр зурлыгы белән нано керияне әзерли ала, явым-төшем температурасын, материаль концентрацияне, рН кыйммәтен, явым-төшем тизлеген, кузгату тизлеген, шаблон һ.б. һәм нано керия микросфераларын әзерләү цитрат ионнары белән идарә ителә.Альтернатив рәвештә, серий ионнары OH белән явым-төшем булырга мөмкин - натрий цитратының гидролизыннан барлыкка килә, аннары инкубацияләнә һәм нано-керия микросфералары кебек плитка әзерләү өчен кальцинацияләнә.
1.3 Гидротермаль һәм солвотермаль ысуллар
Бу ике ысул ябык системада критик температурада югары температурада һәм югары басымлы реакциядә продуктлар әзерләү ысулына карый.Реакция эретүче су булганда, ул гидротермик ысул дип атала.Тиешле рәвештә, реакция эретүче органик эретүче булганда, ул солвотермаль ысул дип атала.Синтезланган нано кисәкчәләре югары чисталыкка, яхшы дисперсиягә һәм бертөрле кисәкчәләргә ия, аеруча төрле морфологияле яки махсус кристалл йөзле нано порошоклары.Серий хлоридын дистилляцияләнгән суда эрегез, натрий гидроксид эремәсен кушыгыз һәм кушыгыз.Гидротермаль реакциядә 170 at 12 сәгать эчендә серий оксиды нанородларын ачыкланган (111) һәм (110) кристалл самолетлар белән әзерләгез.Реакция шартларын көйләп, ачылган кристалл самолетларда (110) кристалл самолетларның өлеше артырга мөмкин, аларның катализатор активлыгын тагын да көчәйтергә.Реакциянең эретүче һәм өслек лигандларын көйләү шулай ук махсус гидрофилит яки липофилика белән нано керия кисәкчәләрен чыгарырга мөмкин.Мәсәлән, су фазасына ацетат ионнары өстәү монодисперс гидрофилик серий оксиды нанопартикларын суда әзерли ала.Поляр булмаган эреткечне сайлап һәм реакция вакытында олей кислотасын лиганд итеп кертеп, полоса булмаган органик эреткечләрдә монодисперс липофилик керия нанопартиклары әзерләнергә мөмкин.(1 нче рәсемне кара)
Рәсем 1 Монодисперс сферик нано керия һәм таяк формасындагы нано керия
1.4 Сол гел ысулы
Сол гель ысулы - кайбер яки берничә кушылмаларны прекурсор буларак куллана торган, сыек фазада гидролиз кебек химик реакцияләр үткәрә торган ысул, аннары картайганнан соң гель ясый, һәм ниһаять, ультрафиналы порошоклар әзерләү өчен киптерә һәм кальцин ясый.Бу ысул аеруча бик күп таралган күп компонентлы нано керия композит наноматериаллар әзерләү өчен бик яраклы, мәсәлән, серий тимер, серий титан, серий цирконий һәм башка композит нано оксидлары, күп докладларда хәбәр ителгән.
1.5 Башка ысуллар
Aboveгарыдагы ысулларга өстәп, шулай ук микро лосьон ысулы, микродулкынлы синтез ысулы, электродепозиция ысулы, плазма ялкынын яндыру ысулы, ион алмашу мембранасы электролиз ысулы һәм башка бик күп ысуллар бар.Бу ысуллар нано-керияне тикшерү һәм куллану өчен зур әһәмияткә ия.
2 нанометрлы серий оксидын су белән эшкәртүдә куллану
Сериум - сирәк җир элементлары арасында иң күп элемент, түбән бәяләр һәм киң куллану.Нанометр керия һәм аның композитлары су эшкәртү өлкәсендә зур игътибарны җәлеп иттеләр, югары өслек мәйданы, югары катализатор активлыгы һәм структур тотрыклылыгы.
