【Tin tức ngành công nghiệp từ tính lâu dài】Phương pháp chế tạo vật liệu perovskite LaCoO3 và nghiên cứu hiệu quả phân hủy xúc tác đối với nước thải formaldehyde
Giải pháp tự động hóa từ hóa toàn diện
Giải pháp tích hợp sạc từ tính tự động
Formaldehyde (HCHO) là một chất ô nhiễm độc hại hòa tan trong nước, có mặt rộng rãi trong môi trường, chủ yếu phát sinh từ khí thải công nghiệp, sự bay hơi của vật liệu xây dựng và trang trí, cũng như sự giải phóng từ các vật dụng hàng ngày. Hợp chất này có tính gây ung thư và độc tính sinh học mạnh mẽ, không chỉ gây tổn hại nghiêm trọng cho hệ hô hấp và hệ miễn dịch của con người mà còn phá vỡ cân bằng sinh thái của môi trường nước. Do đó, việc phát triển công nghệ loại bỏ formaldehyde hiệu quả có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ sức khỏe con người và duy trì sự ổn định của hệ sinh thái. Các phương pháp phân hủy formaldehyde hiện nay chủ yếu bao gồm công nghệ hấp phụ, phân hủy sinh học và oxy hóa xúc tác, trong đó phương pháp oxy hóa xúc tác đang trở thành hướng nghiên cứu trọng tâm hiện nay do có ưu điểm là phân hủy triệt để và không gây ô nhiễm thứ cấp.
Oxit perovskite (ABO₃) có cấu trúc tinh thể độc đáo, tính dẫn điện điện tử xuất sắc và hoạt tính xúc tác ổn định, đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực xúc tác đa pha như oxy hóa CO, phân hủy hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC) và các ứng dụng khác. LaCoO₃, một vật liệu perovskite điển hình, có khả năng xúc tác oxy hóa tiềm năng nhờ tính điều chỉnh được trạng thái hóa trị của thành phần hoạt tính coban (Co). Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn tương đối ít nghiên cứu về khả năng phân hủy formaldehyde trong nước của LaCoO₃, và cơ chế điều chỉnh hoạt tính xúc tác cũng như quá trình phản ứng của nó vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng.
Dựa trên bối cảnh trên, nghiên cứu này đã sử dụng phương pháp sol-gel để tổng hợp các chất xúc tác LaCoO₃ loại perovskite với các tỷ lệ mol khác nhau giữa lanthanum và coban, đồng thời nghiên cứu hệ thống về khả năng phân hủy xúc tác formaldehyde trong nước ở điều kiện nhiệt độ phòng. Kết hợp với kỹ thuật đặc trưng vật liệu và thí nghiệm dập tắt gốc tự do, nghiên cứu đã làm sáng tỏ cơ chế xúc tác của chất xúc tác này. Kết quả thử nghiệm tính chất xúc tác cho thấy, chất xúc tác LaCoO₃ được chế tạo thể hiện hoạt tính phân hủy formaldehyde tuyệt vời. So với các chất xúc tác không đồng nhất truyền thống (như oxit kim loại chuyển tiếp, chất xúc tác tải kim loại quý, v.v.), thời gian phân hủy hoàn toàn formaldehyde được rút ngắn từ 119 phút xuống 10 phút, hiệu suất phân hủy tăng gấp 12 lần. Trong đó, khi tỷ lệ mol lantan-coban là 1:1, hoạt tính phân hủy của chất xúc tác là tốt nhất, chỉ cần phản ứng trong 10 phút ở nhiệt độ phòng là có thể loại bỏ hoàn toàn formaldehyde trong nước, và sau 3 lần sử dụng lặp lại, tỷ lệ phân hủy vẫn duy trì ở mức trên 95%, cho thấy tính ổn định tốt.
Để làm rõ nguyên nhân nội tại của sự khác biệt về hoạt tính xúc tác, nghiên cứu này đã sử dụng phân tích phổ quang điện tử tia X (XPS) để phân tích trạng thái điện tử bề mặt của các chất xúc tác có tỷ lệ mol lanthanum-cobalt khác nhau. Kết quả cho thấy, khi tỷ lệ mol lanthanum-cobalt tăng lên, hàm lượng tương đối của Co²⁺ trên bề mặt chất xúc tác dần giảm xuống, trong khi hàm lượng Co³⁺ tương ứng tăng lên. Kết hợp với dữ liệu về tính chất xúc tác, có thể thấy rằng hoạt tính phân hủy formaldehyde của chất xúc tác có mối quan hệ tương quan thuận với hàm lượng Co²⁺, cho thấy Co²⁺ là vị trí hoạt tính quan trọng thúc đẩy quá trình oxy hóa phân hủy formaldehyde, tham gia vào phản ứng oxy hóa khử thông qua chu trình hóa trị Co²⁺/Co³⁺, đẩy nhanh quá trình hình thành các chất hoạt tính.
Để xác định các chất hoạt động chính trong quá trình phản ứng, nghiên cứu này đã tiến hành thêm thí nghiệm dập tắt gốc tự do, lần lượt thêm chất dập tắt gốc tự do sulfat (SO₄・⁻) (etanol khan) và chất dập tắt gốc tự do hydroxyl (・OH) (tert-butanol) vào hệ thống phản ứng. Kết quả thí nghiệm cho thấy, việc thêm cả hai chất dập tắt đều ức chế đáng kể hiệu quả phân hủy formaldehyde, trong đó tỷ lệ phân hủy giảm 68% sau khi thêm ethanol khan và giảm 52% sau khi thêm tert-butanol, chứng minh rằng SO₄・⁻ và ・OH là các chất hoạt tính chính trong quá trình phân hủy formaldehyde. Dựa trên kết quả trên, nghiên cứu này đề xuất cơ chế phản ứng phân hủy formaldehyde được xúc tác bởi LaCoO₃ là phản ứng oxy hóa Fenton không đồng nhất: Co²⁺ trên bề mặt chất xúc tác phản ứng với chất oxy hóa trong hệ thống (như oxy hòa tan, hydrogen peroxide, v.v.) để tạo ra SO₄・⁻ và ・OH, sau đó oxy hóa formaldehyde thành CO₂ và H₂O thông qua quá trình oxy hóa mạnh.
Nghiên cứu này lần đầu tiên xác nhận tiềm năng ứng dụng của LaCoO₃ loại perovskite trong lĩnh vực phân hủy formaldehyde trong nước, làm rõ cơ chế điều chỉnh hoạt tính xúc tác của tỷ lệ mol lanthanum-cobalt, và tiết lộ con đường phản ứng của quá trình oxy hóa Fenton không đồng nhất. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết và tham chiếu kỹ thuật cho việc phát triển chất xúc tác phân hủy formaldehyde hiệu quả và ổn định ở nhiệt độ phòng.
Từ hóa vật liệu từ tính
Sạc từ tính cho thiết bị điện tử 3C
Từ hóa rotor động cơ điện
Loa loa được từ hóa
Ngành công nghiệp xe mới
Ngành công nghiệp thiết bị y tế
Máy sạc từ trường Jiuju













