Trà l'ossidi non-siliceous, l'alumina hà boni proprietà meccaniche, resistenza à alta temperatura è resistenza à a corrosione, mentre chì l'alumina mesoporosa (MA) hà una dimensione di poru regulabile, una grande superficie specifica, un grande voluminu di poru è un costu di pruduzzione bassu, chì hè largamente utilizatu in catalisi. liberazione di droga cuntrullata, adsorption è altri campi, cum'è cracking, hydrocracking è hydrodesulfurization di petroleum raw materials.Microporous alumina hè cumunimenti usatu in l 'industria, ma vi tocca direttamente l 'attività di alumina, a vita serviziu è selettività di catalyseur. Per esempiu, in u prucessu di purificazione di l'exhaust di l'automobile, i contaminanti depositati da l'additivi di l'oliu di u mutore formanu coke, chì portanu à u bloccu di i pori di u catalizzatore, riducendu cusì l'attività di u catalizzatore. Surfactant pò esse usata à aghjustà a struttura di traspurtadore alumina à furmà MA.Improve u so funziunamentu catalytic.
MA hà effettu constraint, è i metalli attivi sò disattivati dopu à calcination high-temperature. In più, dopu à calcination high-temperature, a struttura mesoporous collapses, u scheletru MA hè in statu amorfu, è l 'acidità di a superficia ùn pò scuntrà i so esigenze in u campu di funziunalità. U trattamentu di mudificazione hè spessu necessariu per migliurà l'attività catalitica, a stabilità di a struttura mesoporosa, a stabilità termale di a superficia è l'acidità di a superficia di i materiali MA. ) è ossidi di metalli (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, etc.) Caricati nantu à a superficia di MA o dopatu in u scheletru.
A cunfigurazione elettronica speciale di l'elementi di a terra rara face chì i so cumposti anu proprietà ottiche, elettriche è magnetiche speciali, è hè aduprata in materiali catalitici, materiali fotoelettrici, materiali adsorbenti è materiali magnetichi. Materiali mesoporous mudificati di terra rara pò aghjustà a pruprietà di l'acidu (alkali), aumentà a vacancy di l'ossigenu, è sintesi catalizzatore nanocristallino di metalli cù dispersione uniforme è scala nanometrica stabile. Materiali porosi adattati è terre rare ponu migliurà a dispersione di a superficia di nanocristalli metallici è a stabilità è a deposizione di carbone. resistenza di catalizzatori. In questu documentu, a mudificazione di e terre rare è a funziunalità di MA seranu introdutte per migliurà a prestazione catalitica, a stabilità termica, a capacità di almacenamentu di l'ossigenu, a superficia specifica è a struttura di pori.
1 preparazione MA
1.1 preparazione di traspurtadore alumina
U metudu di preparazione di u trasportatore d'alumina determina a so distribuzione di a struttura di poru, è i so metudi di preparazione cumuni includenu u metudu di disidratazione di pseudo-boehmite (PB) è u metudu sol-gel. Pseudoboehmite (PB) hè stata pruposta per a prima volta da Calvet, è H+ hà prumuvutu a peptizazione per ottene γ-AlOOH colloidal PB chì cuntene acqua interlayer, chì hè stata calcinata è disidratata à alta temperatura per furmà alumina. Sicondu diverse materie prime, hè spessu divisu in u metudu di precipitazione, u metudu di carbonizazione è u metudu di l'idrolisi d'alcoholaluminum. A solubilità coloidale di PB hè affettata da a cristalinità, è hè ottimizatu cù l'aumentu di a cristalinità, è hè ancu affettata da i paràmetri di u prucessu di funziunamentu.
PB hè generalmente preparatu da u metudu di precipitazione. L'alkali hè aghjuntu à a suluzione d'aluminate o l'acidu hè aghjuntu à a suluzione d'aluminate è precipitatu per ottene l'alumina idratata (precipitazione alkali), o l'acidu hè aghjuntu à a precipitazione d'aluminate per ottene l'alumina monoidrata, chì hè poi lavata, secca è calcinata per ottene PB. U metudu di precipitazione hè faciule d'opera è pocu costu, chì hè spessu usatu in a produzzione industriale, ma hè influinzatu da parechji fatturi (pH di suluzione, cuncentrazione, temperatura, etc.). In u metudu di carbonizazione, Al (OH) 3 hè ottenutu da a reazzione di CO2 è NaAlO2, è PB pò esse acquistatu dopu à l'anziane. Stu metudu hà i vantaghji di u funziunamentu simplice, alta qualità di produttu, senza contaminazione è pocu costu, è pò preparà l'alumina cù una alta attività catalitica, una eccellente resistenza à a corrosione è una superficia specifica alta cù pocu investimentu è altu rendimentu. U metudu d'idrolisi di alkoxide d'aluminiu hè spessu usatu. per preparà PB d'alta purezza. L'alkoxidu d'aluminiu hè idrolizatu per furmà l'ossidu d'aluminiu monoidratu, è poi trattatu per ottene PB d'alta purezza, chì hà una bona cristalinità, una dimensione di particella uniforme, una distribuzione di grandezza di poru cuncentrata è una alta integrità di particelle sferiche. Tuttavia, u prucessu hè cumplessu, è hè difficiule di ricuperà per via di l'usu di certi solventi organici tossichi.
