Lakip sa mga non-siliceous oxides, ang alumina adunay maayo nga mekanikal nga mga kabtangan, taas nga temperatura nga pagsukol ug pagsukol sa kaagnasan, samtang ang mesoporous alumina (MA) adunay adjustable pore size, dako nga espesipikong lugar sa nawong, dako nga pore volume ug ubos nga gasto sa produksiyon, nga kaylap nga gigamit sa catalysis, kontrolado nga pagpagawas sa droga, adsorption ug uban pang mga natad, sama sa cracking, hydrocracking ug hydrodesulfurization sa mga hilaw nga materyales sa petrolyo. Ang microporous alumina kasagarang gigamit sa industriya, apan kini direktang makaapekto sa kalihokan sa alumina, sa serbisyo sa kinabuhi ug selectivity sa catalyst. Pananglitan, sa proseso sa paghinlo sa tambutso sa awto, ang mga nadeposito nga mga pollutant gikan sa mga additives sa lana sa makina maporma nga coke, nga mosangpot sa pagbara sa mga pores sa catalyst, sa ingon makunhuran ang kalihokan sa catalyst. Ang surfactant mahimong magamit sa pag-adjust sa istruktura sa alumina carrier aron maporma ang MA. Improve ang catalytic performance niini.
Ang MA adunay pagpugong nga epekto, ug ang aktibo nga mga metal gi-deactivate human sa taas nga temperatura nga calcination. Dugang pa, human sa taas nga temperatura nga calcination, ang mesoporous nga estraktura nahugno, ang MA skeleton anaa sa amorphous nga kahimtang, ug ang acidity sa nawong dili makatagbo sa mga kinahanglanon niini sa natad sa functionalization. Ang pagtambal sa pagbag-o kasagaran gikinahanglan aron mapalambo ang catalytic nga kalihokan, mesoporous structure stability, surface thermal stability ug surface acidity sa MA nga mga materyales. Ang kasagarang mga grupo sa pagbag-o naglakip sa metal heteroatoms (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, ug uban pa. ) ug metal oxides (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, ug uban pa) Gikarga sa ibabaw sa MA o doped ngadto sa kalabera.
Ang espesyal nga pag-configure sa elektron sa talagsaon nga mga elemento sa yuta naghimo sa mga compound niini nga adunay espesyal nga optical, elektrikal ug magnetic nga mga kabtangan, ug gigamit sa mga catalytic nga materyales, photoelectric nga materyales, adsorption nga materyales ug magnetic nga mga materyales. Ang talagsaon nga yuta nga giusab nga mesoporous nga mga materyales mahimong mag-adjust sa acid (alkali) nga kabtangan, makadugang sa bakante nga oxygen, ug mag-synthesize sa metal nga nanocrystalline catalyst nga adunay uniporme nga dispersion ug stable nga nanometer scale. pagsukol sa mga catalyst. Niini nga papel, ang talagsaon nga pagbag-o sa yuta ug pag-andar sa MA ipaila aron mapaayo ang catalytic performance, thermal stability, kapasidad sa pagtipig sa oxygen, piho nga lugar sa nawong ug istruktura sa lungag.
Pagpangandam sa 1 MA
1.1 pag-andam sa alumina carrier
Ang paagi sa pag-andam sa alumina carrier nagtino sa pag-apod-apod sa istruktura sa lungag niini, ug ang kasagarang mga pamaagi sa pag-andam niini naglakip sa pseudo-boehmite (PB) nga pamaagi sa dehydration ug pamaagi sa sol-gel. Ang Pseudoboehmite (PB) una nga gisugyot sa Calvet, ug ang H + nagpasiugda sa peptization aron makuha ang γ-AlOOH colloidal PB nga adunay sulod nga interlayer nga tubig, nga gi-calcined ug gi-dehydrate sa taas nga temperatura aron maporma ang alumina. Sumala sa lain-laing mga hilaw nga materyales, kini sa kasagaran gibahin ngadto sa ulan nga paagi, carbonization pamaagi ug alcoholaluminum hydrolysis nga paagi.Ang colloidal solubility sa PB apektado sa crystallinity, ug kini optimized uban sa pagdugang sa crystallinity, ug usab apektado sa operating proseso lantugi.
Ang PB kasagaran giandam pinaagi sa pamaagi sa pag-ulan. Ang alkali gidugang ngadto sa aluminate nga solusyon o ang acid gidugang ngadto sa aluminate nga solusyon ug gipaulan aron makuha ang hydrated alumina (alkali precipitation), o ang acid idugang ngadto sa aluminate precipitation aron makuha ang alumina monohydrate, nga dayon hugasan, mamala ug calcined aron makuha ang PB. Ang pamaagi sa pag-ulan sayon nga operahan ug ubos ang gasto, nga sagad gigamit sa industriyal nga produksyon, apan kini naimpluwensyahan sa daghang mga butang (solusyon pH, konsentrasyon, temperatura, ug uban pa). Sa carbonization nga pamaagi, ang Al(OH)3nakuha pinaagi sa reaksyon sa CO2ug NaAlO2, ug PB mahimong makuha human sa pagkatigulang. Kini nga pamaagi adunay mga bentaha sa yano nga operasyon, taas nga kalidad sa produkto, walay polusyon ug ubos nga gasto, ug makahimo sa pag-andam sa alumina nga adunay taas nga catalytic nga kalihokan, maayo kaayo nga pagsukol sa kaagnasan ug taas nga espesipikong lugar sa nawong nga adunay ubos nga pamuhunan ug taas nga pagbalik.Ang Aluminum alkoxide hydrolysis nga pamaagi sagad gigamit sa pag-andam sa high-purity PB. Ang aluminyo nga alkoxide gi-hydrolyzed aron maporma ang aluminum oxide monohydrate, ug dayon pagtratar aron makakuha og taas nga kaputli nga PB, nga adunay maayo nga crystallinity, uniporme nga gidak-on sa partikulo, gikonsentrahan nga pore size distribution ug taas nga integridad sa spherical nga mga partikulo. Bisan pa, ang proseso komplikado, ug lisud nga mabawi tungod sa paggamit sa pipila nga makahilo nga mga organikong solvent.
