Blandt ikke-silicøse oxider har aluminiumoxid gode mekaniske egenskaber, høj temperaturresistens og korrosionsbestandighed, mens mesoporøs aluminiumoxid (MA) har justerbar porestørrelse, stort specifikt overfladeareal, stor porevolumen og lave produktionsomkostninger, som er vidt brugt i katalyse, kontrolleret lægemiddelfrigivelse, adsorption og andre felter, såsom krakning, hydrokrakning og hydrodesulfurisering af petrolen Rå Materials.Microporous aluminiumoxid bruges ofte i industrien, men det vil direkte påvirke aktiviteten af aluminiumoxid, levetiden og selektiviteten af katalysatoren. I processen med biludstødningsoprensning vil de deponerede forurenende stoffer fra motorolie -tilsætningsstoffer danne koks, hvilket vil føre til blokering af katalysatorporer, hvilket reducerer katalysatorens aktivitet. Overfladeaktivt middel kan bruges til at justere strukturen af aluminiumoxidbærer til dannelse af ma.Improve dens katalytiske ydelse.
MA har begrænsningseffekt, og de aktive metaller deaktiveres efter høj-temperaturkalcination. Derudover, efter høj-temperaturkalkinering, kollapseres den mesoporøse struktur, MA-skelettet er i amorf tilstand, og overfladesyreindholdet kan ikke opfylde sine krav inden for funktionaliseringsområdet. Modifikationsbehandling er ofte nødvendig for at forbedre den katalytiske aktivitet, mesoporøs strukturstabilitet, overfladet termisk stabilitet og overfladesyre for MA -materialer. Faldende modifikationsgrupper inkluderer metalheteroatomer (Fe, CO, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr osv.) Og metaloxider (TiO2, Nio, CO3O4, CUO, CU2O, RE2O7, osv.) eller dopet i skelettet.
Den specielle elektronkonfiguration af sjældne jordelementer får sine forbindelser til at have specielle optiske, elektriske og magnetiske egenskaber og bruges i katalytiske materialer, fotoelektriske materialer, adsorptionsmaterialer og magnetiske materialer. Sjældne jordmodificerede mesoporøse materialer kan justere egenskaben for syre (alkali), øge ilt -ledig stilling og syntetisere metalnanokrystallinsk katalysator med ensartede spredning og stabil nanometerskala. Appriøse porøse materialer og sjældne jordarter kan forbedre overfladen spredning af metal nanokrystaller og stabiliteten og carbonaflejring af katalysiatorer. I dette papir vil sjælden jordmodifikation og funktionalisering af MA blive introduceret for at forbedre katalytisk ydeevne, termisk stabilitet, iltopbevaringskapacitet, specifik overfladeareal og porestruktur.
1 Ma -forberedelse
1.1 Fremstilling af aluminiumoxidbærer
Forberedelsesmetoden for aluminiumoxidbærer bestemmer dens porestrukturfordeling, og dens almindelige forberedelsesmetoder inkluderer pseudo-boehmite (PB) dehydreringsmetode og sol-gel-metode. Pseudoboehmite (PB) blev først foreslået af Calvet, og H+fremmet peptisering for at opnå y-alooh kolloidal PB indeholdende mellemlagsvand, som blev calcineret og dehydreret ved høj temperatur til dannelse af alumenuminiumoxid. I henhold til forskellige råmaterialer er det ofte opdelt i nedbørsmetode, carboniseringsmetode og alkoholaluminumhydrolysemetode. Den kolloidale opløselighed af PB påvirkes af krystallinitet, og den er optimeret med stigningen i krystallinitet og påvirkes også af driftsprocesparameter.
