Fost ossidi mhux siliċi, l-alumina għandha proprjetajiet mekkaniċi tajbin, reżistenza għat-temperatura għolja u reżistenza għall-korrużjoni, filwaqt li l-alumina mesoporous (MA) għandha daqs tal-pori aġġustabbli, erja kbira speċifika tal-wiċċ, volum kbir tal-pori u spiża baxxa ta 'produzzjoni, li hija użata ħafna fil-katalisi, rilaxx ta' mediċina kkontrollata, adsorbiment u oqsma oħra, bħal cracking, hydrodesulfurizzazzjoni ta 'petrole Materjali. L-alumina mikroporuża hija komunement użata fl-industrija, iżda taffettwa direttament l-attività tal-alumina, il-ħajja tas-servizz u s-selettività tal-katalist. Pereżempju, fil-proċess ta 'purifikazzjoni tal-egżost tal-karozzi, it-tniġġis depożitat mill-addittivi taż-żejt tal-magna se jifforma kokk, li jwassal għall-imblukkar tal-pori tal-katalist, u b'hekk tnaqqas l-attività tal-katalist. Is-surfactant jista 'jintuża biex taġġusta l-istruttura ta' trasportatur tal-alumina biex tifforma ma.improve il-prestazzjoni katalitika tagħha.
L-MA għandha effett ta 'restrizzjoni, u l-metalli attivi huma diżattivati wara kalċinazzjoni ta' temperatura għolja. Barra minn hekk, wara kalċinazzjoni ta 'temperatura għolja, l-istruttura mesoporous tiġġarraf, l-iskeletru MA jinsab fi stat amorfu, u l-aċidità tal-wiċċ ma tistax tissodisfa r-rekwiżiti tagħha fil-qasam tal-funzjonalizzazzjoni. Trattament ta 'modifika huwa spiss meħtieġ biex ittejjeb l-attività katalitika, l-istabbiltà tal-istruttura mesoporous, l-istabbiltà termika tal-wiċċ u l-aċidità tal-wiċċ tal-materjali MA. Il-gruppi ta' modifika komuni jinkludu heteroatoms tal-metall (Fe, CO, Ni, Cu, Cu, Zn, PD, PT, PT, PT, ZR, eċċ.) U ossidi tal-metall (Tio2, NIO, CO3O4, CU, CU2O jew doped fl-iskeletru.
Il-konfigurazzjoni speċjali tal-elettroni ta 'elementi rari tad-dinja tagħmel il-komposti tagħha għandhom proprjetajiet ottiċi, elettriċi u manjetiċi speċjali, u jintużaw f'materjali katalitiċi, materjali fotoelettriċi, materjali ta' adsorbiment u materjali manjetiċi. Materjali mesoporous modifikati bl-art rari jistgħu jaġġustaw il-proprjetà tal-aċidu (alkali), iżidu l-vakanza tal-ossiġnu, u sintetizza katalizzatur nanokristallin tal-metall bi dispersjoni uniformi u skala tan-nanometru stabbli. Materjali porużi xierqa u art rari jistgħu jtejbu d-dispersjoni tal-wiċċ tan-nanokristalli tal-metall u l-istabbiltà u r-reżistenza tad-depożitu tal-karbonju. F'dan id-dokument, il-modifika rari tad-dinja u l-funzjonalizzazzjoni ta 'MA se jiġu introdotti biex titjieb il-prestazzjoni katalitika, l-istabbiltà termali, il-kapaċità tal-ħażna tal-ossiġnu, l-erja tal-wiċċ speċifika u l-istruttura tal-pori.
1 mA preparazzjoni
1.1 Preparazzjoni ta 'trasportatur tal-alumina
Il-metodu ta 'preparazzjoni ta' trasportatur tal-alumina jiddetermina d-distribuzzjoni tal-istruttura tal-pori tiegħu, u l-metodi ta 'preparazzjoni komuni tiegħu jinkludu metodu ta' deidrazzjoni psewdo-boehmite (PB) u metodu sol-ġel. Pseudoboehmite (Pb) l-ewwel ġie propost minn Calvet, u H + ippromwova peptizzazzjoni biex jinkiseb Pb kollojdali γ-alooh li fih ilma interlayer, li ġie kalċinat u deidratat f'temperatura għolja biex tifforma alumina. Skond materja prima differenti, ħafna drabi hija maqsuma f'metodu ta 'preċipitazzjoni, metodu ta' karbonizzazzjoni u metodu ta 'idrolisi ta' alkoħol. Is-solubilità kollojdali ta 'Pb hija affettwata mill-kristallinità, u hija ottimizzata biż-żieda ta' kristallità, u hija affettwata wkoll mill-parametri tal-proċess operattiv.
Il-PB ġeneralment ikun ippreparat bil-metodu tal-preċipitazzjoni. L-alkali huwa miżjud f'soluzzjoni aluminata jew l-aċidu huwa miżjud f'soluzzjoni aluminata u preċipitat biex tinkiseb alumina idratata (preċipitazzjoni alkali), jew l-aċidu huwa miżjud fi preċipitazzjoni aluminata biex jinkiseb monoidrat tal-alumina, li mbagħad jinħasel, imnixxef u kalċinat biex jikseb PB. Il-metodu tal-preċipitazzjoni huwa faċli biex jaħdem u bi spiża baxxa, li ħafna drabi tintuża fil-produzzjoni industrijali, iżda hija influwenzata minn ħafna fatturi (pH ta 'soluzzjoni, konċentrazzjoni, temperatura, eċċ.). U dik il-kundizzjoni għall-kisba ta' partiċella bi dispersibilità aħjar huma stretti. Fil-metodu ta 'karbonizzazzjoni, Al (OH) 3is miksub bir-reazzjoni ta' CO2and NaalO2, u Pb jista 'jinkiseb wara x-xjuħija. Dan il-metodu għandu l-vantaġġi ta 'tħaddim sempliċi, kwalità għolja tal-prodott, mingħajr tniġġis u prezz baxx, u jista' jipprepara alumina b'attività katalitika għolja, reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni u erja tal-wiċċ speċifika għolja b'investiment baxx u ritorn għoli. Il-metodu ta 'idrolisi ta' l-alkoxide ta 'l-alkoxide huwa spiss użat biex iħejji PB ta' purità għolja. Alkoxide tal-aluminju huwa idrolizzat biex jifforma ossidu monoidrat tal-aluminju, u mbagħad ittrattat biex jikseb Pb ta 'purità għolja, li għandu kristallinità tajba, daqs uniformi tal-partiċelli, distribuzzjoni tad-daqs tal-pori kkonċentrat u integrità għolja ta' partiċelli sferiċi. Madankollu, il-proċess huwa kumpless, u huwa diffiċli li tirkupra minħabba l-użu ta 'ċerti solventi organiċi tossiċi.
