Μεταξύ των μη πυριτικών οξειδίων, η αλουμίνα έχει καλές μηχανικές ιδιότητες, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και αντοχή στη διάβρωση, ενώ η μεσοπορώδης αλουμίνα (MA) έχει ρυθμιζόμενο μέγεθος πόρων, μεγάλη ειδική επιφάνεια, μεγάλο όγκο πόρων και χαμηλό κόστος παραγωγής, που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατάλυση. ελεγχόμενη απελευθέρωση φαρμάκου, προσρόφηση και άλλα πεδία, όπως πυρόλυση, υδροπυρόλυση και υδροαποθείωση πρώτων υλών πετρελαίου. Η μικροπορώδης αλουμίνα χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία, αλλά θα επηρεάσει άμεσα τη δραστηριότητα της αλουμίνας, τη διάρκεια ζωής και την επιλεκτικότητα του καταλύτη.Για παράδειγμα, στη διαδικασία καθαρισμού των καυσαερίων του αυτοκινήτου, οι εναποτιθέμενοι ρύποι από τα πρόσθετα του λαδιού κινητήρα θα σχηματίσουν οπτάνθρακα, το οποίο θα οδηγήσει σε απόφραξη των πόρων του καταλύτη, μειώνοντας έτσι τη δραστηριότητα του καταλύτη.Το επιφανειοδραστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ρυθμίσει τη δομή του φορέα αλουμίνας για να σχηματίσει MA. Βελτιώστε την καταλυτική του απόδοση.
Το ΜΑ έχει αποτέλεσμα περιορισμού και τα ενεργά μέταλλα απενεργοποιούνται μετά από φρύξη σε υψηλή θερμοκρασία.Επιπλέον, μετά από πύρωση σε υψηλή θερμοκρασία, η μεσοπορώδης δομή καταρρέει, ο σκελετός ΜΑ είναι σε άμορφη κατάσταση και η επιφανειακή οξύτητα δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις της στον τομέα της λειτουργικότητας.Συχνά απαιτείται επεξεργασία τροποποίησης για τη βελτίωση της καταλυτικής δραστηριότητας, της σταθερότητας της μεσοπορώδους δομής, της επιφανειακής θερμικής σταθερότητας και της επιφανειακής οξύτητας των υλικών MA. Οι κοινές ομάδες τροποποίησης περιλαμβάνουν ετεροάτομα μετάλλων (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, κ.λπ. ) και οξείδια μετάλλων (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, κ.λπ.) Φορτώνονται στην επιφάνεια του ΜΑ ή ντοπάρονται στον σκελετό.
Η ειδική διάταξη ηλεκτρονίων των στοιχείων σπάνιων γαιών κάνει τις ενώσεις του να έχουν ειδικές οπτικές, ηλεκτρικές και μαγνητικές ιδιότητες και χρησιμοποιείται σε καταλυτικά υλικά, φωτοηλεκτρικά υλικά, υλικά προσρόφησης και μαγνητικά υλικά.Τα τροποποιημένα μεσοπορώδη υλικά σπανίων γαιών μπορούν να προσαρμόσουν την ιδιότητα του οξέος (αλκαλίου), να αυξήσουν την κενή θέση οξυγόνου και να συνθέσουν μεταλλικό νανοκρυσταλλικό καταλύτη με ομοιόμορφη διασπορά και σταθερή κλίμακα νανομέτρων. Τα κατάλληλα πορώδη υλικά και οι σπάνιες γαίες μπορούν να βελτιώσουν την επιφανειακή διασπορά των μεταλλικών νανοκρυστάλλων και τη σταθερότητα και την εναπόθεση άνθρακα αντίσταση των καταλυτών.Σε αυτό το έγγραφο, η τροποποίηση σπάνιων γαιών και η λειτουργικότητα του MA θα εισαχθούν για τη βελτίωση της καταλυτικής απόδοσης, της θερμικής σταθερότητας, της ικανότητας αποθήκευσης οξυγόνου, της ειδικής επιφάνειας και της δομής πόρων.
1 προετοιμασία MA
1.1 Παρασκευή φορέα αλουμίνας
Η μέθοδος παρασκευής του φορέα αλουμίνας καθορίζει την κατανομή της δομής των πόρων του και οι κοινές μέθοδοι παρασκευής του περιλαμβάνουν τη μέθοδο αφυδάτωσης ψευδο-βοημίτη (PB) και τη μέθοδο sol-gel.Ο ψευδοβοημίτης (PB) προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Calvet και το H+ προώθησε την πεπτοποίηση για να ληφθεί γ-AlOOH κολλοειδές PB που περιέχει νερό ενδιάμεσης στιβάδας, το οποίο πυρώθηκε και αφυδατώθηκε σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματίσει αλουμίνα.Σύμφωνα με διαφορετικές πρώτες ύλες, συχνά χωρίζεται σε μέθοδο καθίζησης, μέθοδο ενανθράκωσης και μέθοδο υδρόλυσης αλκοολούχου αργιλίου. Η κολλοειδής διαλυτότητα του PB επηρεάζεται από την κρυσταλλικότητα και βελτιστοποιείται με την αύξηση της κρυσταλλικότητας και επηρεάζεται επίσης από τις παραμέτρους της διαδικασίας λειτουργίας.
Το PB συνήθως παρασκευάζεται με τη μέθοδο κατακρήμνισης.Προστίθεται αλκάλιο σε διάλυμα αργιλικού ή οξύ σε διάλυμα αργιλικού και καταβυθίζεται για να ληφθεί ένυδρη αλουμίνα (καταβύθιση αλκαλίου), ή οξύ προστίθεται σε καθίζηση αργιλικού για να ληφθεί μονοένυδρη αλουμίνα, η οποία στη συνέχεια πλένεται, ξηραίνεται και πυρώνεται για να ληφθεί ΡΒ.Η μέθοδος καθίζησης είναι εύκολη στη λειτουργία και χαμηλό κόστος, η οποία χρησιμοποιείται συχνά στη βιομηχανική παραγωγή, αλλά επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες (pH διαλύματος, συγκέντρωση, θερμοκρασία κ.λπ.). Και αυτή η προϋπόθεση για τη λήψη σωματιδίων με καλύτερη διασπορά είναι αυστηρή.Στη μέθοδο της ενανθράκωσης, το Al(OH)3 λαμβάνεται με την αντίδραση CO2 και NaAlO2 και το PB μπορεί να ληφθεί μετά τη γήρανση.Αυτή η μέθοδος έχει τα πλεονεκτήματα της απλής λειτουργίας, της υψηλής ποιότητας προϊόντος, της μη ρύπανσης και του χαμηλού κόστους και μπορεί να παρασκευάσει αλουμίνα με υψηλή καταλυτική δραστηριότητα, εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και υψηλή ειδική επιφάνεια με χαμηλή επένδυση και υψηλή απόδοση. Η μέθοδος υδρόλυσης αλκοξειδίου αλουμινίου χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή PB υψηλής καθαρότητας.Το αλκοξείδιο του αργιλίου υδρολύεται για να σχηματίσει μονοένυδρο οξείδιο του αργιλίου και στη συνέχεια υποβάλλεται σε επεξεργασία για να ληφθεί PB υψηλής καθαρότητας, το οποίο έχει καλή κρυσταλλικότητα, ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων, συμπυκνωμένη κατανομή μεγέθους πόρων και υψηλή ακεραιότητα σφαιρικών σωματιδίων.Ωστόσο, η διαδικασία είναι πολύπλοκη και είναι δύσκολο να ανακτηθεί λόγω της χρήσης ορισμένων τοξικών οργανικών διαλυτών.