Dugang pa, ang dili organikong mga asin o mga organikong compound sa mga metal sagad nga gigamit alang sa pag-andam sa mga precursor sa alumina pinaagi sa pamaagi sa sol-gel, ug ang lunsay nga tubig o mga organikong solvent gidugang aron maandam ang mga solusyon aron makamugna og sol, nga dayon gi-gel, gipauga ug giasal. Sa pagkakaron, ang proseso sa pag-andam sa alumina gipauswag pa base sa PB dehydration nga pamaagi, ug ang carbonization nga pamaagi nahimong nag-unang pamaagi alang sa industriyal nga produksyon sa alumina tungod sa ekonomiya niini ug sa pagpanalipod sa kinaiyahan. Ang alumina nga giandam pinaagi sa sol-gel nga pamaagi nakadani ug daghang pagtagad tungod sa mas uniporme nga gidak-on sa pore nga pag-apod-apod, nga usa ka potensyal nga pamaagi, apan kini kinahanglan nga pauswagon aron makaamgo sa industriyal nga aplikasyon.
1.2 Pagpangandam sa MA
Ang conventional alumina dili makatagbo sa mga kinahanglanon sa pag-andar, mao nga gikinahanglan ang pag-andam sa high-performance MA. Ang mga pamaagi sa pag-synthesis kasagaran naglakip sa: nano-casting nga pamaagi nga adunay carbon mold isip hard template; Synthesis sa SDA: Evaporation-induced self-assembly process (EISA) sa presensya sa mga soft templates sama sa SDA ug uban pang cationic, anionic o nonionic surfactants.
1.2.1 Proseso sa EISA
Ang humok nga template gigamit sa acidic nga kahimtang, nga naglikay sa komplikado ug pag-usik sa oras nga proseso sa hard membrane nga pamaagi ug makaamgo sa padayon nga modulasyon sa aperture. Ang pag-andam sa MA pinaagi sa EISA nakadani sa daghang atensyon tungod sa dali nga pagkaanaa ug pag-reproducibility. Ang lainlaing mga istruktura sa mesoporous mahimong maandam. Ang pore nga gidak-on sa MA mahimong ipasibo pinaagi sa pagbag-o sa hydrophobic chain nga gitas-on sa surfactant o pag-adjust sa molar ratio sa hydrolysis catalyst ngadto sa aluminum precursor sa solusyon.Busa, EISA, nailhan usab nga usa ka lakang nga synthesis ug kausaban sol-gel nga pamaagi sa taas nga nawong area MA ug gimando nga mesoporous alumina (OMA), gipadapat sa nagkalain-laing soft templates, sama sa P123, F127, triethanolamine (tsa), ug uban pa EISA mahimong mopuli sa co-assembly nga proseso sa organoaluminum precursors, sama sa aluminum alkoxides ug surfactant templates, kasagaran aluminum isopropoxide ug P123, alang sa paghatag mesoporous materyales. sol ug tugotan ang pagpalambo sa mesophase nga naporma sa surfactant micelles sa sol.
Sa proseso sa EISA, ang paggamit sa mga non-aqueous solvents (sama sa ethanol) ug organic complexing agents epektibong makapahinay sa hydrolysis ug condensation rate sa organoaluminum precursors ug makaaghat sa self-assembly sa OMA materials, sama sa Al(OR)3ug aluminum isoropoxide. Apan, sa dili tubig nga dali moalisngaw nga mga solvent, ang surfactant templates kasagarang mawad-an sa ilang hydrophilicity/hydrophobicity. Dugang pa, Tungod sa paglangan sa hydrolysis ug polycondensation, ang intermediate nga produkto adunay hydrophobic nga grupo, nga nagpalisud sa pagpakig-uban sa surfactant template. Lamang sa diha nga ang konsentrasyon sa surfactant ug ang ang-ang sa hydrolysis ug polycondensation sa aluminum nga anam-anam nga misaka sa proseso sa solvent evaporation mahimo sa kaugalingon nga asembliya sa template ug aluminum mahitabo. Busa, daghang mga parameter nga makaapekto sa mga kondisyon sa pag-alisngaw sa mga solvent ug ang hydrolysis ug condensation nga reaksyon sa mga nag-una, Sama sa temperatura, relatibong humidity, catalyst, solvent evaporation rate, ug uban pa, makaapekto sa katapusan nga istruktura sa asembliya. Ingon sa gipakita sa fig. 1, OMA nga mga materyales nga adunay taas nga thermal stability ug taas nga catalytic performance gi-synthesize sa solvothermal assisted evaporation induced self-assembly (SA-EISA). Ang solvothermal nga pagtambal nagpasiugda sa kompleto nga hydrolysis sa aluminum precursors aron maporma ang gamay nga gidak-on nga cluster aluminum hydroxyl nga mga grupo, nga nagpalambo sa interaksyon tali sa surfactants ug aluminum.Two-dimensional hexagonal mesophase ang naporma sa EISA nga proseso ug gi-calcined sa 400 ℃ aron maporma ang OMA nga materyal. Sa tradisyonal nga proseso sa EISA, ang proseso sa evaporation giubanan sa hydrolysis sa organoaluminum precursor, mao nga ang mga kondisyon sa evaporation adunay importante nga impluwensya sa reaksyon ug sa katapusan nga istruktura sa OMA. Ang solvothermal nga lakang sa pagtambal nagpasiugda sa kompleto nga hydrolysis sa aluminum precursor ug nagpatunghag partially condensed clustered aluminum hydroxyl groups.OMA naporma ubos sa usa ka halapad nga-laing mga kahimtang sa evaporation. Kung itandi sa MA nga giandam sa tradisyonal nga EISA nga pamaagi, ang OMA nga giandam sa SA-EISA nga pamaagi adunay mas taas nga pore volume, mas maayo nga espesipikong lugar sa nawong ug mas maayo nga thermal stability. Sa umaabot, ang pamaagi sa EISA mahimong magamit sa pag-andam sa ultra-dako nga aperture MA nga adunay taas nga rate sa pagkakabig ug maayo kaayo nga pagpili nga wala gigamit ang ahente sa reaming.