Barra minn hekk, mluħa inorganiċi jew komposti organiċi ta 'metalli huma komunement użati għall-preparazzjoni ta' prekursuri ta 'l-alumina bil-metodu sol-ġel, u ilma pur jew solventi organiċi huma miżjuda biex iħejju soluzzjonijiet biex jiġġeneraw SOL, li mbagħad jiġi gelled, imnixxef u inkaljat. Fil-preżent, il-proċess ta 'preparazzjoni ta' l-alumina għadu mtejjeb fuq il-bażi ta 'metodu ta' deidrazzjoni ta 'Pb, u l-metodu ta' karbonizzazzjoni sar il-metodu ewlieni għall-produzzjoni ta 'l-alumina industrijali minħabba l-ekonomija u l-protezzjoni ambjentali tiegħu. ALUMINA mħejjija mill-metodu sol-ġel ġibed ħafna attenzjoni minħabba d-distribuzzjoni tad-daqs tal-pori aktar uniformi tagħha, iżda jeħtieġ li jkun imtejjeb biex tirrealizza l-applikazzjoni industrijali.
1.2 mA preparazzjoni
L-alumina konvenzjonali ma tistax tissodisfa r-rekwiżiti funzjonali, u għalhekk huwa meħtieġ li tħejji MA ta 'prestazzjoni għolja. Il-metodi ta 'sinteżi ġeneralment jinkludu: metodu ta' kastig nano bil-moffa tal-karbonju bħala template iebes; Sintesi ta 'SDA: proċess ta' awto-assemblaġġ indott mill-evaporazzjoni (EISA) fil-preżenza ta 'mudelli rotob bħal SDA u surfactants katjoniċi, anjoniċi jew nonjoniċi oħra.
1.2.1 Proċess EISA
Il-mudell artab jintuża f'kundizzjoni aċiduża, li tevita l-proċess ikkumplikat u li jieħu ħafna ħin ta 'metodu tal-membrana iebsa u jista' jirrealizza l-modulazzjoni kontinwa ta 'l-apertura. Il-preparazzjoni ta 'MA mill-EISA ġibdet ħafna attenzjoni minħabba d-disponibbiltà u r-riproduċibilità faċli tagħha. Strutturi mesoporous differenti jistgħu jiġu ppreparati. Id-daqs tal-pori ta 'MA jista' jiġi aġġustat billi jinbidel it-tul tal-katina idrofobika ta 'surfactant jew l-aġġustament tal-proporzjon molari ta' katalist ta 'idroliżi għal prekursur tal-aluminju fis-soluzzjoni. Għalhekk, l-eISA, magħruf ukoll bħala sintesi ta' pass wieħed u modifika metodu sol-gel ta 'żona tal-wiċċ għolja ta' żona għolja ta 'MA u ordnat alumina mesoporous (OMA), ġie applikat għal diversi temi artab. F127, triethanolamine (TEA), eċċ. L-EISA tista 'tissostitwixxi l-proċess ta' ko-assemblaġġ ta 'prekursuri ta' organoaluminum, bħal alkoxides ta 'l-aluminju u mudelli ta' surfactant, tipikament isopropoxide aluminju u p123, biex jipprovdu materjali mesoporous tal-proċess ta 'suċċess tal-proċess ta' l-EISA. u jippermetti l-iżvilupp ta 'mesophase ffurmat minn micelles surfactant f'Sol.
Fil-proċess ta 'l-EISA, l-użu ta' solventi mhux milwiema (bħal etanol) u aġenti ta 'kumplessar organiku jista' jnaqqas b'mod effettiv l-idroliżi u r-rata ta 'kondensazzjoni ta' prekursuri ta 'organoaluminum u jinduċu l-awto-assemblaġġ ta' materjali OMA, bħal Al (OR) 3and isopropoxide ta 'l-aluminju. Madankollu, f'solventi volatili mhux milwiema, il-mudelli tas-surfactant ġeneralment jitilfu l-idrofiliċità / idrofobiċità tagħhom. Barra minn hekk, minħabba d-dewmien ta 'idroliżi u polikondensazzjoni, il-prodott intermedju għandu grupp idrofobiku, li jagħmilha diffiċli li tinteraġixxi mal-mudell tas-surfactant. Huwa biss meta l-konċentrazzjoni ta 'surfactant u l-grad ta' idroliżi u l-polikondensazzjoni ta 'l-aluminju jiżdiedu gradwalment fil-proċess ta' evaporazzjoni tas-solvent tista 'sseħħ l-awto-assemblaġġ tal-mudell u l-aluminju. Għalhekk, ħafna parametri li jaffettwaw il-kundizzjonijiet ta 'evaporazzjoni tas-solventi u l-idroliżi u r-reazzjoni tal-kondensazzjoni ta' prekursuri, bħal temperatura, umdità relattiva, katalist, rata ta 'evaporazzjoni tas-solvent, eċċ., Jaffettwaw l-istruttura tal-assemblaġġ finali. Kif muri fil-Fig. 1, materjali OMA bi stabbiltà termali għolja u prestazzjoni katalitika għolja ġew sintetizzati permezz ta 'awto-assemblaġġ ta' evaporazzjoni assistita solvotermali (SA-EISA). It-trattament solvotermali ppromwova l-idroliżi kompluta ta 'prekursuri tal-aluminju biex jiffurmaw gruppi ta' hydroxyl ta 'daqs żgħir ta' raggruppament, li tejjeb l-interazzjoni bejn surfactants u aluminju.two-dimensjonali mesophase eżagonali ġiet iffurmata fil-proċess ta 'l-Eisa u kalċinat f'400 ℃ biex tifforma materjal OMA. Fil-proċess tradizzjonali tal-EISA, il-proċess ta 'evaporazzjoni huwa akkumpanjat mill-idroliżi tal-prekursur ta' organoaluminum, u għalhekk il-kundizzjonijiet ta 'evaporazzjoni għandhom influwenza importanti fuq ir-reazzjoni u l-istruttura finali ta' OMA. Il-pass ta 'trattament solvotermali jippromwovi l-idroliżi kompluta tal-prekursur tal-aluminju u jipproduċi gruppi idrossiliċi tal-aluminju clustered parzjalment ikkondensat huwa ffurmat taħt firxa wiesgħa ta' kundizzjonijiet ta 'evaporazzjoni. Meta mqabbel ma 'MA ppreparat bil-metodu EISA tradizzjonali, l-OMA mħejjija bil-metodu SA-EISA għandha volum tal-pori ogħla, erja tal-wiċċ speċifika aħjar u stabbiltà termali aħjar. Fil-futur, il-metodu EISA jista 'jintuża biex jipprepara apertura ultra-kbira b'rata ta' konverżjoni għolja u selettività eċċellenti mingħajr ma tuża aġent ta 'reaming.