Επιπλέον, ανόργανα άλατα ή οργανικές ενώσεις μετάλλων χρησιμοποιούνται συνήθως για την παρασκευή προδρόμων αλουμίνας με τη μέθοδο κολλοειδούς γέλης, και καθαρό νερό ή οργανικοί διαλύτες προστίθενται για την παρασκευή διαλυμάτων για τη δημιουργία κολλοειδούς διαλύματος, το οποίο στη συνέχεια πηκτωματοποιείται, ξηραίνεται και ψήνεται.Προς το παρόν, η διαδικασία παρασκευής της αλουμίνας εξακολουθεί να βελτιώνεται με βάση τη μέθοδο αφυδάτωσης PB και η μέθοδος ενανθράκωσης έχει γίνει η κύρια μέθοδος για την παραγωγή βιομηχανικής αλουμίνας λόγω της οικονομίας και της προστασίας του περιβάλλοντος. Η αλουμίνα που παρασκευάζεται με τη μέθοδο sol-gel έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω της πιο ομοιόμορφης κατανομής του μεγέθους των πόρων, η οποία είναι μια πιθανή μέθοδος, αλλά πρέπει να βελτιωθεί για να πραγματοποιηθεί βιομηχανική εφαρμογή.
1.2 Προετοιμασία ΜΑ
Η συμβατική αλουμίνα δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις λειτουργικές απαιτήσεις, επομένως είναι απαραίτητο να προετοιμαστεί η MA υψηλής απόδοσης.Οι μέθοδοι σύνθεσης συνήθως περιλαμβάνουν: μέθοδο νανο-χύτευσης με καλούπι άνθρακα ως σκληρό πρότυπο.Σύνθεση SDA: Διεργασία αυτοσυναρμολόγησης που προκαλείται από εξάτμιση (EISA) παρουσία μαλακών προτύπων όπως SDA και άλλων κατιονικών, ανιονικών ή μη ιονικών τασιενεργών.
1.2.1 Διαδικασία EISA
Το μαλακό πρότυπο χρησιμοποιείται σε όξινη κατάσταση, η οποία αποφεύγει την περίπλοκη και χρονοβόρα διαδικασία της μεθόδου σκληρής μεμβράνης και μπορεί να πραγματοποιήσει τη συνεχή διαμόρφωση του ανοίγματος.Η προετοιμασία του MA από την EISA έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω της εύκολης διαθεσιμότητας και αναπαραγωγιμότητάς του.Μπορούν να παρασκευαστούν διαφορετικές μεσοπορώδεις δομές.Το μέγεθος των πόρων του ΜΑ μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας το μήκος της υδρόφοβης αλυσίδας του επιφανειοδραστικού ή ρυθμίζοντας τη μοριακή αναλογία του καταλύτη υδρόλυσης προς τον πρόδρομο αλουμινίου στο διάλυμα. Ως εκ τούτου, EISA, επίσης γνωστή ως μέθοδος σύνθεσης ενός βήματος και τροποποίησης sol-gel υψηλής επιφάνειας περιοχής MA και παραγγελίας μεσοπορώδους αλουμίνας (OMA), έχει εφαρμοστεί σε διάφορα μαλακά πρότυπα, όπως P123, F127, τριαιθανολαμίνη (τσάι) κ.λπ. , τυπικά ισοπροποξείδιο αλουμινίου και P123, για την παροχή μεσοπορωδών υλικών. Η επιτυχής ανάπτυξη της διαδικασίας EISA απαιτεί ακριβή προσαρμογή της κινητικής υδρόλυσης και συμπύκνωσης για να ληφθεί σταθερό κολλοειδές και να επιτραπεί η ανάπτυξη μεσόφασης που σχηματίζεται από επιφανειοδραστικά μικκύλια στο κολλοειδές διάλυμα.