2.1Нано Серий ОксидыАдсорбция ысулы белән су белән эшкәртүдә
Соңгы елларда, электроника сәнәгате кебек тармакларның үсеше белән, авыр металл ионнары һәм фтор ионнары кебек пычраткыч матдәләр булган күп күләмдә сулар чыгарылды.Хәтта эз концентрацияләрендә дә ул су организмнарына һәм кеше яшәү мохитенә зур зыян китерергә мөмкин.Гадәттә кулланыла торган ысулларга оксидлашу, флотация, кире осмоз, адсорбция, нанофильтрация, биосорпция һ.б. керә, алар арасында адсорбция технологиясе еш кына гади эшләве, аз бәясе һәм югары дәвалау эффективлыгы аркасында кабул ителә.Nano CeO2 материалларының югары специфик мәйданы һәм адсорбентлар буларак югары өслек активлыгы бар, һәм күзәнәкле нано CeO2 синтезы һәм аның составлы материаллары төрле морфологияләр белән судан зарарлы ионнарны чыгару һәм чыгару турында күп хәбәрләр бар.
Тикшеренүләр күрсәткәнчә, нано керия F өчен көчле adsorbsion куәтенә ия - зәгыйфь кислоталы шартларда суда.Башлангыч концентрацияле F - 100mg / L һәм pH = 5-6 булган эремәдә, F өчен adsorption сыйдырышлыгы - 23мг / г, һәм F чыгару дәрәҗәсе - 85,6%.Аны полиакрил кислотасы резин шарына йөкләгәннән соң (йөкләү күләме: 0,25г / г), F-ны чыгару сәләте - 100mg / L тигез күләмдә F - су эремәсен эшкәрткәндә 99% тан артып китә ала;Тавышның 120 тапкыр эшкәртелгәндә, F-ның 90% тан артыгы чыгарылырга мөмкин.Фосфат һәм йодны сеңдерергә күнеккәндә, адсорбция сыйдырышлыгы тиешле оптималь adsorption халәтендә 100мг / гтан артып китә ала.Кулланылган материалны гади дезорпциядән һәм нейтральләштерүдән соң кулланырга мөмкин, бу югары икътисади файдага ия.
Нано керия һәм аның составлы материалларын кулланып, арсен, хром, кадмий, кургаш кебек агулы авыр металлларны adsorption һәм эшкәртү буенча бик күп тикшеренүләр бар.Оптималь adsorption pH төрле валентлы халәтле авыр металл ионнары өчен үзгәрә.Мисал өчен, нейтраль тискәре зәгыйфь эшкәртү торышы As (III) өчен иң яхшы adsorption халәтенә ия, ә As (V) өчен оптималь adsorption халәте зәгыйфь кислоталы шартларда ирешелә, монда adsorbtion сыйдырышлыгы 110mg / g-тан артып китә ала. шартлары.Гомумән алганда, нано кериянең оптимальләштерелгән синтезы һәм аның составлы материаллары киң pH диапазонында төрле авыр металл ионнары өчен югары adsorbsion һәм чыгару темпларына ирешә ала.
Икенче яктан, церий оксиды нигезендәге наноматериаллар шулай ук органик матдәләрне чистарту суларында, мәсәлән, кислота кызгылт сары, В родамины, Конго кызыл һ.б. кебек зур күрсәткечләргә ия. органик буяуларны бетерүдә adsorption сыйдырышлыгы, аеруча Конго кызылын бетерүдә, 60 минут эчендә 942,7мг / г адсорбция сыйдырышлыгы.
2.2 Алга киткән оксидлаштыру процессында нано керияне куллану
Алга киткән оксидлаштыру процессы (кыскача AOP) булган сусыз эшкәртү системасын камилләштерү тәкъдим ителә.Алга киткән оксидлаштыру процессы, шулай ук тирән оксидлаштыру технологиясе буларак та билгеле, көчле оксидлаштыру сәләте булган гидроксил радикал (· OH), супероксид радикал (· O2 -), бердәнбер кислород һ.б. җитештерү белән аерылып тора.Highгары температураның һәм басымның реакция шартларында, электр, тавыш, якты нурланыш, катализатор һ.б. Ирекле радикаллар һәм реакция шартларын барлыкка китерүнең төрле ысуллары буенча аларны фотохимик оксидлаштыру, катализатор дымлы оксидлаштыру, сонохимия оксидлаштыру, озонга бүләргә мөмкин. оксидлаштыру, электрохимик оксидлаштыру, Фентон оксидлашу һ.б. (рәсемне кара 2).