Fig. 1 tabella tal-fluss tal-metodu SA-EISA għas-sintetizzazzjoni tal-materjali OMA
1.2.2 Proċessi oħra
Il-preparazzjoni konvenzjonali tal-MA teħtieġ kontroll preċiż tal-parametri tas-sinteżi biex tinkiseb struttura mesoporous ċara, u t-tneħħija tal-materjali tal-mudell hija wkoll ta 'sfida, li tikkomplika l-proċess ta' sinteżi. Fil-preżent, ħafna letteraturi rrappurtaw is-sintesi ta 'MA ma' mudelli differenti. F’dawn l-aħħar snin, ir-riċerka ffokat prinċipalment fuq is-sintesi ta ’MA bil-glukosju, sukrożju u lamtu bħala mudelli minn isopropoxide tal-aluminju f’soluzzjoni milwiema. L-iktar minn dawn il-materjali MA huma sintetizzati minn nitrat tal-aluminju, sulfat u alkossidu bħala sorsi tal-aluminju. Ma ctab jinkiseb ukoll permezz ta 'modifika diretta ta' Pb bħala sors tal-aluminju. MA bi proprjetajiet strutturali differenti, jiġifieri Al2O3) -1, Al2O3) -2 u Al2O3and għandhom stabbiltà termali tajba. Iż-żieda ta 'surfactant ma tbiddilx l-istruttura tal-kristall inerenti ta' Pb, iżda tbiddel il-mod ta 'stivar ta' partiċelli. Barra minn hekk, il-formazzjoni ta 'Al2O3-3 hija ffurmata bl-adeżjoni ta' nanopartiċelli stabbilizzati minn PEG tas-solvent organiku jew aggregazzjoni madwar PEG. Madankollu, id-distribuzzjoni tad-daqs tal-pori ta 'Al2O3-1 hija dejqa ħafna. Barra minn hekk, katalizzaturi bbażati fuq il-palladju ġew ippreparati b'MA sintetika bħala trasportatur. Ir-reazzjoni tal-kombustjoni tal-metan, il-katalist appoġġat minn Al2O3-3 wera prestazzjoni katalitika tajba.
Għall-ewwel darba, MA b'distribuzzjoni ta 'daqs tal-pori relattivament dojoq ġiet ippreparata bl-użu ta' ABD ABD ta 'gagazza sewda bl-irħis u b'ħafna aluminju. Il-proċess ta 'produzzjoni jinkludi proċess ta' estrazzjoni f'temperatura baxxa u pressjoni normali. Il-partiċelli solidi li jitħallew fil-proċess ta 'estrazzjoni ma jniġġsux l-ambjent, u jistgħu jinġabru b'riskju baxx jew jintużaw mill-ġdid bħala mili jew aggregat f'applikazzjoni konkreta. L-erja tal-wiċċ speċifika tal-MA sintetizzata hija 123 ~ 162m2 / g, id-distribuzzjoni tad-daqs tal-pori hija dejqa, ir-raġġ tal-quċċata huwa 5.3nm, u l-porożità hija 0.37 cm3 / g. Il-materjal huwa ta 'daqs nano u d-daqs tal-kristall huwa ta' madwar 11nm. Sintesi ta 'stat solidu hija proċess ġdid biex tissintetizza l-MA, li tista' tintuża biex tipproduċi assorbenti radjokimiċi għal użu kliniku. Il-klorur tal-aluminju, il-karbonat tal-ammonju u l-materja prima tal-glukosju huma mħallta fi proporzjon molari ta '1: 1.5: 1.5, u MA hija sintetizzata minn reazzjoni mekkamika ta' stat solidu ġdid. By li jikkonċentra131i fit-tagħmir tal-batterija termali, ir-rendiment totali ta '131i wara131i wara l-konċentrazzjoni huwa 90%, u l-kisba (1.7TBQ / mL), u b'hekk tirrealizza l-użu ta 'kapsuli ta' doża kbira131I [NaI] għat-trattament tal-kanċer tat-tirojde.
Fil-qosor, fil-futur, mudelli molekulari żgħar jistgħu jiġu żviluppati wkoll biex jinbnew strutturi tal-pori ordnati b'ħafna livelli, jaġġustaw b'mod effettiv l-istruttura, il-morfoloġija u l-proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ tal-materjali, u jiġġeneraw erja kbira tal-wiċċ u Wormhole MA ordnati. Esplora mudelli irħas u sorsi tal-aluminju, ottimizza l-proċess ta 'sinteżi, tiċċara l-mekkaniżmu ta' sinteżi u tiggwida l-proċess.