Στη διαδικασία EISA, η χρήση μη υδατικών διαλυτών (όπως αιθανόλη) και οργανικών συμπλοκοποιητικών παραγόντων μπορεί αποτελεσματικά να επιβραδύνει την υδρόλυση και το ρυθμό συμπύκνωσης των προδρόμων οργανοαλουμινίου και να προκαλέσει την αυτοσυναρμολόγηση υλικών OMA, όπως το Al(OR)3 και ισοπροποξείδιο αλουμινίου.Ωστόσο, σε μη υδατικούς πτητικούς διαλύτες, τα εκμαγεία επιφανειοδραστικών ουσιών συνήθως χάνουν την υδροφιλία/υδροφοβία τους.Επιπλέον, λόγω της καθυστέρησης της υδρόλυσης και της πολυσυμπύκνωσης, το ενδιάμεσο προϊόν έχει υδρόφοβη ομάδα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την αλληλεπίδραση με το πρότυπο επιφανειοδραστικής ουσίας.Μόνο όταν η συγκέντρωση της επιφανειοδραστικής ουσίας και ο βαθμός υδρόλυσης και πολυσυμπύκνωσης του αλουμινίου αυξηθούν σταδιακά στη διαδικασία εξάτμισης του διαλύτη, μπορεί να πραγματοποιηθεί η αυτοσυναρμολόγηση του εκμαγείου και του αλουμινίου.Επομένως, πολλές παράμετροι που επηρεάζουν τις συνθήκες εξάτμισης των διαλυτών και την αντίδραση υδρόλυσης και συμπύκνωσης των προδρόμων ουσιών, όπως η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, ο καταλύτης, ο ρυθμός εξάτμισης του διαλύτη κ.λπ., θα επηρεάσουν την τελική δομή συναρμολόγησης.Όπως φαίνεται στο σχ.1, υλικά ΟΜΑ με υψηλή θερμική σταθερότητα και υψηλή καταλυτική απόδοση συντέθηκαν με αυτοσυναρμολόγηση επαγόμενη από διαλυθερμική εξάτμιση (SA-EISA).Η διαλυτοθερμική επεξεργασία προώθησε την πλήρη υδρόλυση των προδρόμων αλουμινίου για να σχηματιστούν μικρού μεγέθους ομάδες υδροξυλίου αλουμινίου, οι οποίες ενίσχυσαν την αλληλεπίδραση μεταξύ επιφανειοδραστικών και αλουμινίου. Σχηματίστηκε δισδιάστατη εξαγωνική μεσόφαση στη διαδικασία EISA και φρύχθηκε στους 400℃ για να σχηματιστεί υλικό OMA.Στην παραδοσιακή διαδικασία EISA, η διαδικασία εξάτμισης συνοδεύεται από την υδρόλυση του προδρόμου οργανοαλουμινίου, έτσι οι συνθήκες εξάτμισης έχουν σημαντική επίδραση στην αντίδραση και την τελική δομή του ΟΜΑ.Το στάδιο διαλυτοθερμικής επεξεργασίας προάγει την πλήρη υδρόλυση του προδρόμου αλουμινίου και παράγει μερικώς συμπυκνωμένες ομάδες υδροξυλίου αλουμινίου. Το OMA σχηματίζεται κάτω από ένα ευρύ φάσμα συνθηκών εξάτμισης.Σε σύγκριση με το ΜΑ που παρασκευάζεται με την παραδοσιακή μέθοδο EISA, το OMA που παρασκευάζεται με τη μέθοδο SA-EISA έχει μεγαλύτερο όγκο πόρων, καλύτερη ειδική επιφάνεια και καλύτερη θερμική σταθερότητα.Στο μέλλον, η μέθοδος EISA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή MA πολύ μεγάλου διαφράγματος με υψηλό ρυθμό μετατροπής και εξαιρετική επιλεκτικότητα χωρίς τη χρήση παράγοντα αναδιαμόρφωσης.
Εικ. 1 διάγραμμα ροής της μεθόδου SA-EISA για τη σύνθεση υλικών ΟΜΑ
1.2.2 άλλες διαδικασίες
Η συμβατική προετοιμασία ΜΑ απαιτεί ακριβή έλεγχο των παραμέτρων σύνθεσης για να επιτευχθεί μια σαφής μεσοπορώδης δομή και η αφαίρεση των υλικών του προτύπου είναι επίσης πρόκληση, γεγονός που περιπλέκει τη διαδικασία σύνθεσης.Επί του παρόντος, πολλές βιβλιογραφίες έχουν αναφέρει τη σύνθεση της ΜΑ με διαφορετικά πρότυπα.Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα επικεντρώθηκε κυρίως στη σύνθεση ΜΑ με γλυκόζη, σακχαρόζη και άμυλο ως εκμαγεία από ισοπροποξείδιο του αργιλίου σε υδατικό διάλυμα. Τα περισσότερα από αυτά τα υλικά ΜΑ συντίθενται από νιτρικό, θειικό και αλκοξείδιο αργιλίου ως πηγές αλουμινίου.Το MA CTAB λαμβάνεται επίσης με άμεση τροποποίηση του PB ως πηγή αλουμινίου.ΜΑ με διαφορετικές δομικές ιδιότητες, π.χ. Al2O3)-1, Al2O3)-2 και al2o3Και έχει καλή θερμική σταθερότητα.Η προσθήκη επιφανειοδραστικού δεν αλλάζει την εγγενή κρυσταλλική δομή του PB, αλλά αλλάζει τον τρόπο στοίβαξης των σωματιδίων.Επιπλέον, ο σχηματισμός του Al2O3-3 σχηματίζεται από την προσκόλληση νανοσωματιδίων που σταθεροποιούνται από PEG οργανικού διαλύτη ή τη συσσωμάτωση γύρω από το PEG.Ωστόσο, η κατανομή μεγέθους πόρων του Al2O3-1 είναι πολύ στενή.Επιπλέον, καταλύτες με βάση το παλλάδιο παρασκευάστηκαν με συνθετικό ΜΑ ως φορέα. Στην αντίδραση καύσης μεθανίου, ο καταλύτης που υποστηρίζεται από Al2O3-3 έδειξε καλή καταλυτική απόδοση.
Για πρώτη φορά παρασκευάστηκε ΜΑ με σχετικά στενή κατανομή μεγέθους πόρων χρησιμοποιώντας φθηνή και πλούσια σε αλουμίνιο μαύρη σκωρία αλουμινίου ABD.Η διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει διαδικασία εκχύλισης σε χαμηλή θερμοκρασία και κανονική πίεση.Τα στερεά σωματίδια που απομένουν στη διαδικασία εκχύλισης δεν θα μολύνουν το περιβάλλον και μπορούν να συσσωρευτούν με χαμηλό κίνδυνο ή να επαναχρησιμοποιηθούν ως πληρωτικό ή αδρανή στην εφαρμογή σκυροδέματος.Η ειδική επιφάνεια του συντιθέμενου ΜΑ είναι 123~162 m2/g, η κατανομή μεγέθους πόρων είναι στενή, η ακτίνα κορυφής είναι 5,3 nm και το πορώδες είναι 0,37 cm3/g.Το υλικό είναι νανο-μεγέθους και το μέγεθος κρυστάλλου είναι περίπου 11 nm.Η σύνθεση στερεάς κατάστασης είναι μια νέα διαδικασία για τη σύνθεση ΜΑ, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ραδιοχημικών απορροφητικών για κλινική χρήση.Το χλωριούχο αλουμίνιο, το ανθρακικό αμμώνιο και οι πρώτες ύλες γλυκόζης αναμειγνύονται σε μοριακή αναλογία 1: 1,5: 1,5 και η ΜΑ συντίθεται με μια νέα μηχανοχημική αντίδραση στερεάς κατάστασης. %, και το ληφθέν διάλυμα131I[NaI] έχει υψηλή ραδιενεργή συγκέντρωση (1,7TBq/mL), επιτυγχάνοντας έτσι τη χρήση καψουλών μεγάλης δόσης131I[NaI] για τη θεραπεία του καρκίνου του θυρεοειδούς.
Συνοψίζοντας, στο μέλλον, μπορούν επίσης να αναπτυχθούν μικρά μοριακά πρότυπα για την κατασκευή πολυεπίπεδων διατεταγμένων πόρων δομών, την αποτελεσματική προσαρμογή της δομής, τη μορφολογία και τις επιφανειακές χημικές ιδιότητες των υλικών και τη δημιουργία μεγάλης επιφάνειας και διατεταγμένης σκουληκότρυπας MA.Εξερευνήστε φθηνά πρότυπα και πηγές αλουμινίου, βελτιστοποιήστε τη διαδικασία σύνθεσης, αποσαφηνίστε τον μηχανισμό σύνθεσης και καθοδηγήστε τη διαδικασία.