Рәсем 2 Алга киткән оксидлаштыру процессының классификациясе һәм технология комбинациясе
Nano ceriaАлга киткән оксидлаштыру процессында гадәттә кулланыла торган гетероген катализатор.Ce3 + һәм Ce4 + арасында тиз конверсия һәм кислородны үзләштерү һәм чыгару аркасында китерелгән тиз оксидлаштыру-киметү эффекты аркасында, нано керия яхшы катализатор сәләтенә ия.Катализатор промоутеры буларак кулланылганда, ул шулай ук катализатор сәләтен һәм тотрыклылыгын яхшырта ала.Нано керия һәм аның составлы материаллары катализатор буларак кулланылганда, катализатор үзлекләре морфология, кисәкчәләрнең зурлыгы һәм кристалл самолетлары белән аерылып торалар, бу аларның эшенә һәм кулланылышына тәэсир итүче төп факторлар.Гомумән алганда, кисәкчәләр кечерәк һәм конкрет өслек мәйданы зуррак булса, актив сайт, катализатор сәләте көчлерәк.Ачыкланган кристалл өслегенең катализатор сәләте, көчледән көчсезгә кадәр (100) кристалл өслеге> (110) кристалл өслеге> (111) кристалл өслеге тәртибендә, һәм тиешле тотрыклылык капма-каршы.
Серий оксиды - ярымүткәргеч материал.Нанометр сериум оксиды фотоннар белән тасма аермасыннан югарырак булган нурлар белән нурлангач, валентлык полосасы электроннары дулкынланалар, һәм рекомбинация күчү күзәтелә.Бу тәртип Ce3 + һәм Ce4 + конверсия тизлеген күтәрәчәк, нәтиҗәдә нано-кериянең көчле фотокаталитик активлыгы.Фотокатализ органик матдәләрнең турыдан-туры деградациясенә ирешә ала, шуңа күрә аны куллану AOP-ларда нано-керия өлкәсендә иң өйрәнелгән технология.Хәзерге вакытта төп игътибар азо буяуларны, фенолны, хлоробензолны һәм фармацевтик суларны катализатор деградацияләүгә юнәлтә, төрле морфология һәм композицион композицияле катализаторлар кулланып.Доклад буенча, оптимальләштерелгән катализатор синтез ысулы һәм катализатор модель шартларында, бу матдәләрнең деградация сыйдырышлыгы, гадәттә, 80% тан артып китә ала, һәм гомуми органик углеродның (TOC) чыгару сыйфаты 40% тан артыграк булырга мөмкин.
Озон һәм водород пероксиды кебек органик пычраткыч матдәләрнең деградациясе өчен нано серий оксиды катализы - киң өйрәнелгән технология.Фотокатализга охшаган, ул шулай ук нано кериянең төрле морфология яки кристалл самолетлары һәм төрле серий нигезендәге композит катализатор оксиданнары белән органик пычраткыч матдәләрне оксидлаштыру һәм деградацияләү сәләтенә игътибар итә.Мондый реакцияләрдә катализаторлар озоннан яки водород пероксидыннан күп санлы актив радикаллар барлыкка килүен катализацияли алалар, алар органик пычраткыч матдәләргә һөҗүм итәләр һәм эффектив оксидиатив деградация мөмкинлекләренә ирешәләр.Реакциядә оксидантлар кертү аркасында органик кушылмаларны чыгару сәләте зурайды.Күпчелек реакцияләрдә максатлы матдәнең соңгы чыгару дәрәҗәсе 100% ка якынлашырга яки якынлашырга мөмкин, һәм TOC чыгару дәрәҗәсе дә югарырак.