Metodu ta 'modifika ta' 2 mA
Il-metodi ta 'tqassim b'mod uniformi ta' komponenti attivi fuq trasportatur ta 'MA jinkludu impregnazzjoni, sinthe-sis in-situ, preċipitazzjoni, skambju ta' joni, taħlit mekkaniku u tidwib, li fosthom l-ewwel tnejn huma l-aktar użati b'mod komuni.
2.1 Metodu ta 'sinteżi in-situ
Gruppi użati fil-modifika funzjonali huma miżjuda fil-proċess tal-preparazzjoni ta 'MA biex timmodifika u tistabbilizza l-istruttura tal-iskeletru tal-materjal u ttejjeb il-prestazzjoni katalitika. Il-proċess huwa muri fil-Figura 2. Liu et al. SITU SINTESIZZAT NI / MO-AL2O3IN BIL-P123 AS Template. Kemm Ni kif ukoll Mo ġew imxerrdin fil-kanali MA ordnati, mingħajr ma jeqirdu l-istruttura mesoporous ta 'MA, u l-prestazzjoni katalitika kienet ovvjament imtejba. L-adozzjoni ta 'metodu ta' tkabbir in-situ fuq gamma-al2o3substrat sintetizzata, meta mqabbel ma 'γ-Al2O3, MnO2-Al2O3has akbar f'żona tal-wiċċ speċifiku tal-imħatra u volum tal-pori, u għandu struttura mesoporous bimodali bid-distribuzzjoni dejqa tad-daqs tal-pori. MNO2-AL2O3HAS rata ta 'adsorbiment veloċi u effiċjenza għolja għal F-, u għandha firxa wiesgħa ta' applikazzjoni ta 'pH (pH = 4 ~ 10), li hija adattata għal kundizzjonijiet prattiċi ta' applikazzjoni industrijali. Il-prestazzjoni tar-riċiklaġġ ta 'MnO2-Al2O3is aħjar minn dik ta' l-istabbiltà strutturali γ-Al2O. Jeħtieġ li tkun aktar ottimizzata. Fil-qosor, il-materjali modifikati MA miksuba permezz ta 'sintesi in-situ għandhom ordni strutturali tajba, interazzjoni qawwija bejn gruppi u trasportaturi ta' l-alumina, kombinazzjoni stretta, tagħbija materjali kbira, u mhumiex faċli biex jikkawżaw it-twaqqigħ ta 'komponenti attivi fil-proċess ta' reazzjoni katalitika, u l-prestazzjoni katalitika hija mtejba b'mod sinifikanti.
Fig. 2 Preparazzjoni ta 'MA funzjonalizzata minn sintesi in-situ
2.2 Metodu ta 'Impregnazzjoni
L-immersjoni tal-MA ppreparata fil-grupp modifikat, u l-kisba tal-materjal MA modifikat wara t-trattament, sabiex tirrealizza l-effetti tal-katalisi, l-adsorbiment u simili. Cai et al. Imħejji MA minn P123 bil-metodu Sol-Gel, u mxarrba fis-soluzzjoni ta 'etanol u tetraethylenepentamine biex tinkiseb materjal MA modifikat amminiku bi prestazzjoni qawwija ta' adsorbiment. Barra minn hekk, Belkacemi et al. Mgħaddas f'ZnCl2Solution bl-istess proċess biex jinkisbu materjali MA modifikati żingu ordnati. L-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum tal-pori huma 394m2 / g u 0.55 cm3 / g, rispettivament. Meta mqabbel mal-metodu ta 'sinteżi in-situ, il-metodu ta' impregnazzjoni għandu dispersjoni aħjar ta 'elementi, struttura mesoporous stabbli u prestazzjoni tajba ta' adsorbiment, iżda l-forza ta 'interazzjoni bejn komponenti attivi u trasportatur tal-alumina hija dgħajfa, u l-attività katalitika hija faċilment interferita minn fatturi esterni.
3 Progress funzjonali
Is-sintesi ta 'MA tad-Dinja rari bi proprjetajiet speċjali hija x-xejra ta' żvilupp fil-futur. Fil-preżent, hemm ħafna metodi ta 'sinteżi. Il-parametri tal-proċess jaffettwaw il-prestazzjoni ta 'MA. L-erja tal-wiċċ speċifika, il-volum tal-pori u d-dijametru tal-pori ta 'MA jistgħu jiġu aġġustati skont it-tip ta' mudell u l-kompożizzjoni tal-prekursur tal-aluminju. It-temperatura tal-kalċinazzjoni u l-konċentrazzjoni tal-mudell tal-polimeru jaffettwaw l-erja tal-wiċċ speċifika u l-volum tal-pori ta 'mA. Suzuki u Yamauchi sabu li t-temperatura tal-kalċinazzjoni żdiedet minn 500 ℃ għal 900 ℃. L-apertura tista 'tiżdied u l-erja tal-wiċċ tista' titnaqqas. Barra minn hekk, it-trattament rari tal-modifika tad-Dinja jtejjeb l-attività, l-istabbiltà termika tal-wiċċ, l-istabbiltà strutturali u l-aċidità tal-wiċċ tal-materjali MA fil-proċess katalitiku, u jissodisfa l-iżvilupp tal-funzjonalizzazzjoni ta 'MA.