Fig. 1 flow chart sa SA-EISA nga pamaagi para sa pag-synthesize sa mga materyales sa OMA
1.2.2 ubang mga proseso
Ang naandan nga pag-andam sa MA nanginahanglan tukma nga pagkontrol sa mga parameter sa synthesis aron makab-ot ang usa ka tin-aw nga istruktura nga mesoporous, ug ang pagtangtang sa mga materyales sa template mahagit usab, nga makapakomplikado sa proseso sa synthesis. Sa pagkakaron, daghang mga literatura ang nagtaho sa synthesis sa MA nga adunay lain-laing mga templates. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang panukiduki nag-una nga naka-focus sa synthesis sa MA nga adunay glucose, sucrose ug starch isip templates sa aluminum isopropoxide sa tubigon nga solusyon.Kadaghanan niini nga MA nga mga materyales gi-synthesize gikan sa aluminum nitrate, sulfate ug alkoxide isip aluminum sources. Makuha usab ang MA CTAB pinaagi sa direkta nga pagbag-o sa PB ingon gigikanan sa aluminyo. MA nga adunay lain-laing mga structural kabtangan, ie Al2O3)-1, Al2O3)-2 ug al2o3Ug adunay maayo nga thermal kalig-on. Ang pagdugang sa surfactant wala magbag-o sa kinaiyanhon nga kristal nga istruktura sa PB, apan nagbag-o sa stacking mode sa mga partikulo. Dugang pa, ang pagporma sa Al2O3-3 naporma pinaagi sa adhesion sa mga nanoparticle nga gipalig-on sa organic solvent PEG o aggregation sa palibot sa PEG. Apan, ang pore size distribution sa Al2O3-1 hiktin kaayo. Dugang pa, ang palladium-based catalysts giandam uban sa synthetic MA isip carrier.Sa methane combustion reaction, ang catalyst nga gisuportahan sa Al2O3-3 nagpakita ug maayo nga catalytic performance.
Sa unang higayon, ang MA nga adunay medyo pig-ot nga gidak-on sa pore nga pag-apod-apod giandam pinaagi sa paggamit sa barato ug aluminum-rich aluminum black slag ABD. Ang proseso sa produksiyon naglakip sa proseso sa pagkuha sa ubos nga temperatura ug normal nga presyur. Ang solid nga mga partikulo nga nahabilin sa proseso sa pagkuha dili makahugaw sa kalikopan, ug mahimong itapok nga adunay gamay nga peligro o magamit pag-usab ingon filler o aggregate sa konkretong aplikasyon. Ang piho nga lugar sa nawong sa synthesized MA mao ang 123 ~ 162m2 / g, Ang apod-apod sa gidak-on sa pore pig-ot, ang peak radius mao ang 5.3nm, ug ang porosity mao ang 0.37 cm3 / g. Ang materyal kay nano-kadako ug ang kristal nga gidak-on mao ang mahitungod sa 11nm. Ang solid-state synthesis usa ka bag-ong proseso sa pag-synthesize sa MA, nga magamit aron makahimo og radiochemical absorbent alang sa klinikal nga paggamit. Ang aluminum chloride, ammonium carbonate ug glucose nga hilaw nga materyales gisagol sa molar ratio nga 1: 1.5: 1.5, ug ang MA gi-synthesize sa usa ka bag-ong solid-state mechanochemical reaction. Pinaagi sa pagkonsentrar sa131I sa thermal battery equipment, ang kinatibuk-ang ani sa131I human sa konsentrasyon mao ang 90 %, ug ang nakuha nga131I[NaI] nga solusyon adunay taas nga radioactive nga konsentrasyon (1.7TBq/mL), sa ingon nakaamgo sa paggamit sa dako nga dose131I[NaI] kapsula alang sa pagtambal sa thyroid cancer.
Sa pagsumada, sa umaabot, ang gagmay nga mga templates sa molekula mahimo usab nga maugmad aron makahimo og multi-level nga ordered pore structures, epektibong i-adjust ang structure, morphology ug surface chemical properties sa mga materyales, ug makamugna og dako nga surface area ug ordered wormhole MA. Susihon ang barato nga mga template ug gigikanan sa aluminyo, pag-optimize ang proseso sa synthesis, pagpatin-aw ang mekanismo sa synthesis ug giya ang proseso.