Μέθοδος τροποποίησης 2 MA
Οι μέθοδοι ομοιόμορφης κατανομής των δραστικών συστατικών σε φορέα ΜΑ περιλαμβάνουν εμποτισμό, in-situ σύνθεση, καθίζηση, ανταλλαγή ιόντων, μηχανική ανάμειξη και τήξη, μεταξύ των οποίων τα δύο πρώτα είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα.
2.1 μέθοδος in situ σύνθεσης
Ομάδες που χρησιμοποιούνται στη λειτουργική τροποποίηση προστίθενται στη διαδικασία προετοιμασίας MA για να τροποποιήσουν και να σταθεροποιήσουν τη δομή του σκελετού του υλικού και να βελτιώσουν την καταλυτική απόδοση.Η διαδικασία φαίνεται στο Σχήμα 2. Liu et al.συνέθεσε Ni/Mo-Al2O3in situ με P123 ως πρότυπο.Τόσο το Ni όσο και το Mo διασκορπίστηκαν σε διατεταγμένα κανάλια ΜΑ, χωρίς να καταστρέψουν τη μεσοπορώδη δομή του ΜΑ και η καταλυτική απόδοση ήταν προφανώς βελτιωμένη.Η υιοθέτηση μιας μεθόδου επιτόπιας ανάπτυξης σε ένα συνθετικό υπόστρωμα γ-al2o3, Σε σύγκριση με το γ-Al2O3, το MnO2-Al2O3 έχει μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια και όγκο πόρων BET και έχει διτροπική μεσοπορώδη δομή με στενή κατανομή μεγέθους πόρων.Το MnO2-Al2O3 έχει γρήγορο ρυθμό προσρόφησης και υψηλή απόδοση για το F-, και έχει ευρύ φάσμα εφαρμογής pH (pH=4~10), το οποίο είναι κατάλληλο για πρακτικές συνθήκες βιομηχανικής εφαρμογής.Η απόδοση ανακύκλωσης του MnO2-Al2O3 είναι καλύτερη από εκείνη του γ-Al2O. Η δομική σταθερότητα πρέπει να βελτιστοποιηθεί περαιτέρω.Συνοψίζοντας, τα τροποποιημένα υλικά με MA που λαμβάνονται με επιτόπια σύνθεση έχουν καλή δομική τάξη, ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ ομάδων και φορέων αλουμίνας, στενό συνδυασμό, μεγάλο φορτίο υλικού και δεν είναι εύκολο να προκαλέσουν την απόρριψη ενεργών συστατικών στη διαδικασία της καταλυτικής αντίδρασης , και η καταλυτική απόδοση βελτιώνεται σημαντικά.
Εικ. 2 Παρασκευή λειτουργοποιημένου ΜΑ με σύνθεση in situ
2.2 μέθοδος εμποτισμού
Εμβάπτιση του παρασκευασμένου ΜΑ στην τροποποιημένη ομάδα και λήψη του τροποποιημένου υλικού ΜΑ μετά την επεξεργασία, έτσι ώστε να γίνουν αντιληπτά τα αποτελέσματα της κατάλυσης, της προσρόφησης και τα παρόμοια.Cai et al.παρασκεύασε το ΜΑ από το P123 με τη μέθοδο κολλοειδούς πήγματος και το εμποτίστηκε σε διάλυμα αιθανόλης και τετρααιθυλενοπενταμίνης για να ληφθεί αμινοτροποποιημένο υλικό ΜΑ με ισχυρή απόδοση προσρόφησης.Επιπλέον, οι Belkacemi et al.βουτηγμένα σε διάλυμα ZnCl2 με την ίδια διαδικασία για να ληφθούν παραγγελθέντα τροποποιημένα υλικά ΜΑ με πρόσμιξη ψευδαργύρου. Η ειδική επιφάνεια και ο όγκος πόρων είναι 394 m2/g και 0,55 cm3/g, αντίστοιχα.Σε σύγκριση με τη μέθοδο σύνθεσης in situ, η μέθοδος εμποτισμού έχει καλύτερη διασπορά στοιχείων, σταθερή μεσοπορώδη δομή και καλή απόδοση προσρόφησης, αλλά η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ ενεργών συστατικών και φορέα αλουμίνας είναι ασθενής και η καταλυτική δραστηριότητα παρεμβάλλεται εύκολα από εξωτερικούς παράγοντες.
3 λειτουργική πρόοδος
Η σύνθεση ΜΑ σπανίων γαιών με ειδικές ιδιότητες είναι η τάση ανάπτυξης στο μέλλον.Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές μέθοδοι σύνθεσης.Οι παράμετροι της διαδικασίας επηρεάζουν την απόδοση του MA.Η ειδική επιφάνεια, ο όγκος των πόρων και η διάμετρος πόρων του ΜΑ μπορούν να ρυθμιστούν ανάλογα με τον τύπο του προτύπου και τη σύνθεση πρόδρομου αλουμινίου.Η θερμοκρασία πύρωσης και η συγκέντρωση του πολυμερούς προτύπου επηρεάζουν την ειδική επιφάνεια και τον όγκο πόρων του ΜΑ.Οι Suzuki και Yamauchi βρήκαν ότι η θερμοκρασία φρύξης αυξήθηκε από 500℃ σε 900℃. Το άνοιγμα μπορεί να αυξηθεί και η επιφάνεια μπορεί να μειωθεί.Επιπλέον, η επεξεργασία τροποποίησης σπάνιων γαιών βελτιώνει τη δραστηριότητα, την επιφανειακή θερμική σταθερότητα, τη δομική σταθερότητα και την επιφανειακή οξύτητα των υλικών ΜΑ στην καταλυτική διαδικασία και ανταποκρίνεται στην ανάπτυξη της λειτουργικότητας ΜΑ.