3.1 Defluorinazzjoni adsorbenti
Il-fluworin fl-ilma tax-xorb fiċ-Ċina huwa ta 'ħsara serjament. Barra minn hekk, iż-żieda tal-kontenut tal-fluworin fis-soluzzjoni industrijali tas-sulfat taż-żingu twassal għall-korrużjoni tal-pjanċa tal-elettrodu, id-deterjorazzjoni tal-ambjent tax-xogħol, it-tnaqqis tal-kwalità taż-żingu elettriku u t-tnaqqis tal-ammont ta 'ilma riċiklat fis-sistema tal-aċidu u l-proċess tal-elettroliżi tal-forn fluwidizzat tal-forn tax-xemx. Fil-preżent, il-metodu ta 'adsorbiment huwa l-iktar attraenti fost il-metodi komuni ta' defluorinazzjoni mxarrba. Madankollu, hemm xi nuqqasijiet, bħal kapaċità ta 'adsorbiment fqira, firxa ta' pH disponibbli, tniġġis sekondarju u l-bqija. Karbonju attivat, alumina amorfu, alumina attivata u adsorbenti oħra ntużaw għad-defluorinazzjoni ta 'l-ilma, iżda l-ispiża ta' adsorbenti hija għolja, u l-kapaċità ta 'adsorbiment ta' soluzzjoni newtrali F-in jew konċentrazzjoni għolja hija baxxa Il-kapaċità ħażina ta 'adsorbiment tal-fluworidu, u biss f'pH <6 jista' jkollu prestazzjoni tajba ta 'adsorbiment ta' fluworidu. Il-SMA ġibdet attenzjoni wiesgħa fil-kontroll tat-tniġġis ambjentali minħabba l-erja tal-wiċċ speċifika kbira tagħha, effett ta 'daqs uniku tal-pori, prestazzjoni ta' aċidu-bażi, stabbiltà termali u mekkanika. Kundu et al. Imħejjija MA b'kapaċità massima ta 'adsorbiment ta' fluworin ta '62.5 mg / g. Il-kapaċità ta 'adsorbiment tal-fluworin ta' MA hija influwenzata ħafna mill-karatteristiċi strutturali tagħha, bħal erja tal-wiċċ speċifika, gruppi funzjonali tal-wiċċ, daqs tal-pori u daqs totali tal-pori. L-aġġustament tal-istruttura u l-prestazzjoni ta 'MA huwa mod importanti biex ittejjeb il-prestazzjoni ta' adsorbiment tagħha.
Minħabba l-aċidu iebes ta 'LA u l-bażiċità iebsa tal-fluworin, hemm affinità qawwija bejn LA u l-joni tal-fluworin. F’dawn l-aħħar snin, xi studji sabu li LA bħala modifikatur jista ’jtejjeb il-kapaċità ta’ adsorbiment tal-fluworidu. Madankollu, minħabba l-istabbiltà strutturali baxxa ta 'adsorbenti rari tad-Dinja, aktar rari huma mxerrda fis-soluzzjoni, li tirriżulta fit-tniġġis sekondarju tal-ilma u l-ħsara għas-saħħa tal-bniedem. Min-naħa l-oħra, konċentrazzjoni għolja ta 'aluminju fl-ambjent tal-ilma hija waħda mill-veleni għas-saħħa tal-bniedem. Għalhekk, huwa meħtieġ li tħejji tip ta 'adsorbenti kompost bi stabbiltà tajba u mingħajr lissija jew inqas lissija ta' elementi oħra fil-proċess tat-tneħħija tal-fluworin. MA modifikata minn LA u CE ġiet ippreparata bil-metodu ta 'impregnazzjoni (LA / MA u CE / MA). Ossidi rari tad-dinja ġew mgħobbija b'suċċess fuq il-wiċċ ta 'MA għall-ewwel darba, li kellhom prestazzjoni ta' defluorinazzjoni ogħla. Il-mekkaniżmi ewlenin tat-tneħħija tal-fluworin huma l-adsorbiment elettrostatiku u l-adsorbiment kimiku, l-attrazzjoni ta 'l-elettroni ta' l-elettroni ta 'ħlas pożittiv tal-wiċċ u reazzjoni ta' skambju ta 'ligand tikkombina ma' hydroxyl tal-wiċċ, il-grupp funzjonali tal-wiċċ, il-grupp funzjonali ta 'l-adsorbenti jiġġenera bonds Il-kapaċità ta 'adsorbiment ta' fluworin, LA / MA fiha aktar siti ta 'adsorbiment ta' idrossiliku, u l-kapaċità ta 'adsorbiment ta' F hija fl-ordni ta 'LA / MA> CE / MA> MA. Biż-żieda tal-konċentrazzjoni inizjali, il-kapaċità ta 'adsorbiment ta' fluworin tiżdied. L-effett ta 'adsorbiment huwa l-aħjar meta l-pH huwa 5 ~ 9, u l-proċess ta' adsorbiment ta 'ford ta' fluworin mal-mudell ta 'adsorbiment iżotermiku ta' Langmuir. Barra minn hekk, l-impuritajiet ta 'joni tas-sulfat fl-alumina jistgħu wkoll jaffettwaw b'mod sinifikanti l-kwalità tal-kampjuni. Għalkemm twettqet ir-riċerka relatata fuq l-alumina modifikata tad-Dinja rari, ħafna mir-riċerka tiffoka fuq il-proċess ta 'adsorbenti, li huwa diffiċli li jintuża b'mod industrijali. Fil-futur, nistgħu nistudjaw il-mekkaniżmu ta' dissoċjazzjoni ta 'kumpless ta' fluworin fis-soluzzjoni tas-sulfat taż-żingu u l-karatteristiċi ta 'migrazzjoni ta' joni ta 'fluworin, jiksbu adsorbent ta' jonji ta 'fluworin baxx u rinnova Sistema ta 'idrometallurġija, u tistabbilixxi mudell ta' kontroll tal-proċess għat-trattament ta 'soluzzjoni ta' fluworin għoli bbażata fuq l-adsorbent rari tad-Dinja MA Nano.
