综述:CeO2 基催化剂光催化降解挥发性有机化合物的全面综述

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Journal of Environmental Management 8.0

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  (编辑推荐)本综述系统探讨了CeO2 基催化剂在挥发性有机化合物(VOCs)降解中的研究进展,重点分析了其通过Ce3+ /Ce4+ 氧化还原循环和氧空位调控提升性能的机制,对比了形态修饰、掺杂(金属/非金属)、异质结构建等改性策略,并探讨了湿度、VOCs类型等关键影响因素,为开发高效环境净化技术提供前瞻性指导。

  

Abstract
挥发性有机化合物(VOCs)作为危害性空气污染物,对健康构成显著威胁。尽管二氧化钛(TiO2
)长期主导光催化降解领域,但二氧化铈(CeO2
)凭借独特的Ce3+
/Ce4+
氧化还原行为和丰富氧空位成为新兴替代材料。本综述系统总结了CeO2
基催化剂的改性策略与性能优化路径。

Introduction
VOCs广泛存在于染料、壁纸等工业领域,是光化学烟雾的重要前体。其健康危害包括致癌风险、神经系统损伤等,亟需高效净化技术。传统方法如活性炭吸附存在再生难题,而光催化氧化技术利用TiO2
或CeO2
等催化剂,在光激发下生成活性物种降解VOCs。CeO2
因带隙(3.2 eV)与TiO2
相近但具有更优的氧化还原特性,成为研究热点,但其电荷复合率高、表面活性位点少的缺陷仍需克服。

Mechanism for photocatalytic VOCs oxidation
光催化过程始于催化剂吸收光能产生电子-空穴对,随后通过表面反应生成羟基自由基(·OH)等活性物质氧化VOCs。CeO2
的氧空位可捕获电子抑制复合,而Ce4+
/Ce3+
循环促进·OH生成。

Morphology modification
通过溶胶-凝胶法、水热法等可调控CeO2
纳米结构。一维纳米线比表面积大,三维分级孔结构有利于传质,二者均能提升降解效率。

Factors affecting reaction rates
相对湿度通过竞争吸附影响反应;苯系物比醛类更难降解;低流速延长气固接触时间;紫外光源比可见光更有效。

Conclusions and future outlooks
未来需开发可见光响应材料、优化反应器设计,并关注实际环境中多组分VOCs的协同降解机制。

(注:以上内容严格基于原文缩编,未新增观点或数据)

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