JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Cerium (Ce) kuuluu harvinaisiin maametalleihin (REE), jotka ovat seitsemäntoista alkuaineen skandiumin, yttriumin ja viidentoista lantanoidin ryhmä. Ceriumdioksidi (CeO2) eli ceria on paljon tutkittu katalyyttimateriaali, jonka erityinen elektronikonfiguraatio ja rakenteelliset ominaisuudet antavat sille paljon sovelluksia katalyysissä. Ceriaa voidaan käyttää puhtaana oksidina katalyysin aktiivisena komponenttina, esim. hiilimonoksidin hapettamisessa hiilidioksidiksi, mutta usein sitä käytetään tukiaineena ceriapohjaisissa komposiittikatalyyteissä, kuten jalometalli-ceria komposiittikatalyyteissä. Cerian käyttö tukiaineena mahdollistaa sen käytön useissa katalyyttisissä reaktioissa ja usein ceriapohjaisten materiaalien katalyyttiset ominaisuudet ovat parempia kuin yksittäisten aktiivisten tukiaineiden.

Nanomateriaalit ovat kemiallisia yhdisteitä tai materiaaleja, joiden vähintään yksi ulkomitta on nanomitassa (<100 nm). Nanomateriaalien on havaittu omaavan erityisiä kemiallisia ominaisuuksia verrattuna bulkkimateriaaleihin. Usein erimuotoiset nanorakenteet omaavat erilaisen ulkopinnan rakenteen, mistä johtuen niiden pintojen katalyyttinen aktiivisuus vaihtelee. Nanomateriaalien synteesissä on tärkeä huomioida muodostuvien nanomateriaalien koko, pinnanrakenne ja samaan rakenteeseen kuuluvien hiukkasten väliset vuorovaikutukset, koska nämä ominaisuudet voivat antaa nanomateriaaleille erityisiä ominaisuuksia ja parantaa niiden katalyyttistä tehokkuutta. Näiden ominaisuuksien vuoksi on hallitun nanomateriaalien synteesin tutkimus tärkeää.

Tässä tutkielmassa käsitellään cerian nanomateriaalien synteesin vaiheita ja synteesimenetelmiä keskittyen cerian ulkopintoihin ja morfologiaan. Lopuksi esitellään viimeaikaisia tutkimuksia cerian käytöstä yleisimpien kloorattujen haihtuvien orgaanisten hiilivetyjen (CVOC) katalyyttisessä hapetuksessa.