Pamaagi sa pagbag-o sa 2 MA
Ang mga pamaagi sa uniporme nga pag-apod-apod sa mga aktibong sangkap sa MA carrier naglakip sa impregnation, in-situ synthe-sis, ulan, ion exchange, mekanikal nga pagsagol ug pagtunaw, diin ang unang duha mao ang kasagarang gigamit.
2.1 in-situ nga pamaagi sa synthesis
Ang mga grupo nga gigamit sa functional modification gidugang sa proseso sa pag-andam sa MA aron mabag-o ug mapalig-on ang istruktura sa kalabera sa materyal ug mapaayo ang catalytic performance. Ang proseso gipakita sa Figure 2. Liu et al. synthesized Ni/Mo-Al2O3in situ nga adunay P123 isip template. Ang Ni ug Mo nagkatibulaag sa gimando nga mga kanal sa MA, nga wala makaguba sa mesoporous nga istruktura sa MA, ug ang catalytic nga pasundayag klaro nga milambo. Pagsagop sa usa ka in-situ nga pamaagi sa pagtubo sa usa ka synthesized gamma-al2o3substrate, Itandi sa γ-Al2O3, MnO2-Al2O3adunay mas dako nga BET nga espesipikong surface area ug pore volume, ug adunay bimodal mesoporous structure nga adunay pig-ot nga pore size distribution. MnO2-Al2O3adunay paspas adsorption rate ug taas nga efficiency alang sa F-, ug adunay usa ka halapad nga pH application range (pH=4~10), nga mao ang angay alang sa praktikal nga industriyal nga aplikasyon nga mga kahimtang. Ang pasundayag sa pag-recycle sa MnO2-Al2O3 mas maayo kaysa sa γ-Al2O.Ang kalig-on sa istruktura kinahanglan nga dugang nga ma-optimize. Sa pagsumada, ang MA nga giusab nga mga materyales nga nakuha pinaagi sa in-situ synthesis adunay maayo nga pagkahan-ay sa estruktura, lig-on nga interaksyon tali sa mga grupo ug alumina carriers, hugot nga kombinasyon, dako nga materyal nga load, ug dili sayon nga hinungdan sa pag-ula sa mga aktibong sangkap sa catalytic reaction process. , ug ang catalytic nga pasundayag labi nga milambo.
Fig. 2 Pag-andam sa functionalized MA pinaagi sa in-situ synthesis
2.2 impregnation nga pamaagi
Ang pagpaunlod sa giandam nga MA ngadto sa giusab nga grupo, ug pagkuha sa giusab nga MA nga materyal human sa pagtambal, aron makaamgo sa mga epekto sa catalysis, adsorption ug uban pa. Cai ug uban pa. giandam ang MA gikan sa P123 pinaagi sa sol-gel nga pamaagi, ug gituslob kini sa ethanol ug tetraethylenepentamine nga solusyon aron makuha ang amino modified MA nga materyal nga adunay lig-on nga adsorption performance. Dugang pa, Belkacemi et al. gituslob sa ZnCl2solution pinaagi sa samang proseso aron makakuha og gimando nga zinc doped modified MA nga mga materyales. Kung itandi sa in-situ nga pamaagi sa synthesis, ang pamaagi sa impregnation adunay mas maayo nga pagkatibulaag sa elemento, lig-on nga mesoporous nga istruktura ug maayo nga adsorption performance, apan ang pwersa sa interaksyon tali sa aktibo nga mga sangkap ug alumina carrier huyang, ug ang catalytic nga kalihokan dali nga mabalda sa mga eksternal nga hinungdan.
3 functional nga pag-uswag
Ang synthesis sa talagsaon nga yuta MA nga adunay espesyal nga mga kabtangan mao ang uso sa pag-uswag sa umaabot. Sa pagkakaron, adunay daghang mga pamaagi sa synthesis. Ang mga parameter sa proseso makaapekto sa pasundayag sa MA. Ang espesipikong lugar sa nawong, pore volume ug pore diameter sa MA mahimong ipasibo sa template type ug aluminum precursor composition. Ang calcination temperature ug polymer template concentration makaapekto sa specific surface area ug pore volume sa MA. Nakaplagan ni Suzuki ug Yamauchi nga ang temperatura sa calcination misaka gikan sa 500 ℃ ngadto sa 900 ℃. Ang aperture mahimong madugangan ug ang ibabaw nga bahin mahimong makunhuran. Dugang pa, ang talagsaong pagtambal sa pagbag-o sa yuta nagpauswag sa kalihokan, kalig-on sa kainit sa nawong, kalig-on sa istruktura ug kaasiman sa nawong sa mga materyales sa MA sa proseso sa catalytic, ug gitagbo ang pag-uswag sa pagpaandar sa MA.