Inoltre, i sali inorganici o i cumposti organici di metalli sò cumunimenti usati per a preparazione di precursori d'alumina per u metudu sol-gel, è l'acqua pura o i solventi organici sò aghjuntu per preparà suluzione per generà sol, chì hè poi gelled, seccu è arrustitu. Attualmente, u prucessu di preparazione di l'alumina hè sempre migliuratu nantu à a basa di u metudu di disidratazione PB, è u metudu di carbonizazione hè diventatu u metudu principale per a produzzione di alumina industriale per via di a so ecunumia è a prutezzione di l'ambiente. per via di a so distribuzione di dimensioni pori più uniforme, chì hè un mètudu putenziale, ma ci vole à esse migliuratu à rializà applicazione industriale.
1.2 preparazione MA
Alumina cunvinziunali ùn pò scuntrà i bisogni funziunali, cusì hè necessariu di priparà MA high-prestu. I metudi di sintesi sò generalmente include: metudu di nano-casting cù muffa di carbone cum'è mudellu duru; Sintesi di SDA: Processo di autoassemblaggio indotto da evaporazione (EISA) in presenza di modelli morbidi come SDA e altri tensioattivi cationici, anionici o non ionici.
1.2.1 Prucessu EISA
U mudellu molle hè utilizatu in cundizione acida, chì evita u prucessu complicatu è di tempu di u metudu di a membrana dura è pò realizà a modulazione cuntinua di l'apertura. A preparazione di MA da EISA hà attiratu assai attenzione per via di a so facilità di dispunibilità è riproducibilità. Diversi strutture mesoporous ponu esse preparati. A dimensione di i pori di MA pò esse aghjustate cambiendu a lunghezza di a catena idrofobica di surfactant o aghjustendu u rapportu molare di catalizzatore d'idrolisi à precursore d'aluminiu in solu suluzione. zona MA è urdinatu alumina mesoporous (OMA), hè statu appiicata à vari mudelli soft, comu P123, F127, triethanolamine (tè), etc. EISA pò rimpiazzà u prucessu di co-assemblea di precursori organoaluminum, comu alkoxides aluminium e surfactant templates , tipicamente isopropoxide d'aluminiu è P123, per furnisce i materiali mesoporous. U sviluppu successu di u prucessu EISA richiede un aghjustamentu precisu di a cinetica di l'idrolisi è di a cundensazione per ottene un sol stabile è permette u sviluppu di mesophase furmatu da micelle surfactant in sol.
In u prucessu EISA, l'usu di solventi non-aqueous (cum'è l'etanolu) è agenti cumplessi organici ponu rallentà in modu efficace l'idrolisi è a velocità di condensazione di i precursori organoaluminum è induce l'auto-assemblea di materiali OMA, cum'è Al(OR)3 è. isopropoxide d'aluminiu. Tuttavia, in solventi volatili non acquosi, i modelli di tensioattivi di solito perdono la loro idrofilia/idrofobicità. Inoltre, a causa di u ritardu di l'idrolisi è a policondensazione, u pruduttu intermediu hà un gruppu idrofobicu, chì rende difficiule di interagisce cù u mudellu di surfactant. Solu quandu a cuncentrazione di surfactant è u gradu di l'idrolisi è a policondensazione di l'aluminiu sò gradualmente aumentati in u prucessu di evaporazione di disolvente, l'auto-assemblea di u mudellu è l'aluminiu pò esse realizatu. Dunque, parechji parametri chì affettanu e cundizioni di evaporazione di i solventi è a reazione di idrolisi è di condensazione di i precursori, cum'è a temperatura, l'umidità relativa, u catalizzatore, a rata di evaporazione di i solventi, etc., affettanu a struttura di l'assemblea finale. Comu mostra in fig. 1, i materiali OMA cù alta stabilità termica è alta prestazione catalitica sò stati sintetizzati da l'auto-assemblea indotta da evaporazione assistita solvotermale (SA-EISA). Trattamentu solvothermal prumove l'idrolisi cumpleta di i precursori d'aluminiu per furmà gruppi d'idrossile d'aluminiu di cluster di picculi dimensioni, chì rinforza l'interazzione trà surfactants è aluminium.Two-dimensional hexagonal mesophase hè statu furmatu in u prucessu EISA è calcined à 400 ℃ per furmà materiale OMA. In u prucessu tradiziunale EISA, u prucessu di evaporazione hè accumpagnatu da l'idrolisi di u precursore di l'organoaluminiu, perchè e cundizioni di evaporazione anu una influenza impurtante nantu à a reazzione è a struttura finali di OMA. U passu di trattamentu solvothermal prumove l'idrolisi cumpleta di u precursore d'aluminiu è pruduce gruppi di idrossili d'aluminiu raggruppati parzialmente condensati. OMA hè furmatu in una larga gamma di cundizioni di evaporazione. Comparatu cù MA preparatu da u metudu EISA tradiziunale, OMA preparatu da u metudu SA-EISA hà un voluminu di poru più altu, una superficie specifica più specifica è una stabilità termica megliu. In u futuru, u metudu EISA pò esse usatu per preparà MA di apertura ultra-grande cù un altu tassu di cunversione è una selettività eccellente senza usà agenti di reaming.