3.2 Katalist
3.2.1 Riforma niexfa tal-metan
Dinja rari tista 'taġġusta l-aċidità (bażiċità) ta' materjali porużi, iżżid il-vakanza tal-ossiġnu, u sintetizza katalizzaturi bi dispersjoni uniformi, skala tan-nanometru u stabbiltà. Ħafna drabi jintuża biex jappoġġja metalli nobbli u metalli ta 'transizzjoni biex jikkatalizzaw il-metanazzjoni ta' CO2. Fil-preżent, materjali mesoporous modifikati tad-dinja rari qed jiżviluppaw lejn riforma niexfa tal-metan (MDR), degradazzjoni fotokatalitika ta 'VOCs u purifikazzjoni tal-gass tad-denb. għall-metan. Madankollu, id-deposizzjoni tas-sinterizzazzjoni u tal-karbonju ta 'NI nanopartiċelli fuq il-wiċċ ta' Ni / Al2o3lead għad-diżattivazzjoni rapida tal-katalist. Għalhekk, huwa meħtieġ li żżid l-aċċellerant, timmodifika t-trasportatur tal-katalist u ttejjeb ir-rotta ta 'preparazzjoni biex ittejjeb l-attività katalitika, l-istabbiltà u r-reżistenza għall-iskorch. B'mod ġenerali, ossidi rari tad-dinja jistgħu jintużaw bħala promoturi strutturali u elettroniċi f'katalizzaturi eteroġenji, u CEO2impoves it-tixrid ta 'Ni u jibdel il-proprjetajiet ta' Ni metalliku permezz ta 'interazzjoni qawwija ta' appoġġ tal-metall.
L-MA tintuża ħafna biex ittejjeb it-tixrid tal-metalli, u tipprovdi trażżin għal metalli attivi biex tevita l-agglomerazzjoni tagħhom. LA2O3 ma 'kapaċità għolja ta' ħażna ta 'ossiġenu ttejjeb ir-reżistenza tal-karbonju fil-proċess ta' konverżjoni, u La2O3Promotes it-tixrid ta 'CO fuq l-alumina mesoporous, li għandha attività ta' riforma għolja u reżiljenza. Il-La2O3Promoter iżid l-attività tal-MDR tal-katalist CO / MA, u CO3O4and Coal2O4fases huma ffurmati fuq il-wiċċ tal-katalist. Madankollu, il-ħbub żgħar ta 'La2O3has imxerrda ħafna ta' 8nm ~ 10nm. Fil-proċess tal-MDR, l-interazzjoni in-situ bejn La2O3 u La2O2CO3mesophase CO2formed, li kkawżat l-eliminazzjoni effettiva ta 'CXHY fuq il-wiċċ tal-katalist. LA2O3Promotes tnaqqis ta 'l-idroġenu billi jipprovdi densità ta' elettroni ogħla u jsaħħaħ il-vakanza ta 'l-ossiġnu f'10% CO / MA. Iż-żieda ta 'LA2O3 tirfes l-enerġija apparenti ta' attivazzjoni ta 'konsum ta' CH4. Għalhekk, ir-rata ta 'konverżjoni ta' CH4Increased għal 93.7% f'1073K K. Iż-żieda ta 'LA2O3Impoved l-attività katalitika, ippromwoviet it-tnaqqis ta' H2, żiedet in-numru ta 'siti attivi CO0, ipproduċiet karbonju inqas depożitat u żiedet il-vakanza ta' l-ossiġnu għal 73.3%.
CE u PR kienu appoġġjati fuq Ni / Al2O3catalyst permezz ta 'metodu ta' impregnazzjoni ta 'volum ugwali f'Li Xiaofeng. Wara li żżid CE u PR, is-selettività għal H2Increased u s-selettività għal CO naqset. L-MDR modifikat mill-PR kellu kapaċità katalitika eċċellenti, u s-selettività għal H2Increased minn 64.5% għal 75.6%, filwaqt li s-selettività għal CO naqset minn 31.4% Peng Shujing et al. Metodu Sol-Gel użat, MA modifikat CE ġie ppreparat bl-isopropoxide tal-aluminju, is-solvent ta 'isopropanol u l-hexahydrate tan-nitrat taċ-ċerju. L-erja speċifika tal-wiċċ tal-prodott żdiedet ftit. Iż-żieda ta 'CE naqqset l-aggregazzjoni ta' nanopartiċelli simili għall-virga fuq wiċċ MA. Xi gruppi hydroxyl fuq il-wiċċ ta 'γ-al2O3 kienu bażikament koperti minn komposti CE. L-istabbiltà termali ta 'MA ġiet imtejba, u l-ebda trasformazzjoni tal-fażi tal-kristall ma seħħet wara l-kalċinazzjoni ta' 1000 ℃ għal 10 sigħat.Wang Baowei et al. Metodu ta 'kopreċipitazzjoni tal-Materjal MA Preparat MA CEO2-AL2O4by. Il-Kap Eżekuttiv ta ’ħbub ċkejkna kubika kien imxerred b’mod uniformi fl-alumina. Wara l-appoġġ ta 'CO u MO fuq CEO2-AL2O4, l-interazzjoni bejn l-alumina u l-komponent attiv CO u MO ġiet effettivament inibit minn CEO2
Il-promoturi rari tad-dinja (LA, CE, Y u SM) huma kkombinati ma 'katalist CO / MA għall-MDR, u l-proċess huwa muri fil-Fig. 3 Iktar ma jkun iżgħar id-daqs tal-partikula, iktar tkun b'saħħitha l-interazzjoni CO-MA, iktar tkun b'saħħitha l-abilità katalitika u tas-sinterizzazzjoni fil-katalist YCO / MA, u l-effetti pożittivi ta 'bosta promoturi fuq l-attività tal-MDR u d-deposizzjoni tal-karbonju.Fig. 4 hija immaġni HRTEM wara trattament MDR f'1023K, CO2: CH4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 għal 8 sigħat. Partiċelli CO jeżistu fil-forma ta 'tikek suwed, filwaqt li t-trasportaturi tal-MA jeżistu fil-forma ta' griż, li tiddependi fuq id-differenza tad-densità tal-elettroni. Fl-immaġni HRTEM b'10% CO / MA (Fig. 4B), l-agglomerazzjoni ta 'partiċelli tal-metall CO hija osservata fuq it-trasportaturi ta' MA, iż-żieda ta 'promotur tad-dinja rari tnaqqas il-partiċelli CO għal 11.0nm ~ ~ 12.5nm. YCO / MA għandu interazzjoni qawwija CO-MA, u l-prestazzjoni tas-sinterizzazzjoni tagħha hija aħjar minn katalisti oħra. Barra minn hekk, kif muri fil-Fig. 4b sa 4F, nanowires tal-karbonju vojta (CNF) huma prodotti fuq il-katalizzaturi, li jżommu f'kuntatt mal-fluss tal-gass u jipprevjenu l-katalist mill-diżattivazzjoni.