PB fremstilles normalt ved nedbørsmetode. Alkali tilsættes til aluminatopløsning eller syre tilsættes til aluminatopløsning og udfældes for at opnå hydreret aluminiumoxid (alkali -nedbør), eller syre tilsættes til aluminatudfældning for at opnå aluminiumoxid -monohydrat, som derefter vaskes, tørres og beregnes for at opnå PB. Nedbørsmetode er let at betjene og lave omkostninger, som ofte bruges i industriel produktion, men den er påvirket af mange faktorer (opløsnings -pH, koncentration, temperatur osv.). Og denne tilstand til opnåelse af partikel med bedre spredbarhed er streng. I carboniseringsmetoden kan AL (OH) 3is opnået ved reaktionen af CO2AND Naalo2 og Pb opnås efter aldring. Denne metode har fordelene ved enkel drift, høj produktkvalitet, ingen forurening og lave omkostninger og kan fremstille aluminiumoxid med høj katalytisk aktivitet, fremragende korrosionsbestandighed og høj specifikt overfladeareal med lavt investeringer og højt afkast. Aluminiumalkoxidhydrolysemetode bruges ofte til at fremstille høj-rimelig PB. Alkoxid aluminium hydrolyseres til dannelse af aluminiumoxidmonohydrat og behandles derefter for at opnå PB med høj renhed, som har god krystallinitet, ensartet partikelstørrelse, koncentreret porestørrelsesfordeling og høj integritet af sfæriske partikler. Processen er imidlertid kompleks, og det er vanskeligt at gendanne på grund af brugen af visse giftige organiske opløsningsmidler.
Derudover anvendes uorganiske salte eller organiske forbindelser af metaller ofte til fremstilling af aluminiumoxidforstadier ved hjælp af sol-gel-metode, og rent vand eller organiske opløsningsmidler tilsættes for at fremstille opløsninger til at generere SOL, som derefter er geleret, tørret og ristet. På nuværende tidspunkt forbedres forberedelsesprocessen for aluminiumoxid stadig på basis af PB-dehydreringsmetode, og carboniseringsmetoden er blevet den vigtigste metode til industriel aluminiumoxidproduktion på grund af dens økonomi og miljøbeskyttelse. Alumina, der er forberedt ved sol-gel-metode, har tiltrukket sig meget opmærksomhed på grund af dens mere ensartede porestørrelsesfordeling, hvilket er en potentiel metode, men det er nødvendigt at være forbedret for at indse, at den industrielle anvendelse har tiltrukket sig.
1,2 Ma forberedelse
Konventionel aluminiumoxid kan ikke opfylde de funktionelle krav, så det er nødvendigt at forberede højtydende MA. Syntesemetoderne inkluderer normalt: nano-casting-metode med carbonform som hård skabelon; Syntese af SDA: Fordampning-induceret selvsamlingsproces (EISA) i nærvær af bløde skabeloner såsom SDA og andre kationiske, anioniske eller ikke-ioniske overfladeaktive stoffer.
1.2.1 EISA -proces
Den bløde skabelon bruges i sur tilstand, som undgår den komplicerede og tidskrævende proces med hård membranmetode og kan realisere den kontinuerlige modulering af blænde. Forberedelsen af MA af EISA har tiltrukket sig meget opmærksomhed på grund af dens lette tilgængelighed og reproducerbarhed. Forskellige mesoporøse strukturer kan fremstilles. Ma-porestørrelsen kan justeres ved at ændre den hydrofobe kædelængde på overfladeaktivt middel eller justere molforholdet mellem hydrolysekatalysator til aluminiumsforløber i opløsning. F127, triethanolamin (TEA) osv. EISA kan erstatte co-samlivsprocessen for organoaluminumforløbere, såsom aluminiumsalkoxider og overfladeaktive skabeloner, typisk aluminiumisopropoxid og p123, for at give mesoporøse materialer. Den vellykkede udvikling af eisa-proces Tillad udviklingen af mesofase dannet af overfladeaktive miceller i SOL.
