I. Giới thiệu
Ô nhiễm môi trường hiện nay là một vấn đề nghiêm trọng toàn cầu. Các hiện tượng như lụt lội, bão tố, và dịch bệnh gia tăng do ô nhiễm không khí. Các khí như CO, CO2, NOx và VOCs là những tác nhân chính gây ô nhiễm. Việc giảm thiểu ô nhiễm không khí đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Xúc tác chuyển hóa khí thải là một giải pháp hiệu quả, tuy nhiên, việc sử dụng kim loại quý gặp khó khăn do giá thành cao. Do đó, nghiên cứu về nano oxit và hỗn hợp niken đã trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực này. Các phương pháp tổng hợp như sol-gel và đốt cháy gel PVA đã được phát triển để tạo ra các vật liệu xúc tác có diện tích bề mặt lớn và hoạt tính cao.
II. Đặc điểm cấu trúc và tính chất của oxit chứa niken
Niken là một kim loại chuyển tiếp quan trọng, có số oxi hóa từ +2 đến +4. Các oxit chứa niken như NiO, NiFe2O4, và LaNiO3 có cấu trúc và tính chất đặc trưng. NiO có cấu trúc lập phương và là chất bán dẫn, cho phép nó hoạt động như một chất xúc tác hiệu quả trong phản ứng oxi hóa khí thải. Spinen NiFe2O4 và perovskit LaNiO3 cũng thể hiện hoạt tính xúc tác cao, đặc biệt là trong các phản ứng oxi hóa CO. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh cấu trúc tinh thể có thể cải thiện đáng kể khả năng xúc tác của các oxit này.
III. Khả năng xúc tác oxi hóa CO
Khả năng xúc tác oxi hóa CO của các oxit chứa niken đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Các oxit này có thể hấp phụ CO và chuyển hóa thành CO2 và H2O. Quá trình này diễn ra thông qua các giai đoạn hấp phụ và tái oxi hóa bề mặt xúc tác. Cơ chế phản ứng có thể là cơ chế Langmuir-Hinshelwood hoặc Eley-Rideal, tùy thuộc vào nhiệt độ. Nghiên cứu cho thấy rằng ở nhiệt độ cao, phản ứng diễn ra theo cơ chế va đập, trong khi ở nhiệt độ thấp, cơ chế hấp phụ chiếm ưu thế. Điều này cho thấy rằng việc điều chỉnh nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác của các oxit niken.
IV. Ứng dụng trong công nghiệp
Các oxit hỗn hợp chứa niken có tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghiệp, đặc biệt trong xử lý khí thải. Việc phát triển các vật liệu xúc tác hiệu quả và tiết kiệm chi phí là rất cần thiết. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc cải thiện hoạt tính xúc tác thông qua các phương pháp tổng hợp và biến tính. Việc sử dụng các oxit niken có thể thay thế cho các kim loại quý hiếm, mở ra hướng đi mới trong công nghệ xúc tác. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm môi trường.