3.1 Defluorination Adsorbent
Ang fluorine sa mainom nga tubig sa China grabe nga makadaot. Dugang pa, ang pagtaas sa sulud sa fluorine sa industriyal nga zinc sulfate nga solusyon magdala sa kaagnasan sa electrode plate, pagkadaot sa palibot sa pagtrabaho, pagkunhod sa kalidad sa electric zinc ug pagkunhod sa gidaghanon sa gi-recycle nga tubig sa sistema sa paghimo sa acid. ug proseso sa electrolysis sa fluidized bed furnace roasting flue gas. Sa pagkakaron, ang adsorption nga pamaagi mao ang labing madanihon sa taliwala sa mga komon nga pamaagi sa basa nga defluorination.Bisan pa niana, adunay pipila ka mga kakulangan, sama sa kabus nga adsorption kapasidad, pig-ot nga anaa pH range, secondary polusyon ug uban pa. Ang activate carbon, amorphous alumina, activated alumina ug uban pang adsorbents gigamit alang sa defluorination sa tubig, apan ang gasto sa adsorbents taas, ug ang adsorption nga kapasidad sa F-in neutral nga solusyon o taas nga konsentrasyon mao ang ubos. Ang aktibo nga alumina nahimong labing kaylap. gitun-an ang adsorbent alang sa pagtangtang sa fluoride tungod sa taas nga pagkadugtong niini ug pagkapili sa fluoride sa neyutral nga pH nga kantidad, apan kini limitado sa dili maayo nga adsorption. kapasidad sa fluoride, ug lamang sa pH<6 mahimo kini nga maayo nga fluoride adsorption performance.MA nakadani halapad nga pagtagad sa environmental polusyon control tungod sa dako nga piho nga nawong nga dapit, talagsaon pore gidak-on epekto, acid-base performance, thermal ug mekanikal nga kalig-on. Kundu et al. giandam MA nga adunay maximum nga fluorine adsorption nga kapasidad nga 62.5 mg/g. Ang fluorine adsorption nga kapasidad sa MA naimpluwensyahan pag-ayo sa mga structural nga mga kinaiya niini, sama sa piho nga surface area, surface functional groups, pore size ug total pore size.Ang pag-adjust sa istruktura ug performance sa MA usa ka importante nga paagi sa pagpalambo sa adsorption performance niini.
Tungod sa gahi nga asido sa La ug ang gahi nga sukaranan sa fluorine, adunay lig-on nga pagkadugtong tali sa La ug mga fluorine ions. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang pipila ka mga pagtuon nakit-an nga ang La ingon usa ka modifier makapauswag sa kapasidad sa adsorption sa fluoride. Bisan pa, tungod sa ubos nga kalig-on sa istruktura sa mga talagsaon nga mga adsorbent sa yuta, daghang mga talagsaon nga yuta ang na-leach sa solusyon, nga miresulta sa ikaduha nga polusyon sa tubig ug makadaot sa kahimsog sa tawo. Sa pikas bahin, ang taas nga konsentrasyon sa aluminyo sa palibot sa tubig usa sa mga hilo sa kahimsog sa tawo. Busa, gikinahanglan ang pag-andam sa usa ka matang sa composite adsorbent nga adunay maayo nga kalig-on ug walay leaching o dili kaayo leaching sa ubang mga elemento sa proseso sa pagtangtang sa fluorine. Ang MA nga giusab sa La ug Ce giandam pinaagi sa impregnation nga pamaagi (La / MA ug Ce / MA). talagsaon nga yuta oxides malampuson nga loaded sa MA nawong sa unang higayon, nga adunay mas taas nga defluorination performance.Ang mga nag-unang mekanismo sa fluorine pagtangtang mao ang electrostatic adsorption ug kemikal nga adsorption, ang electron attraction sa nawong positibo nga bayad ug ligan exchange reaksyon kombinar sa nawong hydroxyl, ang hydroxyl functional nga grupo sa adsorbent nawong makamugna hydrogen bugkos uban sa F-, ang kausaban sa La ug Ce sa pagpalambo sa adsorption kapasidad sa fluorine, Ang La/MA adunay daghang hydroxyl adsorption sites, ug ang adsorption capacity sa F naa sa han-ay sa La/MA>Ce/MA>MA. Uban sa pagdugang sa inisyal nga konsentrasyon, ang adsorption kapasidad sa fluorine increases.The adsorption epekto mao ang labing maayo sa diha nga pH mao ang 5 ~ 9, ug ang adsorption proseso sa fluorine uyon sa Langmuir isothermal adsorption modelo. Dugang pa, ang mga hugaw sa sulfate ions sa alumina mahimo usab nga makaapekto sa kalidad sa mga sample. Bisan tuod ang mga may kalabutan nga panukiduki sa talagsaon nga yuta nga nabag-o nga alumina nahimo na, kadaghanan sa panukiduki nagpunting sa proseso sa adsorbent, nga lisud gamiton sa industriya. Sa umaabot, mahimo natong tun-an ang mekanismo sa dissociation sa fluorine complex sa zinc sulfate solution. ug ang mga kinaiya sa paglalin sa mga fluorine ions, makakuha og episyente, mubu nga gasto ug mabag-o nga fluorine ion adsorbent alang sa defluorination sa zinc sulfate nga solusyon sa zinc hydrometallurgy system, ug pagtukod usa ka modelo sa pagkontrol sa proseso alang sa pagtambal sa taas nga solusyon sa fluorine base sa talagsaon nga yuta MA nano adsorbent.