Fig. 1 diagramma di flussu di u metudu SA-EISA per sintetizà materiali OMA
1.2.2 altri prucessi
A preparazione MA cunvinziunali richiede un cuntrollu precisu di i paràmetri di sintesi per ottene una struttura mesoporosa chjara, è a rimozione di materiali di mudellu hè ancu sfida, chì complica u prucessu di sintesi. Attualmente, assai letteratura anu riportatu a sintesi di MA cù mudelli diffirenti. In l'ultimi anni, a ricerca principarmenti fucalizza nantu à a sintesi di MA cù glucose, saccharose è amidu cum'è mudelli da isopropoxide d'aluminiu in suluzione aqueous.Most di sti materiali MA sò sintetizzati da nitrate d'aluminiu, sulfate è alkoxide cum'è fonti d'aluminiu. MA CTAB ancu esse ottenutu da mudificazione diretta di PB cum'è fonte d'aluminiu. MA cù proprietà strutturale differente, vale à dì Al2O3)-1, Al2O3)-2 è al2o3E hà una bona stabilità termale. L'aghjunzione di surfactant ùn cambia micca a struttura cristallina inherente di PB, ma cambia u modu di stacking di particelle. Inoltre, a furmazione di Al2O3-3 hè furmata da l'aderenza di nanoparticuli stabilizzati da u solvente organicu PEG o l'aggregazione intornu à PEG. Tuttavia, a distribuzione di a dimensione di poru di Al2O3-1 hè assai stretta. Inoltre, i catalizzatori basati in palladium sò stati preparati cù MA sinteticu cum'è carrier.In a reazzione di combustione di metanu, u catalizzatore supportatu da Al2O3-3 hà dimustratu un bonu rendimentu cataliticu.
Per a prima volta, MA cù una distribuzione di dimensione di poru relativamente ristretta hè stata preparata cù l'ABD di scorie nere d'aluminiu d'aluminiu economica è ricca d'aluminiu. U prucessu di pruduzzione include u prucessu di estrazione à bassa temperatura è pressione normale. I particeddi solidi lasciati in u prucessu di estrazione ùn contaminaranu micca l'ambiente, è ponu esse ammucchiati cù pocu risicu o riutilizati cum'è riempimentu o aggregatu in l'applicazione concreta. A superficia specifica di a MA sintetizzata hè 123 ~ 162 m2 / g, a distribuzione di a dimensione di i pori hè stretta, u raghju di piccu hè 5,3 nm, è a porosità hè 0,37 cm3 / g. U materiale hè nano-sized è a dimensione di u cristallu hè di circa 11nm. A sintesi di u statu solidu hè un novu prucessu per sintetizà MA, chì pò esse usatu per pruduce assorbenti radiochimici per l'usu clinicu. Clorur d'aluminiu, carbonate d'ammoniu è materie prime di glucose sò mischiati in un rapportu molare di 1: 1.5: 1.5, è MA hè sintetizatu da una nova reazione meccanochimica di u statu solidu. Per cuncentrazione di 131I in l'equipaggiu di bateria termale, u rendimentu tutale di 131I dopu a cuncentrazione hè 90. %, è a suluzione ottenuta 131I[NaI] hà una alta concentrazione radiuattiva (1.7TBq/mL), rializendu cusì l'usu di grande dose131I[NaI] capsule per u trattamentu di u cancer di tiroide.
Per riassuntu, in u futuru, i picculi mudelli molecolari ponu ancu esse sviluppati per custruisce strutture di poru urdinatu multi-livellu, aghjustate in modu efficace a struttura, a morfologia è e proprietà chimiche di a superficia di i materiali, è generà una grande superficie è un wormhole urdinatu MA. Esplora mudelli economici è fonti d'aluminiu, ottimisate u prucessu di sintesi, clarificà u mecanismu di sintesi è guidà u prucessu.