3.1 Προσροφητικό αποφθορίωσης
Το φθόριο στο πόσιμο νερό στην Κίνα είναι σοβαρά επιβλαβές.Επιπλέον, η αύξηση της περιεκτικότητας σε φθόριο στο βιομηχανικό διάλυμα θειικού ψευδαργύρου θα οδηγήσει στη διάβρωση της πλάκας του ηλεκτροδίου, στην υποβάθμιση του περιβάλλοντος εργασίας, στην πτώση της ποιότητας του ηλεκτρικού ψευδαργύρου και στη μείωση της ποσότητας ανακυκλωμένου νερού στο σύστημα παραγωγής οξέος και διαδικασία ηλεκτρόλυσης καυσαερίων καύσης σε φούρνο ρευστοποιημένης κλίνης.Προς το παρόν, η μέθοδος προσρόφησης είναι η πιο ελκυστική μεταξύ των κοινών μεθόδων υγρής αποφθορίωσης. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες ελλείψεις, όπως η κακή ικανότητα προσρόφησης, το στενό διαθέσιμο εύρος pH, η δευτερογενής ρύπανση κ.λπ.Ενεργός άνθρακας, άμορφη αλουμίνα, ενεργοποιημένη αλουμίνα και άλλα προσροφητικά έχουν χρησιμοποιηθεί για την αποφθορίωση του νερού, αλλά το κόστος των προσροφητικών είναι υψηλό και η ικανότητα προσρόφησης του F-σε ουδέτερο διάλυμα ή η υψηλή συγκέντρωση είναι χαμηλή. Η ενεργοποιημένη αλουμίνα έχει γίνει η πιο ευρέως μελετήθηκε προσροφητικό για απομάκρυνση φθορίου λόγω της υψηλής συγγένειας και της εκλεκτικότητάς του στο φθόριο σε ουδέτερη τιμή pH, αλλά περιορίζεται από την κακή ικανότητα προσρόφησης του φθορίου και μόνο σε pH<6 μπορεί να έχει καλή απόδοση προσρόφησης φθορίου. Η MA έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή στον έλεγχο της περιβαλλοντικής ρύπανσης λόγω της μεγάλης ειδικής επιφάνειας, της μοναδικής επίδρασης μεγέθους πόρων, της απόδοσης οξέος-βάσης, της θερμικής και μηχανικής σταθερότητας.Kundu et al.παρασκευασμένο ΜΑ με μέγιστη ικανότητα προσρόφησης φθορίου 62,5 mg/g.Η ικανότητα προσρόφησης φθορίου του ΜΑ επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τα δομικά χαρακτηριστικά του, όπως ειδική επιφάνεια, λειτουργικές ομάδες επιφάνειας, μέγεθος πόρων και συνολικό μέγεθος πόρων. Η προσαρμογή της δομής και της απόδοσης του ΜΑ είναι ένας σημαντικός τρόπος βελτίωσης της απόδοσης προσρόφησής του.
Λόγω του σκληρού οξέος του La και της σκληρής βασικότητας του φθορίου, υπάρχει ισχυρή συγγένεια μεταξύ του La και των ιόντων φθορίου.Τα τελευταία χρόνια, ορισμένες μελέτες έχουν βρει ότι το La ως τροποποιητής μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα προσρόφησης του φθορίου.Ωστόσο, λόγω της χαμηλής δομικής σταθερότητας των προσροφητικών σπάνιων γαιών, περισσότερες σπάνιες γαίες εκπλένονται στο διάλυμα, με αποτέλεσμα τη δευτερογενή ρύπανση των υδάτων και τη βλάβη στην ανθρώπινη υγεία.Από την άλλη πλευρά, η υψηλή συγκέντρωση αλουμινίου στο υδάτινο περιβάλλον είναι ένα από τα δηλητήρια για την ανθρώπινη υγεία.Επομένως, είναι απαραίτητο να παρασκευαστεί ένα είδος σύνθετου προσροφητικού με καλή σταθερότητα και χωρίς έκπλυση ή λιγότερη έκπλυση άλλων στοιχείων στη διαδικασία αφαίρεσης φθορίου.Το ΜΑ τροποποιημένο με La και Ce παρασκευάστηκε με μέθοδο εμποτισμού (La/MA και Ce/MA).Οξείδια σπάνιων γαιών φορτώθηκαν με επιτυχία στην επιφάνεια ΜΑ για πρώτη φορά, τα οποία είχαν υψηλότερη απόδοση αποφθορίωσης. Οι κύριοι μηχανισμοί απομάκρυνσης φθορίου είναι η ηλεκτροστατική προσρόφηση και η χημική προσρόφηση, η έλξη ηλεκτρονίων του επιφανειακού θετικού φορτίου και η αντίδραση ανταλλαγής προσδέματος συνδυάζεται με υδροξύλιο επιφάνειας, Η λειτουργική ομάδα υδροξυλίου στην επιφάνεια του προσροφητή δημιουργεί δεσμό υδρογόνου με F-, η τροποποίηση των La και Ce βελτιώνει την ικανότητα προσρόφησης του φθορίου, το La/MA περιέχει περισσότερες θέσεις προσρόφησης υδροξυλίου και η ικανότητα προσρόφησης του F είναι της τάξης του La/MA >Ce/MA>MA.Με την αύξηση της αρχικής συγκέντρωσης, η ικανότητα προσρόφησης του φθορίου αυξάνεται. Το αποτέλεσμα προσρόφησης είναι καλύτερο όταν το pH είναι 5~9, και η διαδικασία προσρόφησης του φθορίου συμφωνεί με το μοντέλο ισοθερμικής προσρόφησης Langmuir.Επιπλέον, οι ακαθαρσίες των θειικών ιόντων στην αλουμίνα μπορούν επίσης να επηρεάσουν σημαντικά την ποιότητα των δειγμάτων.Αν και η σχετική έρευνα για την τροποποιημένη αλουμίνα σπανίων γαιών έχει διεξαχθεί, το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας επικεντρώνεται στη διαδικασία του προσροφητικού, που είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί βιομηχανικά. Στο μέλλον, μπορούμε να μελετήσουμε τον μηχανισμό διάστασης του συμπλόκου φθορίου σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου και τα χαρακτηριστικά μετανάστευσης των ιόντων φθορίου, αποκτήστε αποτελεσματικό, χαμηλού κόστους και ανανεώσιμο προσροφητικό ιόντων φθορίου για αποφθορίωση διαλύματος θειικού ψευδαργύρου σε σύστημα υδρομεταλλουργίας ψευδαργύρου και καθιερώστε ένα μοντέλο ελέγχου διεργασίας για την επεξεργασία διαλύματος υψηλής περιεκτικότητας σε φθόριο με βάση το νανοπροσροφητικό ΜΑ σπανίων γαιών.