3.2 Katalista
3.2.1 Dry nga reporma sa methane
Ang talagsaon nga yuta makahimo sa pag-adjust sa acidity (basicity) sa porous nga mga materyales, pagdugang sa oxygen nga bakante, ug pag-synthesize sa mga catalyst nga adunay uniporme nga dispersion, nanometer scale ug kalig-on. Kanunay kini nga gigamit sa pagsuporta sa mga halangdon nga metal ug transisyon nga mga metal aron ma-catalyze ang methanation sa CO2. Sa pagkakaron, ang talagsaon nga yuta nga giusab nga mesoporous nga mga materyales nag-uswag padulong sa methane dry reforming (MDR), photocatalytic degradation sa VOCs ug tail gas purification. Itandi sa mga halangdon nga metal (sama sa Pd, Ru, Rh, ug uban pa) ug uban pang mga transisyon nga metal (sama sa Co, Fe, ug uban pa), Ni / Al2O3catalyst kay kaylap nga gigamit alang sa iyang mas taas nga catalytic kalihokan ug selectivity, taas nga kalig-on ug ubos nga gasto alang sa methane. Apan, ang sintering ug carbon deposition sa Ni nanoparticles sa ibabaw sa Ni/Al2O3lead ngadto sa paspas nga deactivation sa catalyst. Busa, gikinahanglan nga idugang ang accelerant, usbon ang catalyst carrier ug pauswagon ang ruta sa pagpangandam aron mapalambo ang catalytic nga kalihokan, kalig-on ug pagsukol sa sunog. Sa kinatibuk-an, talagsaon nga yuta oxides mahimong gamiton ingon nga structural ug electronic promoters sa heterogeneous catalysts, ug CeO2improves sa pagkatibulaag sa Ni ug pag-usab sa mga kabtangan sa metallic Ni pinaagi sa lig-on nga metal nga suporta interaksyon.
Ang MA kaylap nga gigamit sa pagpauswag sa pagkatibulaag sa mga metal, ug paghatag ug pagpugong sa mga aktibo nga metal aron mapugngan ang ilang pagtipon. Ang La2O3 nga adunay taas nga kapasidad sa pagtipig sa oxygen nagpalambo sa pagsukol sa carbon sa proseso sa pagkakabig, ug ang La2O3 nagpasiugda sa pagkatibulaag sa Co sa mesoporous alumina, nga adunay taas nga kalihokan sa pagbag-o ug kalig-on. Ang La2O3promoter nagdugang sa MDR nga kalihokan sa Co / MA catalyst, ug ang Co3O4and CoAl2O4phases naporma sa ibabaw sa catalyst.Apan, ang hilabihan nga nagkatibulaag nga La2O3adunay gagmay nga mga lugas sa 8nm ~ 10nm. Sa proseso sa MDR, ang in-situ nga interaksyon tali sa La2O3ug CO2formed La2O2CO3mesophase, nga nag-aghat sa epektibo nga pagwagtang sa CxHy sa catalyst surface. Ang La2O3 nagpasiugda sa pagkunhod sa hydrogen pinaagi sa paghatag og mas taas nga densidad sa elektron ug pagpausbaw sa bakante nga oxygen sa 10% Co/MA. Ang pagdugang sa La2O3 nagpamenos sa dayag nga pagpaaktibo nga kusog sa CH4consumption. Busa,Ang rate sa pagkakabig sa CH4nadugang sa 93.7% sa 1073K K. Ang pagdugang sa La2O3 nagpauswag sa catalytic nga kalihokan, nagpasiugda sa pagkunhod sa H2, nagdugang sa gidaghanon sa mga aktibo nga site sa Co0, nagpatunghag dili kaayo nadeposito nga carbon ug nagdugang sa bakante nga oxygen sa 73.3%.
Ang Ce ug Pr gisuportahan sa Ni / Al2O3catalyst pinaagi sa parehas nga gidaghanon sa impregnation nga pamaagi sa Li Xiaofeng. Pagkahuman sa pagdugang sa Ce ug Pr, ang pagkapili sa H2 nagdugang ug ang pagkapili sa CO mikunhod. Ang MDR nga giusab sa Pr adunay maayo kaayo nga catalytic nga abilidad, ug ang selectivity sa H2 misaka gikan sa 64.5% ngadto sa 75.6%, samtang ang selectivity ngadto sa CO mikunhod gikan sa 31.4% Peng Shujing et al. gigamit ang sol-gel nga pamaagi, ang Ce-modified MA giandam uban sa aluminum isopropoxide, isopropanol solvent ug cerium nitrate hexahydrate. Ang piho nga lugar sa nawong sa produkto gamay nga nadugangan. Ang pagdugang sa Ce nakunhuran ang aggregation sa rod-like nanoparticles sa MA surface. Ang ubang mga hydroxyl nga mga grupo sa ibabaw sa γ- Al2O3 kay batakan gitabonan sa Ce compounds. Ang kalig-on sa kainit sa MA gipauswag, ug walay pagbag-o sa yugto sa kristal nga nahitabo human sa calcination sa 1000 ℃ sulod sa 10 ka oras. Wang Baowei et al. giandam ang MA nga materyal nga CeO2-Al2O4pinaagi sa coprecipitation nga pamaagi. Ang CeO2 nga adunay kubiko nga gagmay nga mga lugas parehas nga gisabwag sa alumina. Pagkahuman sa pagsuporta sa Co ug Mo sa CeO2-Al2O4, ang interaksiyon tali sa alumina ug aktibo nga sangkap nga Co ug Mo epektibo nga gipugngan sa CEO2
Ang talagsaong mga tigpasiugda sa yuta (La, Ce, y ug Sm) Gihiusa sa Co/MA catalyst alang sa MDR, ug ang proseso gipakita sa fig. 3. ang talagsaon nga yuta promoters makapauswag sa pagkatibulaag sa Co sa MA carrier ug makapugong sa agglomeration sa co partikulo. mas gamay ang gidak-on sa partikulo, mas lig-on ang interaksyon sa Co-MA, mas lig-on ang catalytic ug sintering nga abilidad sa YCo/MA catalyst, ug ang positibong epekto sa daghang mga tigpasiugda sa kalihokan sa MDR ug carbon deposition.Fig. 4 kay HRTEM iMAge human sa MDR treatment sa 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 sulod sa 8 ka oras. Ang mga partikulo sa Co anaa sa porma sa itom nga mga spots, samtang ang mga tagdala sa MA anaa sa porma sa gray, nga nagdepende sa kalainan sa densidad sa elektron. sa HRTEM nga hulagway nga adunay 10%Co/MA (fig. 4b), ang agglomeration sa Co metal nga mga partikulo naobserbahan sa ma carrierAng pagdugang sa talagsaon nga yuta nga tigpasiugda nagpamenos sa mga partikulo sa Co ngadto sa 11.0nm~12.5nm. Ang YCo/MA adunay lig-on nga interaksyon sa Co-MA, ug ang pasundayag sa sintering mas maayo kaysa ubang mga catalyst. dugang pa, ingon sa gipakita sa fig. 4b hangtod 4f, ang mga hollow carbon nanowires (CNF) gihimo sa mga catalyst, nga nagpadayon sa kontak sa pag-agos sa gas ug gipugngan ang catalyst gikan sa pag-deactivate.