Fig. 3 Effett tad-Dinja Rari Żieda fuq il-Propjetajiet Fiżiċi u Kimiċi u l-Prestazzjoni Katalitika tal-MDR tal-Katalizzatur CO / MA
3.2.2 Katalizzatur tad-Deossidazzjoni
Fe2O3 / meso-ceal, katalist ta 'deossidazzjoni bbażat fuq Fe-doped CE, ġie ppreparat permezz ta' deidroġenazzjoni ossidattiva ta '1- butene b'ossidant artab tas-CO2AS, u ntuża fis-sintesi ta' 1,3- butadiene (BD). CE kien imxerred ħafna fil-matriċi tal-alumina, u Fe2O3 / Meso kien imxerred ħafna katalist tal-ħadid imxerred ħafna u meso-CEAL-100 mhux biss għandu speċi ta 'ħadid imxerrda ħafna u proprjetajiet strutturali tajbin, iżda għandu wkoll kapaċità tajba ta' ħażna ta 'ossiġenu, u għalhekk għandu adsorbiment tajjeb u kapaċità ta' attivazzjoni ta 'CO2. Kif muri fil-Figura 5, l-immaġini TEM juru li Fe2O3 / Meso-CEAL-100 huwa regolari li juri li l-istruttura tal-kanal simili tad-dudu ta 'Mesoceal-100 hija maħlula u poruża, li hija ta' benefiċċju għat-tixrid ta 'ingredjenti attivi, filwaqt li CE mifrux ħafna huwa dopat b'suċċess fil-matriċi tal-alumina. Il-materjal tal-kisi tal-katalist tal-metall nobbli li jilħaq l-istandard ta 'emissjoni ultra-baxxa tal-vetturi bil-mutur żviluppa struttura tal-pori, stabbiltà idrotermali tajba u kapaċità kbira ta' ħażna ta 'ossiġnu.
3.2.3 Katalist għal Vetturi
PD-RH appoġġa l-kumplessi tad-dinja rari bbażati fuq l-aluminju kwaternarju Alcezrtiox u Allazrtiox biex jinkisbu materjali tal-kisi tal-katalist tal-karozzi. Kumpless tad-Dinja rari bbażat fuq l-aluminju mesoporous PD-RH / ALC jista 'jintuża b'suċċess bħala katalist ta' purifikazzjoni tal-egżost tal-vettura CNG b'durabilità tajba, u l-effiċjenza tal-konverżjoni ta 'CH4, il-komponent ewlieni tal-gass tal-egżost tal-vettura CNG, huwa għoli daqs 97.8%. Tadotta metodu idrotermali f'pass wieħed biex tipprepara dak il-materjal kompost ta 'l-art rari biex tirrealizza l-awto-assemblaġġ, ordna prekursuri mesoporous bi stat metastabbli u aggregazzjoni għolja ġew sintetizzati, u s-sintesi ta' ri-al hija konformi mal-mudell ta '"unità ta' tkabbir kompost", b'hekk tirrealizza l-purifikazzjoni ta 'l-egżost tal-karozzi ta' l-egżost ta 'l-egżost ta' l-egżost ta 'l-egżost.
Fig. 4 immaġini HRTEM ta 'MA (A), CO / MA (B), LACO / MA (C), CECO / MA (D), YCO / MA (E) u SMCO / MA (F)
Fig. 5 TEM Image (A) u EDS Element Dijagramma (B, C) ta 'Fe2O3 / Meso-CEAL-100
3.3 Prestazzjoni luminuża
Elettroni ta 'elementi ta' art rari huma faċilment eċċitati għal tranżizzjoni bejn livelli ta 'enerġija differenti u dawl. Joni rari tad-dinja spiss jintużaw bħala attivaturi biex iħejju materjali luminixxenti. Joni rari tad-dinja jistgħu jitgħabbew fuq il-wiċċ ta 'mikrosferi vojta tal-fosfat tal-aluminju permezz ta' metodu ta 'kopreċipitazzjoni u metodu ta' skambju ta 'joni, u materjali luminexxenti ALPO4∶RE (LA, CE, PR, ND) jistgħu jiġu ppreparati. It-tul ta 'mewġa luminixxenti jinsab fir-reġjun ultravjola kważi. Il-SMA hija magħmula f'film irqiq minħabba l-inerzja tagħha, kostanti dielettrika baxxa u konduttività baxxa, li tagħmilha applikabbli għal apparat elettriku u ottiku, films irqaq, barrieri, sensers, eċċ. Jista' jintuża wkoll għal rispons wieħed ta 'kristalli fotoniċi dimensjonali, ġenerazzjoni ta' enerġija u anti-riflessjoni. Dawn l-apparati huma films f'munzelli b'tul ta 'passaġġ ottiku definit, għalhekk huwa meħtieġ li jiġu kkontrollati l-indiċi u l-ħxuna refrattiva. Fil-preżent, dijossidu tat-titanju u ossidu taż-żirkonju b'indiċi ta' rifrazzjoni għolja u dijossidu tas-silikon b'indiċi refrattiv baxx ħafna drabi jintużaw biex jiddisinjaw u jibnu tali apparati. Il-firxa tad-disponibbiltà ta 'materjali bi proprjetajiet kimiċi tal-wiċċ differenti hija estiża, u dan jagħmilha possibbli li jiġu ddisinjati sensuri tal-fotoni avvanzati. L-introduzzjoni ta 'films MA u oxyhydroxide fid-disinn ta' apparat ottiku turi potenzjal kbir minħabba li l-indiċi ta 'rifrazzjoni huwa simili għal dak tad-dijossidu tas-silikon. Imma l-proprjetajiet kimiċi huma differenti.