Электрокаталитик алдынгы оксидлаштыру ысулында, югары кислород эволюциясе артык булган анод материалының үзлекләре органик пычраткыч матдәләрне дәвалау өчен электрокаталитик алдынгы оксидлаштыру ысулының сайлап алуын билгели.Катод материалы H2O2 җитештерүне билгеләүче мөһим фактор, һәм H2O2 җитештерү органик пычраткыч матдәләрне дәвалау өчен электрокаталитик алдынгы оксидлаштыру ысулының эффективлыгын билгели.Нано керия ярдәмендә электрод материалы модификациясен өйрәнү ил эчендә дә, халыкара дәрәҗәдә дә киң игътибарга лаек.Тикшерүчеләр, нигездә, нано серий оксиды һәм аның составлы материалларын төрле химик ысуллар ярдәмендә төрле электрод материалларын үзгәртү, аларның электрохимик активлыгын яхшырту, шулай итеп электрокаталитик активлыкны һәм соңгы чыгару тизлеген арттыру өчен кертәләр.
Микродулкынлы һәм УЗИ югарыдагы катализатор модельләр өчен мөһим ярдәмче чаралар.Ультратавыш ярдәмен мисал итеп алсак, секундына 25 кГц дан артык ешлыктагы тибрәнү тавыш дулкыннарын кулланып, махсус эшләнгән чистарту агенты белән формалашкан чишелештә миллионлаган бик кечкенә күбекләр барлыкка килә.Бу кечкенә күбекләр, тиз кысылу һәм киңәю вакытында, гел күпер импозициясен ясыйлар, материаллар катализатор өслегендә тиз алышынырга һәм таралырга мөмкинлек бирә, еш кына катализатор эффективлыгын яхшырта.
3 Йомгаклау
Нано керия һәм аның составлы материаллары судагы ионнарны һәм органик пычраткыч матдәләрне эффектив эшкәртә ала, һәм киләчәктә су чистарту өлкәләрендә куллану потенциалына ия.Ләкин, күпчелек тикшеренүләр лаборатория стадиясендә, һәм киләчәктә су белән эшкәртүдә тиз куллану өчен, түбәндәге сорауларны әле дә ашыгыч рәвештә чишәргә кирәк:
(1) Нанога чагыштырмача югары әзерлек бәясеCeO2нигезләнгән материаллар лаборатория тикшеренү этабында булган су белән эшкәртүдә куллануның күпчелек өлешендә мөһим фактор булып кала.Нано CeO2 нигезендәге материалларның морфологиясен һәм күләмен көйли алган аз чыгымлы, гади һәм эффектив әзерлек ысулларын барлау әле дә тикшерүнең төп юнәлеше булып тора.
(2) Нано CeO2 нигезендәге материалларның кечкенә кисәкчәләр зурлыгы аркасында, эшкәртүдән соң эшкәртү һәм яңарту проблемалары аларны куллануны чикләүче мөһим факторлар.Аның резин материаллары яки магнит материаллары белән составы аның материал әзерләү һәм эшкәртү технологиясе өчен төп тикшеренү юнәлеше булачак.
(3) Нано CeO2 нигезендә материаль су белән эшкәртү технологиясе һәм канализацияне традицион чистарту технологиясе арасында уртак процессны үстерү нано CeO2 нигезендәге катализатор технологияне су белән эшкәртү өлкәсендә кулланырга ярдәм итәчәк.
(4) Нано CeO2 нигезендәге материалларның токсиклылыгы турында әле дә чикләнгән тикшеренүләр бар, һәм аларның су белән эшкәртү системаларында аларның экологик тәртибе һәм агулану механизмы әлегә билгеләнмәгән.Канализацияне чистарту процессы еш кына күп пычраткыч матдәләрнең бергә яшәвен үз эченә ала, һәм бергә булган пычраткыч матдәләр бер-берсе белән үзара бәйләнештә торырлар, шуның белән наноматериалларның өслек характеристикаларын һәм потенциаль агулыгын үзгәртәчәкләр.Шуңа күрә, аспектлар буенча күбрәк тикшеренүләр үткәрергә кирәк.
Пост вакыты: 22-2023 май