Fig. 3 Epekto sa talagsaong pagdugang sa yuta sa pisikal ug kemikal nga mga kabtangan ug MDR catalytic performance sa Co/MA catalyst
3.2.2 Deoxidation catalyst
Ang Fe2O3/Meso-CeAl, usa ka Ce-doped Fe-based deoxidation catalyst, giandam pinaagi sa oxidative dehydrogenation sa 1- butene nga adunay CO2as soft oxidant, ug gigamit sa synthesis sa 1,3- butadiene (BD). Ang Ce kaayo nagkatibulaag sa alumina matrix, ug ang Fe2O3 / meso hilabihan nga nagkatibulaagFe2O3 / Meso-CeAl-100 catalyst dili lamang adunay kaayo nga nagkatibulaag nga mga espisye sa puthaw ug maayo nga mga kabtangan sa estruktura, apan adunay maayo usab nga kapasidad sa pagtipig sa oxygen, mao nga kini adunay maayo nga adsorption ug kapasidad sa pagpaaktibo sa CO2. Sama sa gipakita sa Figure 5, ang TEM nga mga hulagway nagpakita nga ang Fe2O3/Meso-CeAl-100 kay regularKini nagpakita nga ang worm-like channel structure sa MesoCeAl-100 kay luag ug porous, nga mapuslanon sa pagkatibulaag sa mga aktibong sangkap, samtang ang kaayo nagkatibulaag Ce malampuson nga doped sa alumina matrix. Ang halangdon nga metal catalyst coating nga materyal nga nagtagbo sa ultra-low emission standard sa mga salakyanan sa motor nakapalambo sa pore structure, maayo nga hydrothermal stability ug dako nga kapasidad sa pagtipig sa oxygen.
3.2.3 Catalyst alang sa mga Sasakyan
Gisuportahan sa Pd-Rh ang quaternary aluminum-based rare earth complex nga AlCeZrTiOx ug AlLaZrTiOx aron makakuha og automotive catalyst coating materials. mesoporous aluminum-based talagsaon nga yuta complex Pd-Rh/ALC mahimong malampuson nga gigamit ingon nga usa ka CNG sakyanan tambutso pagputli catalyst uban sa maayo nga kalig-on, ug ang pagkakabig efficiency sa CH4, ang nag-unang component sa CNG sakyanan tambutso gas, mao ang ingon ka taas sa 97.8%. Pagsagop sa usa ka hydrotherMAl one-step nga pamaagi sa pag-andam nianang talagsaon nga yuta ma composite nga materyal aron makaamgo sa self-assembly, Gi-order nga mesoporous precursors nga adunay metastable nga estado ug taas nga aggregation gi-synthesize, ug ang synthesis sa RE-Al nahiuyon sa modelo sa "compound growth unit" , sa ingon nakaamgo sa pagputli sa automobile exhaust post-mount three-way catalytic converter.
Fig. 4 HRTEM nga mga hulagway sa ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) ug SmCo/MA(f)
Fig. 5 TEM image (A) ug EDS element diagram (b,c) sa Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 kahayag nga performance
Ang mga electron sa talagsaon nga mga elemento sa yuta dali nga naghinamhinam sa pagbalhin tali sa lainlaing lebel sa enerhiya ug nagpagawas sa kahayag. Ang mga talagsaon nga yuta nga mga ion sagad gigamit isip mga activator sa pag-andam sa mga materyales nga luminescent. Ang talagsaon nga mga ion sa yuta mahimong makarga sa ibabaw sa aluminum phosphate hollow microspheres pinaagi sa coprecipitation method ug ion exchange method, ug ang mga luminescent nga materyales AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) mahimong maandam. Ang luminescent wavelength anaa sa duol sa ultraviolet nga rehiyon. Ang MA gihimo ngadto sa nipis nga mga pelikula tungod sa pagka-inertia niini, ubos nga dielectric nga kanunay ug ubos nga conductivity, nga naghimo niini nga magamit sa mga electrical ug optical nga mga himan, manipis nga mga pelikula, mga babag, mga sensor, ug uban pa. gamiton alang sa pag-sensing sa tubag nga one-dimensional photonic crystals, energy generation ug anti-reflection coatings. Kini nga mga himan mga stacked nga mga pelikula nga adunay piho nga optical nga gitas-on sa agianan, mao nga gikinahanglan nga kontrolon ang refractive index ug gibag-on. Sa pagkakaron, ang titanium dioxide ug zirconium oxide nga adunay taas nga refractive index ug silicon dioxide nga adunay ubos nga refractive index sagad gigamit sa pagdesinyo ug paghimo sa maong mga himan. . Ang pagkaanaa sa mga materyales nga adunay lainlaing mga kabtangan sa kemikal sa nawong gipalapdan, nga nagpaposible sa pagdesinyo sa mga advanced nga sensor sa photon. Ang pagpaila sa MA ug oxyhydroxide nga mga pelikula sa disenyo sa mga optical device nagpakita sa dakong potensyal tungod kay ang refractive index susama sa silicon dioxide.Apan lahi ang kemikal nga mga kabtangan.