3.4 Stabbiltà termali
Biż-żieda tat-temperatura, is-sinterizzazzjoni taffettwa bis-serjetà l-effett tal-użu tal-katalist MA, u l-erja tal-wiċċ speċifika tonqos u l-fażi kristallina γ-al2O3in tittrasforma f'fażijiet δ u θ u χ. Materjali rari tad-dinja għandhom stabbiltà kimika tajba u stabbiltà termali, adattabilità għolja, u materja prima disponibbli u faċilment disponibbli u irħas. Iż-żieda ta 'elementi rari tad-Dinja tista' ttejjeb l-istabbiltà termali, ir-reżistenza għall-ossidazzjoni ta 'temperatura għolja u l-proprjetajiet mekkaniċi tat-trasportatur, u aġġusta l-aċidità tal-wiċċ tat-trasportatur.LA u CE huma l-aktar elementi ta' modifika użati u studjati l-aktar komunement. Lu Weiguang u oħrajn sabu li ż-żieda ta 'elementi ta' l-art rari effettivament ipprevjeniet id-diffużjoni bl-ingrossa ta 'partiċelli ta' l-alumina, LA u CE ipproteġu l-gruppi idrossiliċi fuq il-wiċċ ta 'l-alumina, inibixxu s-sinterizzazzjoni u t-trasformazzjoni tal-fażi, u naqqset il-ħsara ta' temperatura għolja għal struttura mesoporous. L-alumina ppreparata għad għandha erja tal-wiċċ speċifika għolja u volum tal-pori. Madankollu, element tad-Dinja rari wisq jew ftit wisq se jnaqqas l-istabbiltà termali tal-alumina. Li Yanqiu et al. Miżjud 5% La2O3to γ-Al2O3, li tejjeb l-istabbiltà termali u żied il-volum tal-pori u l-erja speċifika tal-wiċċ tat-trasportatur tal-alumina. Kif jidher mill-Figura 6, LA2O3ADDED għal γ-AL2O3, itejjeb l-istabbiltà termika ta 'trasportatur kompost tar-rari tad-dinja.
Fil-proċess ta 'partiċelli nano-fibrużi tad-doping b'LA għal MA, l-erja tal-wiċċ BET u l-volum tal-pori ta' MA-LA huma ogħla minn dawk ta 'MA meta t-temperatura tat-trattament tas-sħana tiżdied, u d-doping b'LA għandu effett ta' ritardjar ovvju fuq is-sinterizzazzjoni f'temperatura għolja. kif muri fil-Fig. 7, biż-żieda tat-temperatura, LA tinibixxi r-reazzjoni tat-tkabbir tal-qamħ u t-trasformazzjoni tal-fażi, filwaqt li tin. 7A u 7C juru l-akkumulazzjoni ta 'partiċelli nano-fibrużi. Fil-Fig. 7b, id-dijametru ta 'partiċelli kbar prodotti bil-kalċinazzjoni f'1200 ℃ huwa ta' madwar 100nm. Jinmarka s-sinterizzazzjoni sinifikanti ta 'MA. Barra minn hekk, meta mqabbel ma 'MA-1200, MA-LA-1200 ma jinġabarx wara t-trattament tas-sħana. Biż-żieda ta 'LA, partiċelli nano-fibra għandhom kapaċità ta' sinterizzazzjoni aħjar. Anke f'temperatura ogħla ta 'kalċinazzjoni, LA doped għadu mxerred ħafna fuq il-wiċċ ta' MA. LA Modifikata MA tista 'tintuża bħala t-trasportatur tal-katalist PD f'reazzjoni ta' C3H8oxidation.
Fig. 6 Mudell ta 'struttura ta' alumina ta 'sinterizzazzjoni bi u mingħajr elementi ta' art rari
Fig. 7 immaġini TEM ta 'MA-400 (A), MA-1200 (B), MA-LA-400 (C) u MA-LA-1200 (D)
4 Konklużjoni
Huwa introdott il-progress tal-preparazzjoni u l-applikazzjoni funzjonali ta 'materjali MA modifikati tad-dinja rari. MA modifikata tad-Dinja rari hija użata ħafna. Għalkemm saret ħafna riċerka f'applikazzjoni katalitika, stabbiltà termali u adsorbiment, ħafna materjali għandhom spiża għolja, ammont ta 'doping baxx, ordni fqir u huma diffiċli biex jiġu industrijalizzati. Ix-xogħol li ġej irid isir fil-futur: Ottimizza l-kompożizzjoni u l-istruttura ta 'MA rari tad-Dinja Modifikata, agħżel il-proċess xieraq, tissodisfa l-iżvilupp funzjonali; Tistabbilixxi mudell ta 'kontroll tal-proċess ibbażat fuq proċess funzjonali biex tnaqqas l-ispejjeż u tirrealizza l-produzzjoni industrijali; Sabiex nimmassimizzaw il-vantaġġi tar-riżorsi rari tad-Dinja taċ-Ċina, għandna nesploraw il-mekkaniżmu ta 'modifika ta' l-art rari, intejbu t-teorija u l-proċess tat-tħejjija ta 'MA rari ta' l-art modifikata.
Proġett tal-Fond: Proġett ta 'innovazzjoni ġenerali tax-Xjenza u t-Teknoloġija Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Provinċja ta 'Shaanxi 2019 Proġett ta' Riċerka Xjentifika Speċjali (19JK0490); 2020 Proġett ta 'Riċerka Xjentifika Speċjali tal-Kulleġġ Huaqing, XI' An University of Architecture and Technology (20KY02)
Sors: art rari
Ħin ta 'wara: Lulju-04-2022