3.2 Καταλύτης
3.2.1 Ξηρή αναμόρφωση μεθανίου
Οι σπάνιες γαίες μπορούν να ρυθμίσουν την οξύτητα (βασικότητα) των πορωδών υλικών, να αυξήσουν την κενή θέση οξυγόνου και να συνθέσουν καταλύτες με ομοιόμορφη διασπορά, κλίμακα νανομέτρων και σταθερότητα.Συχνά χρησιμοποιείται για την υποστήριξη ευγενών μετάλλων και μετάλλων μετάπτωσης για να καταλύσει τη μεθανίωση του CO2.Επί του παρόντος, μεσοπορώδη υλικά τροποποιημένα από σπάνιες γαίες αναπτύσσονται προς ξηρή αναμόρφωση μεθανίου (MDR), φωτοκαταλυτική αποικοδόμηση των VOC και καθαρισμό αερίων ουράς. Σε σύγκριση με ευγενή μέταλλα (όπως Pd, Ru, Rh, κ.λπ.) και άλλα μέταλλα μετάπτωσης (όπως Co, Fe, κ.λπ.), Ο καταλύτης Ni/Al2O3 χρησιμοποιείται ευρέως για την υψηλότερη καταλυτική του δραστηριότητα και επιλεκτικότητα, την υψηλή σταθερότητα και το χαμηλό κόστος για το μεθάνιο.Ωστόσο, η πυροσυσσωμάτωση και η εναπόθεση άνθρακα των νανοσωματιδίων Ni στην επιφάνεια του Ni/Al2O3 οδηγούν στην ταχεία απενεργοποίηση του καταλύτη.Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να προστεθεί επιταχυντής, να τροποποιηθεί ο φορέας καταλύτη και να βελτιωθεί η οδός προετοιμασίας για τη βελτίωση της καταλυτικής δραστηριότητας, της σταθερότητας και της αντίστασης στο κάψιμο.Γενικά, τα οξείδια σπάνιων γαιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δομικοί και ηλεκτρονικοί προαγωγείς σε ετερογενείς καταλύτες και το CeO2 βελτιώνει τη διασπορά του Ni και αλλάζει τις ιδιότητες του μεταλλικού Ni μέσω ισχυρής αλληλεπίδρασης στήριξης μετάλλων.
Το MA χρησιμοποιείται ευρέως για την ενίσχυση της διασποράς των μετάλλων και για την παροχή περιορισμού για τα ενεργά μέταλλα για την πρόληψη της συσσώρευσής τους.Το La2O3 με υψηλή ικανότητα αποθήκευσης οξυγόνου ενισχύει την αντίσταση του άνθρακα στη διαδικασία μετατροπής και το La2O3 προάγει τη διασπορά του Co σε μεσοπορώδη αλουμίνα, η οποία έχει υψηλή αναμορφωτική δραστηριότητα και ελαστικότητα.Ο υποκινητής La2O3 αυξάνει τη δραστηριότητα MDR του καταλύτη Co/MA και οι φάσεις Co3O4 και CoAl2O4 σχηματίζονται στην επιφάνεια του καταλύτη. Ωστόσο, το La2O3 με υψηλή διασπορά έχει μικρούς κόκκους 8nm~10nm.Στη διαδικασία MDR, η επί τόπου αλληλεπίδραση μεταξύ La2O3 και CO2 σχημάτισε La2O2CO3 μεσόφαση, η οποία προκάλεσε την αποτελεσματική εξάλειψη του CxHy στην επιφάνεια του καταλύτη.Το La2O3 προάγει τη μείωση του υδρογόνου παρέχοντας υψηλότερη πυκνότητα ηλεκτρονίων και ενισχύοντας την κενή θέση οξυγόνου σε 10%Co/MA.Η προσθήκη La2O3 μειώνει τη φαινομενική ενέργεια ενεργοποίησης της κατανάλωσης CH4.Επομένως, ο ρυθμός μετατροπής του CH4 αυξήθηκε στο 93,7% στους 1073 K K. Η προσθήκη La2O3 βελτίωσε την καταλυτική δραστηριότητα, προώθησε τη μείωση του H2, αύξησε τον αριθμό των ενεργών θέσεων Co0, παρήγαγε λιγότερο εναποτιθέμενο άνθρακα και αύξησε την κενή θέση οξυγόνου στο 73,3%.
Τα Ce και Pr υποστηρίχθηκαν σε καταλύτη Ni/Al2O3 με μέθοδο εμποτισμού ίσου όγκου στο Li Xiaofeng.Μετά την προσθήκη Ce και Pr, η επιλεκτικότητα στο H2 αυξήθηκε και η επιλεκτικότητα στο CO μειώθηκε.Το MDR που τροποποιήθηκε από το Pr είχε εξαιρετική καταλυτική ικανότητα και η εκλεκτικότητα στο H2 αυξήθηκε από 64,5% σε 75,6%, ενώ η εκλεκτικότητα στο CO μειώθηκε από 31,4% Peng Shujing et al.χρησιμοποιήθηκε μέθοδος κολλοειδούς γέλης, παρασκευάστηκε ΜΑ τροποποιημένο με Ce με ισοπροποξείδιο αργιλίου, διαλύτη ισοπροπανόλης και εξαένυδρο νιτρικό δημήτριο.Η ειδική επιφάνεια του προϊόντος αυξήθηκε ελαφρά.Η προσθήκη Ce μείωσε τη συσσωμάτωση ραβδόμορφων νανοσωματιδίων στην επιφάνεια ΜΑ.Ορισμένες ομάδες υδροξυλίου στην επιφάνεια του γ-Al2O3 καλύπτονταν βασικά από ενώσεις Ce.Η θερμική σταθερότητα του ΜΑ βελτιώθηκε και δεν έλαβε χώρα μετασχηματισμός κρυσταλλικής φάσης μετά από φρύξη στους 1000℃ για 10 ώρες. Wang Baowei et al.παρασκευάστηκε υλικό ΜΑ CeO2-Al2O4 με μέθοδο συγκαταβύθισης.Το CeO2 με κυβικούς μικροσκοπικούς κόκκους διασκορπίστηκε ομοιόμορφα σε αλουμίνα.Μετά την υποστήριξη Co and Mo σε CeO2-Al2O4, η αλληλεπίδραση μεταξύ αλουμίνας και ενεργού συστατικού Co και Mo παρεμποδίστηκε αποτελεσματικά από το CEO2
Οι υποκινητές σπάνιων γαιών (La, Ce, y και Sm) συνδυάζονται με καταλύτη Co/MA για MDR και η διαδικασία φαίνεται στο Σχ.3. οι υποκινητές σπανίων γαιών μπορούν να βελτιώσουν τη διασπορά του Co σε φορέα ΜΑ και να αναστείλουν τη συσσωμάτωση των σωματιδίων συν.Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος των σωματιδίων, τόσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση Co-MA, τόσο ισχυρότερη είναι η καταλυτική ικανότητα και η ικανότητα πυροσυσσωμάτωσης στον καταλύτη YCo/MA και τα θετικά αποτελέσματα αρκετών προαγωγέων στη δραστηριότητα MDR και την εναπόθεση άνθρακα.4 είναι μια εικόνα HRTEM μετά από θεραπεία MDR στους 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 για 8 ώρες.Τα σωματίδια Co υπάρχουν με τη μορφή μαύρων κηλίδων, ενώ οι φορείς ΜΑ υπάρχουν με τη μορφή γκρι, η οποία εξαρτάται από τη διαφορά της πυκνότητας των ηλεκτρονίων.σε εικόνα HRTEM με 10%Co/MA (εικ. 4β), η συσσωμάτωση σωματιδίων μετάλλου Co παρατηρείται σε φορείς ma.Το YCo/MA έχει ισχυρή αλληλεπίδραση Co-MA και η απόδοση πυροσυσσωμάτωσης είναι καλύτερη από άλλους καταλύτες.επιπλέον, όπως φαίνεται στα σχ.4b έως 4f, στους καταλύτες παράγονται κοίλα νανοσύρματα άνθρακα (CNF), τα οποία διατηρούν επαφή με τη ροή αερίου και εμποδίζουν την απενεργοποίηση του καταλύτη.