Metudu di mudificazione di 2 MA
I metudi di distribuzione uniformi di cumpunenti attivi nantu à u trasportatore MA includenu impregnazione, sintesi in situ, precipitazione, scambiu di ioni, mischju meccanicu è fusione, trà i quali i primi dui sò i più cumunimenti usati.
2.1 metudu di sintesi in situ
Gruppi utilizati in mudificazione funziunale sò aghjuntu in u prucessu di preparazione MA per mudificà è stabilizzà a struttura di scheletru di u materiale è migliurà a prestazione catalitica. U prucessu hè mostratu in Figura 2. Liu et al. Ni/Mo-Al2O3 synthétisé in situ avec P123 comme modèle. Sia Ni è Mo sò stati dispersi in canali MA urdinati, senza distrughje a struttura mesoporosa di MA, è a prestazione catalitica era ovviamente migliurata. Aduttà un metudu di crescita in situ nantu à un substratu gamma-al2o3 sintetizatu, Comparatu cù γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 hà una superficia specifica BET più grande è u voluminu di poru, è hà una struttura mesoporosa bimodale cù distribuzione di dimensione di poru stretta. MnO2-Al2O3 hà una veloce adsorption rate è un'alta efficienza per F-, è hà una larga gamma di applicazioni di pH (pH = 4 ~ 10), chì hè adattatu per e cundizioni pratiche di l'applicazione industriale. U rendiment di riciclamentu di MnO2-Al2O3is megliu cà quellu di γ-Al2O.Stabilità strutturale deve esse più ottimizatu. Per riassuntu, i materiali mudificati MA ottenuti da sintesi in situ anu un bonu ordine strutturale, una forte interazzione trà i gruppi è i trasportatori d'alumina, una cumminazione stretta, una grande carica di materiale, è ùn sò micca faciuli à causà l'eliminazione di cumpunenti attivi in u prucessu di reazzione catalitica. , è u rendiment cataliticu hè significativamente migliuratu.
Fig 2 Preparazione di MA functionalized da sintesi in situ
2.2 mètudu impregnation
Immergendu u MA preparatu in u gruppu mudificatu, è ottene u materiale MA modificatu dopu à u trattamentu, in modu di rializà l'effetti di catalisi, adsorption è simili. Cai et al. preparatu MA da P123 da u metudu sol-gel, è immerse in solu solu di etanolu è tetraethylenepentamine per ottene materiale MA mudificatu in amino cù una forte prestazione di adsorption. Inoltre, Belkacemi et al. dipped in ZnCl2solution da u listessu prucessu di ottene urdinatu zincu doped mudificatu MA materials.The superficia specifichi è u voluminu di pori sò 394m2 / g è 0.55 cm3 / g, rispittivamenti. In cunfrontu cù u metudu di sintesi in situ, u metudu di impregnazione hà una dispersione di elementi megliu, una struttura mesoporosa stabile è una bona prestazione di adsorption, ma a forza d'interazzione trà i cumpunenti attivi è u trasportatore di alumina hè debule, è l'attività catalitica hè facilmente interferita da fatturi esterni.
3 prugressu funziunale
A sintesi di terra rara MA cù pruprietà speciale hè a tendenza di sviluppu in u futuru. Attualmente, ci sò parechji metudi di sintesi. I paràmetri di u prucessu affettanu u rendiment di MA. A superficia specifica, u voluminu di i pori è u diametru di i pori di MA pò esse aghjustatu da u tipu di mudellu è a cumpusizioni di precursori d'aluminiu. A temperatura di calcinazione è a cuncentrazione di u mudellu di polimeru affettanu a superficia specifica è u voluminu di poru di MA. Suzuki è Yamauchi truvaru chì a temperatura di calcinazione hè stata aumentata da 500 ℃ à 900 ℃. L'apertura pò esse aumentata è a superficia pò esse ridutta. Inoltre, u trattamentu di mudificazione di a terra rara migliurà l'attività, a stabilità termale di a superficia, a stabilità strutturale è l'acidità di a superficia di i materiali MA in u prucessu cataliticu, è incontra u sviluppu di a funziunalisazione MA.