I EISA-processen kan brugen af ikke-vandige opløsningsmidler (såsom ethanol) og organiske komplekseringsmidler effektivt bremse hydrolysen og kondensationshastigheden for organoaluminumforurenter og inducere selvmontering af OMA-materialer, såsom Al (OR) 3and aluminium eropropoxid. I ikke-vandige flygtige opløsningsmidler mister imidlertid overfladeaktive skabeloner normalt deres hydrofilicitet/hydrofobicitet. På grund af forsinkelsen af hydrolyse og polykondensation har det mellemprodukt desuden hydrofob gruppe, hvilket gør det vanskeligt at interagere med overfladeaktivt skabelon. Først når koncentrationen af overfladeaktivt middel og graden af hydrolyse og polykondensation af aluminium gradvist øges i processen med opløsningsmiddelfordampning, kan selvmontering af skabelon og aluminium finde sted. Derfor vil mange parametre, der påvirker fordampningsbetingelserne for opløsningsmidler og hydrolyse og kondensationsreaktion af forløbere, såsom temperatur, relativ fugtighed, katalysator, opløsningsmiddelfordampningshastighed osv., Påvirke den endelige samlingsstruktur. Som vist i fig. 1, OMA-materialer med høj termisk stabilitet og høj katalytisk ydeevne blev syntetiseret ved opløsningsmiddelassisteret fordampning induceret selvsamling (SA-EISA). Solvotermisk behandling fremmede den komplette hydrolyse af aluminiumsforløbere til dannelse af små størrelse klynge-aluminiumshydroxylgrupper, som forbedrede interaktionen mellem overfladeaktive stoffer og aluminium. To-dimensionel hexagonal mesophase blev dannet i EISA-proces og beregnet til 400 ℃ til form oma materiale. I den traditionelle EISA -proces ledsages fordampningsprocessen af hydrolyse af organoaluminum -precursor, så fordampningsbetingelserne har en vigtig indflydelse på reaktionen og den endelige struktur af OMA. Det solvotermiske behandlingstrin fremmer den komplette hydrolyse af aluminiumsforstadiet og producerer delvist kondenseret klynget aluminiums hydroxylgrupper. Sammenlignet med MA fremstillet ved traditionel EISA-metode har OMA fremstillet ved SA-EISA-metoden højere porevolumen, bedre specifikt overfladeareal og bedre termisk stabilitet. I fremtiden kan EISA-metoden bruges til at fremstille ultralogt blænde MA med høj konverteringsfrekvens og fremragende selektivitet uden at bruge reaming-agent.
Fig. 1 Flowdiagram over SA-EISA-metoden til syntese af OMA-materialer
1.2.2 Andre processer
Konventionel MA -præparat kræver præcis kontrol af synteseparametre for at opnå en klar mesoporøs struktur, og fjernelse af skabelonmaterialer er også udfordrende, hvilket komplicerer synteseprocessen. På nuværende tidspunkt har mange litteraturer rapporteret syntesen af MA med forskellige skabeloner. I de senere år fokuserede forskningen hovedsageligt på syntesen af MA med glukose, sucrose og stivelse som skabeloner ved aluminiumsisopropoxid i vandig opløsning. De fleste af disse MA -materialer syntetiseres fra aluminiumnitrat, sulfat og alkoxid som aluminiumskilder. Ma CTAB opnås også ved direkte modifikation af PB som aluminiumskilde. MA med forskellige strukturelle egenskaber, dvs. Al2O3) -1, Al2O3) -2 og Al2O3 og har god termisk stabilitet. Tilsætningen af overfladeaktivt middel ændrer ikke den iboende krystalstruktur af PB, men ændrer stablingstilstanden for partikler. Derudover dannes dannelsen af AL2O3-3 ved vedhæftning af nanopartikler stabiliseret af organisk opløsningsmiddel PEG eller aggregering omkring PEG. Imidlertid er porestørrelsesfordelingen af AL2O3-1 meget smal. Derudover blev palladiumbaserede katalysatorer fremstillet med syntetisk MA som bærer. I metanforbrændingsreaktion viste katalysatoren understøttet af AL2O3-3 god katalytisk ydeevne.