Εικ. 3 Επίδραση της προσθήκης σπάνιων γαιών στις φυσικές και χημικές ιδιότητες και στην καταλυτική απόδοση MDR του καταλύτη Co/MA
3.2.2 Καταλύτης αποξείδωσης
Το Fe2O3/Meso-CeAl, ένας καταλύτης αποξείδωσης με βάση το Fe, παρασκευάστηκε με οξειδωτική αφυδρογόνωση του 1-βουτενίου με μαλακό οξειδωτικό CO2as και χρησιμοποιήθηκε στη σύνθεση του 1,3-βουταδιενίου (BD).Το Ce ήταν πολύ διασκορπισμένο στη μήτρα αλουμίνας και το Fe2O3/meso είχε υψηλή διασπορά Ο καταλύτης Fe2O3/Meso-CeAl-100 όχι μόνο έχει πολύ διασκορπισμένα είδη σιδήρου και καλές δομικές ιδιότητες, αλλά έχει επίσης καλή ικανότητα αποθήκευσης οξυγόνου, επομένως έχει καλή ικανότητα προσρόφησης και ενεργοποίησης του CO2.Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5, οι εικόνες TEM δείχνουν ότι το Fe2O3/Meso-CeAl-100 είναι κανονικόΔείχνει ότι η δομή καναλιού τύπου σκουληκιού του MesoCeAl-100 είναι χαλαρή και πορώδης, κάτι που είναι ευεργετικό για τη διασπορά των ενεργών συστατικών, ενώ είναι εξαιρετικά διασκορπισμένο Ce ντοπαρίζεται επιτυχώς σε μήτρα αλουμίνας.Το υλικό επίστρωσης καταλύτη ευγενούς μετάλλου που πληροί το πρότυπο εξαιρετικά χαμηλών εκπομπών των μηχανοκίνητων οχημάτων έχει αναπτύξει δομή πόρων, καλή υδροθερμική σταθερότητα και μεγάλη χωρητικότητα αποθήκευσης οξυγόνου.
3.2.3 Καταλύτης για Οχήματα
Το Pd-Rh υποστήριξε σύμπλοκα σπάνιων γαιών με βάση το τεταρτοταγές αλουμίνιο AlCeZrTiOx και AlLaZrTiOx για τη λήψη υλικών επικάλυψης καταλύτη αυτοκινήτων.Το σύμπλοκο σπάνιων γαιών με βάση το μεσοπορώδες αλουμίνιο Pd-Rh/ALC μπορεί να χρησιμοποιηθεί επιτυχώς ως καταλύτης καθαρισμού καυσαερίων οχημάτων CNG με καλή ανθεκτικότητα και η απόδοση μετατροπής του CH4, του κύριου συστατικού των καυσαερίων οχημάτων CNG, είναι τόσο υψηλή όσο 97,8%.Υιοθετήστε μια υδροθερμική μέθοδο ενός σταδίου για την προετοιμασία αυτού του σύνθετου υλικού σπανίων γαιών για να πραγματοποιήσει αυτοσυναρμολόγηση, συντέθηκαν παραγγελθέντες μεσοπορώδεις πρόδρομοι με μετασταθερή κατάσταση και υψηλή συσσωμάτωση και η σύνθεση του RE-Al συμμορφώθηκε με το μοντέλο της «μονάδας ανάπτυξης ενώσεων». , πραγματοποιώντας έτσι τον καθαρισμό του καταλυτικού μετατροπέα τριών κατευθύνσεων μετά την τοποθέτηση καυσαερίων αυτοκινήτων.
Εικ. 4 Εικόνες HRTEM των ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) και SmCo/MA(f)
Εικ. 5 Εικόνα TEM (A) και διάγραμμα στοιχείων EDS (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 φωτεινή απόδοση
Τα ηλεκτρόνια των στοιχείων σπάνιων γαιών διεγείρονται εύκολα για τη μετάβαση μεταξύ διαφορετικών επιπέδων ενέργειας και εκπέμπουν φως.Τα ιόντα σπανίων γαιών χρησιμοποιούνται συχνά ως ενεργοποιητές για την παρασκευή φωταυγών υλικών.Τα ιόντα σπάνιων γαιών μπορούν να φορτωθούν στην επιφάνεια των κοίλων μικροσφαιρών φωσφορικού αργιλίου με τη μέθοδο συγκαταβύθισης και τη μέθοδο ανταλλαγής ιόντων και μπορούν να παρασκευαστούν φωταυγή υλικά AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd).Το μήκος κύματος φωταύγειας βρίσκεται στη σχεδόν υπεριώδη περιοχή. Το MA κατασκευάζεται σε λεπτές μεμβράνες λόγω της αδράνειας, της χαμηλής διηλεκτρικής σταθεράς και της χαμηλής αγωγιμότητας, γεγονός που το καθιστά εφαρμόσιμο σε ηλεκτρικές και οπτικές συσκευές, λεπτές μεμβράνες, φράγματα, αισθητήρες κ.λπ. να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση απόκρισης μονοδιάστατων φωτονικών κρυστάλλων, την παραγωγή ενέργειας και τις αντιανακλαστικές επικαλύψεις.Αυτές οι συσκευές είναι στοιβαγμένες μεμβράνες με καθορισμένο μήκος οπτικής διαδρομής, επομένως είναι απαραίτητος ο έλεγχος του δείκτη διάθλασης και του πάχους. Προς το παρόν, διοξείδιο τιτανίου και οξείδιο ζιρκονίου με υψηλό δείκτη διάθλασης και διοξείδιο πυριτίου με χαμηλό δείκτη διάθλασης χρησιμοποιούνται συχνά για το σχεδιασμό και την κατασκευή τέτοιων συσκευών .Το εύρος διαθεσιμότητας υλικών με διαφορετικές επιφανειακές χημικές ιδιότητες διευρύνεται, γεγονός που καθιστά δυνατό τον σχεδιασμό προηγμένων αισθητήρων φωτονίων.Η εισαγωγή φιλμ ΜΑ και οξυυδροξειδίου στο σχεδιασμό οπτικών συσκευών δείχνει μεγάλες δυνατότητες επειδή ο δείκτης διάθλασης είναι παρόμοιος με αυτόν του διοξειδίου του πυριτίου. Αλλά οι χημικές ιδιότητες είναι διαφορετικές.