3.1 Adsorbente di Defluorinazione
U fluoru in l'acqua potabile in Cina hè seriamente dannusu. Inoltre, l'aumentu di u cuntenutu di fluoru in a suluzione industriale di sulfate di zincu portarà à a corrosione di l'elettrodi, u deterioramentu di l'ambiente di travagliu, a diminuzione di a qualità di zincu elettricu è a diminuzione di a quantità di acqua riciclata in u sistema di fabricazione di l'acidu. è u prucessu di l'elettrolisi di u furnace di lettu fluidizatu per a tostatura di gas di fume. At prisente, u mètudu adsorption hè u più attrattiva à mezu à i metudi cumuni di defluorination.However umitu, ci sò qualchi shortcomings, cum'è a capacità d'adsorption poviru, ristrettu range pH disponibile, inquinamentu secundariu è cetara. U carbone attivatu, l'alumina amorfa, l'alumina attivata è altri adsorbenti sò stati utilizati per a defluorinazione di l'acqua, ma u costu di l'adsorbenti hè altu, è a capacità di adsorption di F-in suluzione neutra o alta cuncentrazione hè bassa. studiatu adsorbente per a rimozione di fluoruru per via di a so alta affinità è selettività à u fluoru à u valore di pH neutru, ma hè limitatu da a capacità d'adsorption poveru di u fluoruru, è solu à pH <6 pò avè una bona prestazione di adsorption di fluoruri.MA hà attiratu una larga attenzione. in u cuntrollu di a contaminazione ambientale per via di a so grande superficie specifica, di l'effettu unicu di a dimensione di i pori, di u funziunamentu di l'acid-base, di a stabilità termica è meccanica. Kundu et al. preparatu MA cù una capacità massima di adsorption di fluoru di 62,5 mg / g. A capacità di adsorption di fluoru di MA hè assai influenzata da e so caratteristiche strutturali, cum'è a superficia specifica, i gruppi funziunali di a superficia, a dimensione di poru è a dimensione di poru tutale.
A causa di l'acidu duru di La è a basicità dura di fluoru, ci hè una forte affinità trà La è i ions fluoru. In l'ultimi anni, certi studii anu truvatu chì La cum'è modificatore pò migliurà a capacità di adsorption di fluorure. Tuttavia, per via di a bassa stabilità strutturale di l'adsorbenti di terre rare, più terre rare sò leached in a suluzione, risultatu in a contaminazione di l'acqua secundaria è dannu à a salute umana. Per d 'altra banda, l'alta concentrazione di aluminiu in l'ambiente acqua hè unu di i veleni per a salute umana. Per quessa, hè necessariu di preparà un tipu d'adsorbente cumpostu cù una bona stabilità è senza leaching o menu leaching di altri elementi in u prucessu di eliminazione di fluoru. Le MA modifié par La et Ce est préparé par imprégnation (La/MA et Ce/MA). L'ossidi di terra rara sò stati caricati cù successu nantu à a superficia MA per a prima volta, chì anu avutu un rendimentu di defluorinazione più altu. I meccanismi principali di rimuzione di fluoru sò l'adsorption elettrostatica è l'adsorption chimica, l'attrazione di l'elettroni di a carica positiva di a superficia è a reazzione di scambiu di ligand combina cù l'idrossile superficiale, u U gruppu funziunale idrossilu nantu à a superficia adsorbente genera legami di l'idrogenu cù F-, a mudificazione di La è Ce migliurà a capacità di adsorption di fluoru, La / MA cuntene più siti di adsorption d'idrossile, è a capacità di adsorbimentu di F hè in l'ordine di La / MA >Ce/MA>MA. Cù l'aumentu di a cuncentrazione iniziale, a capacità di adsorption di fluoru aumenta. L'effettu di adsorption hè megliu quandu u pH hè 5 ~ 9, è u prucessu di adsorption di fluoru cuncorda cù u mudellu di adsorption isotermal Langmuir. Inoltre, l'impurità di l'ioni sulfate in l'alumina pò ancu influenzà significativamente a qualità di e mostre. Ancu s'è a ricerca in relazione nantu à l'alumina mudificata di terra rara hè stata realizata, a maiò parte di a ricerca si cuncentra nantu à u prucessu di adsorbente, chì hè difficiule d'esse usatu industrialmente. è e caratteristiche di migrazione di ioni di fluoru, ottene un adsorbente efficiente, low-cost è rinnuvevule di ioni di fluoru per a defluorinazione di suluzione di sulfate di zincu in u sistema di idrometallurgia di zincu, è stabilisce un mudellu di cuntrollu di prucessu per trattà a suluzione alta di fluoru basatu nantu à l'adsorbente nano di terra rara MA.
