Nghiên cứu tổng hợp và biến tínhVật liệu nano oxit xeri
Sự tổng hợp củavật liệu nano ceriabao gồm kết tủa, đồng kết tủa, thủy nhiệt, tổng hợp cơ học, tổng hợp đốt cháy, sol gel, micro lotion và nhiệt phân, trong đó các phương pháp tổng hợp chính là kết tủa và thủy nhiệt. Phương pháp thủy nhiệt được coi là phương pháp đơn giản nhất, tiết kiệm nhất và không có chất phụ gia. Thách thức chính của phương pháp thủy nhiệt là kiểm soát hình thái ở cấp độ nano, đòi hỏi phải điều chỉnh cẩn thận để kiểm soát các đặc tính của nó.
Việc sửa đổiceriacó thể được tăng cường thông qua một số phương pháp: (1) pha tạp các ion kim loại khác với giá thấp hơn hoặc kích thước nhỏ hơn trong mạng ceria. Phương pháp này không chỉ có thể cải thiện hiệu suất của các oxit kim loại có liên quan mà còn tạo ra các vật liệu ổn định mới với các tính chất vật lý và hóa học mới. (2) Phân tán ceria hoặc các chất tương tự đã được pha tạp của nó vào các vật liệu mang phù hợp, chẳng hạn như than hoạt tính, graphene, v.v.Xeri oxitcũng có thể đóng vai trò là chất mang để phân tán các kim loại như vàng, bạch kim và palladium. Việc sửa đổi vật liệu dựa trên xeri dioxide chủ yếu sử dụng kim loại chuyển tiếp, kim loại kiềm/kiềm đất hiếm, kim loại đất hiếm và kim loại quý, có hoạt tính tốt hơn và ổn định nhiệt.
Ứng dụng củaxeri oxitvà chất xúc tác tổng hợp
1, Việc áp dụng các hình thái khác nhau của ceria
Laura và cộng sự. báo cáo việc xác định ba loại sơ đồ pha hình thái ceria, liên quan đến ảnh hưởng của nồng độ kiềm và nhiệt độ xử lý thủy nhiệt đến kết quả cuối cùngCeO2hình thái cấu trúc nano. Kết quả chỉ ra rằng hoạt tính xúc tác có liên quan trực tiếp đến tỷ lệ Ce3+/Ce4+ và nồng độ chỗ khuyết oxy bề mặt. Wei và cộng sự. tổng hợp được ba Pt/CeO2chất xúc tác có hình thái chất mang khác nhau (như hình que (CeO2-R), khối (CeO2-C) và bát diện (CeO2-O), đặc biệt thích hợp cho quá trình oxy hóa xúc tác ở nhiệt độ thấp C2H4. Bian và cộng sự. đã chuẩn bị một loạtvật liệu nano CeO2với hình thái hình que, hình khối, dạng hạt và hình bát diện, và phát hiện ra rằng các chất xúc tác được nạp vàohạt nano CeO2(5Ni/NP) thể hiện hoạt tính xúc tác cao hơn nhiều và độ ổn định tốt hơn so với các chất xúc tác có dạng khác.CeO2ủng hộ.
2. Xúc tác phân hủy các chất ô nhiễm trong nước
Xeri oxitđã được công nhận là chất xúc tác oxy hóa ozone hiệu quả để loại bỏ các hợp chất hữu cơ được chọn. Xiao và cộng sự. phát hiện ra rằng các hạt nano Pt tiếp xúc gần gũi vớiCeO2trên bề mặt chất xúc tác và trải qua các tương tác mạnh, từ đó cải thiện hoạt động phân hủy ozone và tạo ra nhiều loại oxy hoạt động hơn, góp phần vào quá trình oxy hóa toluene. Zhang Lanhe và những người khác đã chuẩn bị pha tạp chấtCeO2chất xúc tác /Al2O3. Oxit kim loại pha tạp cung cấp không gian phản ứng cho phản ứng giữa các hợp chất hữu cơ và O3, dẫn đến hiệu suất xúc tác cao hơnCeO2/Al2O3 và sự tăng số tâm hoạt động trên bề mặt xúc tác
Vì vậy, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằngxeri oxitChất xúc tác tổng hợp không chỉ có thể tăng cường sự phân hủy các chất ô nhiễm vi mô hữu cơ khó phân hủy trong lĩnh vực xử lý nước thải bằng ozone bằng xúc tác mà còn có tác dụng ức chế bromat được tạo ra trong quá trình xúc tác ozone. Chúng có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước bằng ozone.
3, Xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
CeO2, như một oxit đất hiếm điển hình, đã được nghiên cứu trong xúc tác đa pha do khả năng lưu trữ oxy cao.
Vương và cộng sự. đã tổng hợp oxit hỗn hợp Ce Mn có hình thái hình que (tỷ lệ mol Ce/Mn là 3:7) bằng phương pháp thủy nhiệt. Ion Mn được pha tạp vàoCeO2khung để thay thế Ce, từ đó làm tăng nồng độ chỗ trống oxy. Khi Ce4+ được thay thế bằng ion Mn, nhiều chỗ trống oxy được hình thành, đó là lý do khiến nó có hoạt tính cao hơn. Du và cộng sự. tổng hợp xúc tác oxit Mn Ce bằng phương pháp mới kết hợp kết tủa oxi hóa khử và phương pháp thủy nhiệt. Họ phát hiện ra rằng tỷ lệ mangan vàxeriđóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành chất xúc tác và ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và hoạt động xúc tác của nó.Xeritrong manganxeri oxitđóng một vai trò quan trọng trong việc hấp phụ toluene, và mangan đã được chứng minh là đóng một vai trò quan trọng trong quá trình oxy hóa toluene. Sự phối hợp giữa mangan và xeri giúp cải thiện quá trình phản ứng xúc tác.
4. Chất xúc tác quang
Sun và cộng sự. điều chế thành công Ce Pr Fe-0@C bằng phương pháp đồng kết tủa. Cơ chế cụ thể là lượng pha tạp Pr, Fe và C đóng vai trò quan trọng trong hoạt động quang xúc tác. Đưa một lượng Pr, Fe và C thích hợp vàoCeO2có thể cải thiện đáng kể hiệu quả xúc tác quang của mẫu thu được, bởi vì nó có khả năng hấp phụ chất ô nhiễm tốt hơn, hấp thụ ánh sáng khả kiến hiệu quả hơn, tốc độ hình thành dải carbon cao hơn và nhiều chỗ trống oxy hơn. Tăng cường hoạt tính quang xúc tác củaCeO2-GO nanocomposite được điều chế bởi Ganesan et al. được cho là do diện tích bề mặt được tăng cường, cường độ hấp thụ, dải tần hẹp và hiệu ứng phản ứng ánh sáng bề mặt. Lưu và cộng sự. nhận thấy rằng chất xúc tác hỗn hợp Ce/CoWO4 là chất xúc tác quang hiệu quả cao với giá trị ứng dụng tiềm năng. Petrovic và cộng sự. chuẩn bịCeO2chất xúc tác sử dụng phương pháp định vị điện cực dòng không đổi và biến đổi chúng bằng plasma corona xung áp suất khí quyển không chịu nhiệt. Cả vật liệu biến tính và không biến tính trong plasma đều thể hiện khả năng xúc tác tốt trong cả quá trình phân hủy plasma và quang xúc tác.
Phần kết luận
Bài báo này đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp tổng hợpxeri oxitvề hình thái hạt, vai trò của hình thái học đối với tính chất bề mặt và hoạt tính xúc tác, cũng như tác dụng hiệp đồng và ứng dụng giữaxeri oxitvà chất dopant và chất mang. Mặc dù chất xúc tác dựa trên oxit xeri đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xúc tác và đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc giải quyết các vấn đề môi trường như xử lý nước, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề thực tế, chẳng hạn như chưa rõxeri oxithình thái và cơ chế nạp của chất xúc tác được hỗ trợ xeri. Cần nghiên cứu thêm về phương pháp tổng hợp chất xúc tác, tăng cường tác dụng hiệp đồng giữa các thành phần và nghiên cứu cơ chế xúc tác của các tải trọng khác nhau.
Tác giả tạp chí
Gốm sứ Sơn Đông 2023 Số 2: 64-73
Tác giả: Chu Bân, Vương Bằng, Mạnh Phàm Bằng, v.v.
Thời gian đăng: 29-11-2023