3.4 θερμική σταθερότητα
Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η πυροσυσσωμάτωση επηρεάζει σοβαρά το αποτέλεσμα χρήσης του καταλύτη ΜΑ και η ειδική επιφάνεια μειώνεται και η γ-Al2O3in κρυσταλλική φάση μετατρέπεται σε φάσεις δ και θ σε χ.Τα υλικά σπάνιων γαιών έχουν καλή χημική και θερμική σταθερότητα, υψηλή προσαρμοστικότητα και εύκολα διαθέσιμες και φθηνές πρώτες ύλες.Η προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών μπορεί να βελτιώσει τη θερμική σταθερότητα, την αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία και τις μηχανικές ιδιότητες του φορέα και να ρυθμίσει την επιφανειακή οξύτητα του φορέα. Τα La και Ce είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα και μελετημένα στοιχεία τροποποίησης.Ο Lu Weiguang και άλλοι διαπίστωσαν ότι η προσθήκη στοιχείων σπάνιων γαιών απέτρεψε αποτελεσματικά τη μαζική διάχυση σωματιδίων αλουμίνας, τα La και Ce προστάτευσαν τις υδροξυλομάδες στην επιφάνεια της αλουμίνας, ανέστειλαν τη σύντηξη και τον μετασχηματισμό φάσης και μείωσαν τη ζημιά της υψηλής θερμοκρασίας στη μεσοπορώδη δομή .Η παρασκευασμένη αλουμίνα εξακολουθεί να έχει υψηλή ειδική επιφάνεια και όγκο πόρων. Ωστόσο, πάρα πολύ ή πολύ λίγο στοιχείο σπανίων γαιών θα μειώσει τη θερμική σταθερότητα της αλουμίνας.Οι Li Yanqiu et al.προστέθηκε 5% La2O3 στο γ-Al2O3, το οποίο βελτίωσε τη θερμική σταθερότητα και αύξησε τον όγκο των πόρων και την ειδική επιφάνεια του φορέα αλουμίνας.Όπως φαίνεται από το Σχήμα 6, το La2O3 που προστέθηκε στο γ-Al2O3, Βελτιώνει τη θερμική σταθερότητα του σύνθετου φορέα σπανίων γαιών.
Στη διαδικασία ντόπινγκ νανοϊνωδών σωματιδίων με La σε MA, το εμβαδόν επιφανείας BET και ο όγκος πόρων του MA-La είναι υψηλότερα από αυτά του MA όταν αυξάνεται η θερμοκρασία θερμικής επεξεργασίας και το ντόπινγκ με La έχει προφανή επιβραδυντική επίδραση στη σύντηξη σε υψηλή θερμοκρασία.όπως φαίνεται στο σχ.7, με την αύξηση της θερμοκρασίας, το La αναστέλλει την αντίδραση της ανάπτυξης των κόκκων και του μετασχηματισμού φάσης, ενώ τα σύκα.Τα σχήματα 7α και 7γ δείχνουν τη συσσώρευση νανοϊνωδών σωματιδίων.στο σχ.7b, η διάμετρος των μεγάλων σωματιδίων που παράγονται με φρύξη στους 1200℃ είναι περίπου 100nm. Σηματοδοτεί τη σημαντική πυροσυσσωμάτωση του MA.Επιπλέον, σε σύγκριση με το MA-1200, το MA-La-1200 δεν συσσωματώνεται μετά τη θερμική επεξεργασία.Με την προσθήκη του La, τα σωματίδια νανο-ινών έχουν καλύτερη ικανότητα πυροσυσσωμάτωσης.Ακόμη και σε υψηλότερη θερμοκρασία πύρωσης, το ντοπαρισμένο La εξακολουθεί να είναι πολύ διασκορπισμένο στην επιφάνεια ΜΑ.Το La τροποποιημένο ΜΑ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ο φορέας του καταλύτη Pd στην αντίδραση οξείδωσης C3H8.
Εικ. 6 Μοντέλο δομής πυροσυσσωμάτωσης αλουμίνας με και χωρίς στοιχεία σπάνιων γαιών
Εικ. 7 Εικόνες TEM των MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) και MA-La-1200(d)
4. Συμπέρασμα
Εισάγεται η πρόοδος της προετοιμασίας και της λειτουργικής εφαρμογής υλικών ΜΑ τροποποιημένων σπάνιων γαιών.Το τροποποιημένο ΜΑ σπανίων γαιών χρησιμοποιείται ευρέως.Αν και έχει γίνει πολλή έρευνα στην καταλυτική εφαρμογή, τη θερμική σταθερότητα και την προσρόφηση, πολλά υλικά έχουν υψηλό κόστος, χαμηλή ποσότητα ντόπινγκ, κακή τάξη και είναι δύσκολο να βιομηχανοποιηθούν.Η ακόλουθη εργασία πρέπει να γίνει στο μέλλον: βελτιστοποίηση της σύνθεσης και της δομής του τροποποιημένου MA από σπάνιες γαίες, επιλογή της κατάλληλης διαδικασίας, Γνωρίστε τη λειτουργική ανάπτυξη.Καθιέρωση ενός μοντέλου ελέγχου διαδικασίας που βασίζεται σε λειτουργική διαδικασία για τη μείωση του κόστους και την πραγματοποίηση της βιομηχανικής παραγωγής.Προκειμένου να μεγιστοποιηθούν τα πλεονεκτήματα των πόρων σπάνιων γαιών της Κίνας, θα πρέπει να διερευνήσουμε τον μηχανισμό τροποποίησης ΜΑ σπάνιων γαιών, να βελτιώσουμε τη θεωρία και τη διαδικασία προετοιμασίας του τροποποιημένου MA για σπάνιες γαίες.
Fund Project: Shaanxi Science and Technology Overall Innovation Project (2011KTDZ01-04-01);Επαρχία Shaanxi 2019 Ειδικό Έργο Επιστημονικής Έρευνας (19JK0490);Ειδικό επιστημονικό ερευνητικό πρόγραμμα 2020 του Huaqing College, Xi'an University of Architecture and Technology (20KY02)
Πηγή: Rare Earth
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-04-2022