3.2 Catalyseur
3.2.1 Riforma secca di metanu
A terra rara pò aghjustà l'acidità (basicità) di materiali porosi, aumentà a vacanza di l'ossigenu, è sintetizà catalizzatori cù dispersione uniforme, scala nanometrica è stabilità. Hè spessu usatu per sustene i metalli nobili è i metalli di transizione per catalizà a metanizazione di CO2. Attualmente, i materiali mesoporous mudificati di terra rara sò sviluppati versu a riforma di metanu seccu (MDR), a degradazione fotocatalitica di VOC è a purificazione di gas di coda. In cunfrontu cù metalli nobili (cum'è Pd, Ru, Rh, etc.) è altri metalli di transizione (cum'è Co, Fe, etc.), Ni/Al2O3catalyst hè largamente utilizatu per a so attività catalitica più alta è selettività, alta stabilità è low cost per u metanu. Tuttavia, a sinterizzazione è a deposizione di carbone di nanoparticulate Ni nantu à a superficia di Ni / Al2O3 portanu à a disattivazione rapida di u catalyseur. Dunque, hè necessariu aghjunghje accelerante, mudificà u trasportatore di catalizzatore è migliurà a strada di preparazione per migliurà l'attività catalitica, a stabilità è a resistenza à u scorch. In generale, l'ossidi di terra rara pò esse aduprati cum'è promotori strutturali è elettronichi in catalizzatori eterogenei, è CeO2improves a dispersione di Ni è cambia e proprietà di Ni metallicu attraversu una forte interazzione di supportu di metalli.
MA hè largamente utilizatu per rinfurzà a dispersione di metalli, è furnisce una restrizione per i metalli attivi per impediscenu a so agglomerazione. La2O3with alta capacità di almacenamentu di l'ossigenu aumenta a resistenza di carbone in u prucessu di cunversione, è La2O3promotes a dispersione di Co nantu à l'alumina mesoporosa, chì hà una alta attività di riformazione è resistenza. U La2O3promoter aumenta l'attività MDR di Co / MA catalyseur, è Co3O4and CoAl2O4phases sò furmati nantu à a superficia di catalyseur. Tuttavia, u La2O3 altamente dispersatu hà picculi grani di 8nm ~ 10nm. In u prucessu MDR, l'interazzione in situ trà La2O3 è CO2formed La2O2CO3mesophase, chì induce l'eliminazione efficace di CxHy nantu à a superficia di catalyseur. La2O3promotes a riduzzione di l'idrogenu furnisce una densità di elettroni più alta è rinfurzà a vacanza di l'ossigenu in 10% Co / MA. L'aghjunzione di La2O3reduces l'energia di attivazione apparente di CH4consumption. Per quessa,U tassu di cunversione di CH4aumentatu à 93.7% à 1073K K. L'aghjuntu di La2O3improved l'attività catalitica, prumove a riduzzione di H2, aumentò u numeru di siti attivi Co0, pruducia menu dipositu di carbone è hà aumentatu a vacancy d'ossigenu à 73.3%.
Ce è Pr sò stati supportati nantu à Ni / Al2O3catalyst da u metudu di impregnazione di volumi uguali in Li Xiaofeng. Dopu aghjunghje Ce è Pr, a selettività à H2 aumentava è a selettività à CO diminuì. U MDR mudificatu da Pr hà avutu una capacità catalitica eccellente, è a selettività à H2 aumentava da 64.5% à 75.6%, mentre chì a selettività à CO diminuì da 31.4% Peng Shujing et al. U metudu sol-gel utilizatu, a MA modificata Ce hè stata preparata cù isopropoxidu d'aluminiu, solvente isopropanol è nitru di ceriu hexahydrate. A superficia specifica di u pruduttu hè stata ligeramente aumentata. L'aghjuntu di Ce hà riduciutu l'agregazione di nanoparticuli simili à bastone nantu à a superficia MA. Certi gruppi idrossilici nantu à a superficia di γ-Al2O3 sò stati basamente coperti da composti Ce. L'stabilità termale di MA hè stata migliurata, è nisuna trasfurmazioni di a fase di cristalli hè stata dopu a calcinazione à 1000 ℃ per 10 ore.Wang Baowei et al. preparatu MA materiale CeO2-Al2O4by metudu coprecipitation. CeO2 cù granuli cubichi sò stati uniformi dispersi in allumina. Dopu avè supportatu Co è Mo nantu à CeO2-Al2O4, l'interazzione trà l'alumina è u cumpunente attivu Co è Mo hè stata efficacemente impedita da CEO2
I promotori di a terra rara (La, Ce, y è Sm) sò cumminati cù u catalizzatore Co / MA per MDR, è u prucessu hè mostratu in a fig. 3. i prumutori di a terra rara pò migliurà a dispersion di Co nantu à u traspurtadore MA è inibisce l'agglomerazione di particeddi co. u più chjucu u grandezza di particella, u più forte l'interazzione Co-MA, u più forte a capacità catalytic è sintering in catalyseur YCo / MA, è l'effetti pusitivi di parechji prumutori nantu à l'attività MDR è dipositu di carbone.Fig. 4 hè un HRTEM iMAge dopu u trattamentu MDR à 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 per 8 ore. I particeddi Co esistenu in forma di punti neri, mentre chì i trasportatori MA esistenu in forma di grisgiu, chì dipende da a diffarenza di a densità di l'elettroni. in l'imagine HRTEM cù 10% Co / MA (fig. 4b), l'agglomerazione di particeddi di metalli Co hè osservata nantu à ma carriersL'aghjuntu di u promotore di a terra rara riduce i particeddi Co à 11.0nm ~ 12.5nm. YCo/MA hà una forte interazzione Co-MA, è a so prestazione di sinterizzazione hè megliu cà altri catalizzatori. in più, cum'è mostra in fichi. 4b à 4f, i nanofili di carbonu cavu (CNF) sò pruduciuti nantu à i catalizzatori, chì mantenenu in cuntattu cù u flussu di gasu è impediscenu a disattivazione di u catalizzatore.