3.4 kalig-on sa kainit
Uban sa pagtaas sa temperatura, sintering seryoso makaapekto sa paggamit sa epekto sa MA catalyst, ug ang piho nga ibabaw nga dapit mikunhod ug γ-Al2O3in crystalline hugna transforms ngadto sa δ ug θ sa χ hugna. Ang talagsaon nga mga materyales sa yuta adunay maayo nga kemikal nga kalig-on ug thermal stability, taas nga adaptability, ug dali nga makuha ug barato nga hilaw nga materyales. Ang pagdugang sa talagsaon nga mga elemento sa yuta makapauswag sa thermal stability, taas nga temperatura nga oxidation resistance ug mechanical properties sa carrier, ug adjust sa surface acidity sa carrier.La ug Ce mao ang labing kasagarang gigamit ug gitun-an nga mga elemento sa pagbag-o. Nakita ni Lu Weiguang ug uban pa nga ang pagdugang sa mga elemento sa talagsaon nga yuta epektibo nga nagpugong sa kadaghanan nga pagsabwag sa mga partikulo sa alumina, gipanalipdan ni La ug Ce ang mga grupo sa hydroxyl sa nawong sa alumina, gipugngan ang pag-sinter ug pagbag-o sa hugna, ug gipakunhod ang kadaot sa taas nga temperatura sa istruktura sa mesoporous. . Ang giandam nga alumina aduna pa'y taas nga espesipiko nga lugar sa ibabaw ug pore volume.Apan, ang sobra o gamay ra nga elemento sa yuta makapakunhod sa thermal stability sa alumina. Li Yanqiu ug uban pa. nagdugang 5% La2O3to γ-Al2O3, nga nagpauswag sa thermal stability ug nagdugang sa pore volume ug piho nga lugar sa nawong sa alumina carrier. Ingon sa makita gikan sa Figure 6, La2O3add sa γ-Al2O3, Improve ang thermal kalig-on sa talagsaon nga yuta composite carrier.
Sa proseso sa doping nano-fibrous nga mga partikulo nga adunay La ngadto sa MA, ang BET surface area ug pore volume sa MA-La mas taas kaysa MA-La kung ang temperatura sa pagtambal sa kainit mosaka, ug ang doping nga adunay La adunay dayag nga retarding nga epekto sa sintering sa taas. temperatura. ingon sa gipakita sa fig. 7, uban sa pagtaas sa temperatura, La likway sa reaksyon sa lugas nga pagtubo ug hugna kausaban, samtang igos. Ang 7a ug 7c nagpakita sa pagtipon sa nano-fibrous nga mga partikulo. sa fig. 7b, ang diametro sa dagkong mga partikulo nga gihimo pinaagi sa calcination sa 1200 ℃ mga 100nm. Kini nagtimaan sa mahinungdanon nga sintering sa MA. Dugang pa, kon itandi sa MA-1200, MA-La-1200 dili aggregate human sa kainit pagtambal. Uban sa pagdugang sa La, nano-fiber nga mga partikulo adunay mas maayo nga sintering abilidad. bisan sa mas taas nga temperatura sa calcination, ang doped La kay nagkatag sa MA surface. La giusab MA mahimong gamiton ingon nga carrier sa Pd catalyst sa C3H8oxidation reaksyon.
Fig. 6 Structure model sa sintering alumina nga adunay ug walay talagsaon nga mga elemento sa yuta
Fig. 7 TEM nga mga hulagway sa MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) ug MA-La-1200(d)
4 Konklusyon
Ang pag-uswag sa pag-andam ug pag-andar sa paggamit sa talagsaon nga yuta nga giusab nga MA nga mga materyales gipaila. Ang rare earth modified MA kaylap nga gigamit. Bisan kung daghang panukiduki ang nahimo sa catalytic application, thermal stability ug adsorption, daghang mga materyales ang adunay taas nga gasto, ubos nga kantidad sa doping, dili maayo nga pagkahan-ay ug lisud nga mahimong industriyalisado. Ang mosunod nga trabaho kinahanglan nga buhaton sa umaabot: optimize ang komposisyon ug istruktura sa talagsaon nga yuta nga giusab MA, pagpili sa angay nga proseso, Himamata ang functional development; Paghimo usa ka modelo sa pagkontrol sa proseso nga gibase sa proseso sa pagpaandar aron makunhuran ang mga gasto ug makaamgo sa produksiyon sa industriya; Aron mapadako ang mga bentaha sa mga kahinguhaan sa talagsaon nga yuta sa China, kinahanglan naton usisaon ang mekanismo sa pagbag-o sa rare earth MA, pauswagon ang teorya ug proseso sa pag-andam sa rare earth nga gibag-o nga MA.
Proyekto sa Pondo: Shaanxi Science and Technology Overall Innovation Project (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi Province 2019 Espesyal nga Scientific Research Project (19JK0490); 2020 espesyal nga siyentipikong panukiduki nga proyekto sa Huaqing College, Xi 'an University of Architecture and Technology (20KY02)
Tinubdan: Rare Earth
Oras sa pag-post: Hun-15-2021