Основы и каталитические применения материалов на основе CeO2

Диоксид церия (CeO2, церия) становится повсеместным компонентом в каталитических системах для различных применений. 2016 год отмечает 40-летие с момента первого использования церии компанией Ford Motor Company в качестве компонента для хранения кислорода в автомобильных каталитических нейтрализаторах; с тех пор она стала незаменимым компонентом трехкомпонентных катализаторов (three-way catalysts, TWCs). Помимо этого устоявшегося применения, церия проявляет себя как компонент катализатора для широкого круга каталитических задач. Для некоторых из них, таких как топливные элементы, материалы на основе CeO2 почти достигли рыночной стадии, тогда как для других каталитических реакций, таких как реформинг, фотокатализ, реакция сдвига водородно-угарного газа (water–gas shift reaction), термохимическое расщепление воды и органические реакции, церия выступает как уникальный материал, обещающий значительные перспективы для будущих прорывов на рынке. Хотя уже накоплено много знаний о фундаментальных характеристиках материалов на основе CeO2, новые методы характеристик и мощные теоретические подходы углубляют наше понимание этих материалов, помогая предсказывать их поведение и прикладной потенциал. В обзоре представлен широкий обзор всех тех аспектов, связанных с церией, которые, вероятно, окажут существенное влияние на нашу жизнь, включая фундаментальные сведения о CeO2 и его свойствах, набор методов характеристик, новые особенности, теоретические исследования и каталитические применения, организованные по степени их внедрения на рынке.