Fig. 3 Effettu di l'aghjunzione di terre rare nantu à e proprietà fisiche è chimiche è a prestazione catalitica MDR di u catalizzatore Co / MA
3.2.2 Catalizzatore di deoxidazione
Fe2O3/Meso-CeAl, un catalizzatore di disossidazione basatu in Fe-dopatu, hè statu preparatu per deidrogenazione oxidativa di 1-butene cù CO2 cum'è ossidante suave, è hè stata utilizata in a sintesi di 1,3-butadiene (BD). Ce era assai dispersatu in a matrice d'alumina, è Fe2O3 / meso era altamente dispersatu. Fe2O3 / Meso-CeAl-100 catalizzatore ùn hè micca solu spezie di ferru altamente disperse è boni proprietà strutturali, ma hà ancu una bona capacità di almacenamentu di l'ossigenu, cusì hà una bona capacità di adsorption è attivazione. di CO2. Cum'è mostra in a Figura 5, l'imaghjini TEM mostranu chì Fe2O3 / Meso-CeAl-100 hè regularIt mostra chì a struttura di u canali vermi-like di MesoCeAl-100 hè solta è porosa, chì hè benefica per a dispersione di ingredienti attivi, mentri Ce altamente dispersatu. hè dopatu cù successu in a matrice di allumina. U materiale di rivestimentu di catalizzatore di metalli nobili chì risponde à u standard di emissioni ultra-bassu di i veiculi mutore hà sviluppatu una struttura di pori, una bona stabilità idrotermale è una grande capacità di almacenamentu di l'ossigenu.
3.2.3 Catalyst for Vehicles
Pd-Rh hà supportatu cumplessi di terre rare basati in aluminium quaternari AlCeZrTiOx è AlLaZrTiOx per ottene materiali di rivestimentu di catalizzatore di l'automobile. mesoporous alluminiu-basatu terri rari cumplessu Pd-Rh / ALC pò ièssiri usatu bè cum'è un catalizzatore di purificazione di escape di veìculu CNG cù una bona durabilità, è l'efficienza di cunversione di CH4, u cumpunente principale di gas di scarico di veiculi CNG, hè altu cum'è 97,8%. Aduttà un metudu idrotermale in un passu per preparà quellu materiale compositu di terra rara per rializà l'auto-assemblea, i precursori mesoporosi urdinati cù statu metastabile è alta aggregazione sò stati sintetizzati, è a sintesi di RE-Al cunfurmata à u mudellu di "unità di crescita composta". , rializendu cusì a purificazione di u cunvertitore cataliticu à trè vie post-muntatu di scarico di l'automobile.
Fig. 4 HRTEM images di ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) è SmCo/MA(f)
Fig. 5 Image TEM (A) è diagramma di elementi EDS (b,c) di Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 prestazione luminosa
L'elettroni di l'elementi di a terra rara sò facilmente eccitati per a transizione trà i diversi livelli di energia è emettenu luce. I ioni di terra rara sò spessu usati com'è attivatori per preparà materiali luminiscenti. Ioni di terra rara pò esse caricati nantu à a superficia di microsfere cave di fosfatatu d'aluminiu per u metudu di coprecipitazione è u metudu di scambiu di ioni, è i materiali luminiscenti AlPO4∶RE (La, Ce, Pr, Nd) ponu esse preparati. A lunghezza d'onda luminescente hè in a regione ultravioletta vicinu. MA hè fatta in filmi magre per via di a so inerzia, a bassa constante dielettrica è a bassa conductività, chì a rende applicabile à i dispositi elettrici è ottici, filmi sottili, barriere, sensori, etc. esse aduprata per a sensazione di risposta di cristalli fotonici unidimensionali, generazione di energia è rivestimenti antiriflessu. Sti dispusitivi sò filmi accatastati cù una lunghezza di percorsu otticu definitu, cusì hè necessariu di cuntrullà l'indice di rifrazione è u grossu. Attualmente, u diossidu di titaniu è l'ossidu di zirconiu cù un altu indice di rifrazione è u diossidu di siliciu cù un indice di rifrazione bassu sò spessu usati per cuncepisce è custruisce tali dispusitivi. . A gamma di dispunibilità di materiali cù diverse proprietà chimiche di a superficia hè allargata, chì permette di cuncepisce sensori di fotoni avanzati. L'intruduzioni di filmi MA è oxyhydroxide in u disignu di i dispositi ottichi mostra un grande potenziale perchè l'indice di rifrazione hè simili à quellu di diossidu di siliciu. Ma e proprietà chimiche sò diverse.
3.4 stabilità termale
Avec l'augmentation de la température, le frittage affecte sérieusement l'effet d'utilisation du catalyseur MA, et la surface spécifique diminue et la phase cristalline γ-Al2O3 se transforme en phases δ et θ à χ. I materiali di terra rara anu una bona stabilità chimica è stabilità termica, alta adattabilità, è materie prime facilmente dispunibili è economiche. L'aghjunzione di elementi di terra raru pò migliurà a stabilità termale, a resistenza à l'ossidazione d'alta temperatura è e proprietà meccaniche di u traspurtadore, è aghjustà l'acidità di a superficia di u trasportatore.La è Ce sò l'elementi di mudificazione più cumuni è studiati. Lu Weiguang è altri truvaru chì l'aghjunzione di elementi di terra rara hà impeditu effittivamenti a diffusione in massa di particelle d'alumina, La è Ce pruteggiu i gruppi hydroxyl nantu à a superficia di l'alumina, inibite a sinterizzazione è a trasfurmazioni di fase, è riduce u dannu di l'alta temperatura à a struttura mesoporosa. . L'alumina preparatu hà sempre un altu spaziu di superficia specifica è u voluminu di poru. Tuttavia, troppu o troppu pocu elementu di terra rara riducerà a stabilità termale di l'alumina. Li Yanqiu et al. aghjunghjenu 5% La2O3 à γ-Al2O3, chì hà migliuratu a stabilità termica è hà aumentatu u voluminu di poru è a superficia specifica di u trasportatore di alumina. Comu pò esse vistu da a Figura 6, La2O3added à γ-Al2O3, Migliurà a stabilità termica di u trasportatore compositu di terra rara.
In u prucessu di doping particelle nano-fibrous cù La à MA, a superficia BET è u voluminu di poru di MA-La sò più altu ch'è quelli di MA quandu a temperatura di trattamentu termale aumenta, è u doping cù La hà un effettu retarding evidenti nantu à a sinterizzazione à altu. temperatura. cum'è mostra in fig. 7, cù l 'aumentu di temperature, La inhibits la riazzioni di crescita di granu è trasfurmazioni fasi, mentri fichi. 7a è 7c mostranu l'accumulazione di particelle nano-fibrous. in fig. 7b, u diamitru di particeddi grossi prudutte da a calcinazione à 1200 ℃ hè di circa 100 nm. Marca a sinterizzazione significativa di MA. Inoltre, paragunatu cù MA-1200, MA-La-1200 ùn aghjunghje micca dopu u trattamentu termale. Cù l'aghjuntu di La, i particeddi nano-fibre anu una capacità di sinterizzazione megliu. Même à température de calcination plus élevée, La dopée est encore très dispersée sur la surface MA. La MA mudificata pò esse usata cum'è u traspurtadore di catalyseur Pd in reazzione C3H8oxidation.
Fig. 6 Modellu di struttura di l'alumina sinterizzata cù è senza elementi di terra rara
Fig. 7 TEM images di MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) è MA-La-1200 (d)
4 Cunclusioni
U prugressu di a preparazione è l'applicazione funziunale di i materiali MA mudificati di terra rara hè introduttu. A terra rara MA modificata hè largamente usata. Ancu s'è assai di ricerca hè stata fatta in l'applicazione catalitica, a stabilità termale è l'adsorption, assai materiali anu un costu altu, una quantità di doping bassu, un ordine poviru è sò difficiuli di industrializà. U seguenti travagliu deve esse fattu in u futuru: ottimisà a cumpusizioni è a struttura di MA mudificata di terra rara, selezziunà u prucessu adattatu,Incontra u sviluppu funziunale; Stabbilisce un mudellu di cuntrollu di prucessu basatu annantu à un prucessu funziunale per riduce i costi è realizà a produzzione industriale; Per maximizà i vantaghji di e risorse di a terra rara di a Cina, duvemu esplurà u miccanisimu di mudificazione MA di terra rara, migliurà a teoria è u prucessu di preparazione di MA mudificata di terra rara.
Prughjettu Fondu: Shaanxi Science and Technology Project Innovation Overall (2011KTDZ01-04-01); Pruvincia di Shaanxi 2019 Special Research Scientific Project (19JK0490); Prughjettu speciale di ricerca scientifica 2020 di Huaqing College, Xi 'an University of Architecture and Technology (20KY02)
Fonte: Rare Earth
Tempu di pubblicazione: 15-06-2021