For første gang blev MA med relativt smal porestørrelsesfordeling fremstillet ved hjælp af billig og aluminiumrig aluminiums sort slagge ABD. Produktionsprocessen inkluderer ekstraktionsproces ved lav temperatur og normalt tryk. De faste partikler, der er tilbage i ekstraktionsprocessen, vil ikke forurene miljøet og kan stables med lav risiko eller genanvendes som fyldstof eller aggregat i betonpåføring. Det specifikke overfladeareal af den syntetiserede MA er 123 ~ 162m2/g, porestørrelsesfordelingen er smal, den maksimale radius er 5,3 nm, og porøsiteten er 0,37 cm3/g. Materialet er nano-størrelse, og krystalstørrelsen er ca. 11 nm. Solid-state-syntese er en ny proces til at syntetisere MA, som kan bruges til at producere radiokemisk absorberende til klinisk brug. Aluminum chloride, ammonium carbonate and glucose raw materials are mixed in a molar ratio of 1: 1.5: 1.5, and MA is synthesized by a new solid-state mechanochemical reaction.By concentrating131I in thermal battery equipment, the total yield of131I after concentration is 90%, and the obtained131I[NaI] solution has a high radioactive concentration (1,7TBQ/ml), hvilket er klar over brugen af store dosis131i [NAI] kapsler til behandling af skjoldbruskkirtlen.
For at opsummere i fremtiden kan små molekylære skabeloner også udvikles til at konstruere flerniveau-bestilte porestrukturer, effektivt justere strukturen, morfologien og overfladekemiske egenskaber ved materialer og generere stort overfladeareal og bestilt ormhul MA. Udforsk billige skabeloner og aluminiumskilder, optimer synteseprocessen, afklar syntesemekanismen og styr processen.
Ændringsmetode på 2 Ma
Metoderne til ensartet fordelende aktive komponenter på MA-bærer inkluderer imprægnering, in-situ synthe-SIS, nedbør, ionudveksling, mekanisk blanding og smeltning, blandt hvilke de to første er de mest almindeligt anvendte.
2.1 Synthese-metode in-situ
Grupper anvendt i funktionel modifikation tilføjes i processen med at forberede MA til at modificere og stabilisere materialets skeletstruktur og forbedre den katalytiske ydelse. Processen er vist i figur 2. Liu et al. Syntetiseret Ni/Mo-Al2O3in situ med P123 som skabelon. Både Ni og MO blev spredt i bestilte MA -kanaler uden at ødelægge den mesoporøse struktur af MA, og den katalytiske ydeevne blev åbenbart forbedret. Vedtagelse af en in-situ vækstmetode på en syntetiseret gamma-al2O3Substrate sammenlignet med y-al2O3, MnO2-al2O3has større BET-specifikt overfladeareal og porevolumen og har en bimodal mesoporøs struktur med smal porestørrelsesfordeling. MnO2-al2O3has hurtig adsorptionshastighed og høj effektivitet for F- og har et bredt pH-anvendelsesområde (pH = 4 ~ 10), som er egnet til praktiske industrielle anvendelsesbetingelser. Genbrugsydelsen af MnO2-Al2O3is bedre end γ-al2O.strukturel stabilitet skal optimeres yderligere. For at opsummere har MA-modificerede materialer opnået ved in-situ-syntese god strukturel rækkefølge, stærk interaktion mellem grupper og aluminiumoxidbærere, tæt kombination, stor materialebelastning og er ikke let at forårsage udgydelse af aktive komponenter i den katalytiske reaktionsproces, og den katalytiske ydeevne forbedres markant.
Fig. 2 Fremstilling af funktionaliseret MA ved syntese in-situ
2.2 Imprægnationsmetode
Dyppet den forberedte MA i den modificerede gruppe og opnåelse af det modificerede MA -materiale efter behandling for at realisere virkningerne af katalyse, adsorption og lignende. Cai et al. Fremstillet MA fra P123 ved hjælp af sol-gel-metode og gennemvædet den i ethanol og tetraethylenepentaminopløsning for at opnå amino-modificeret MA-materiale med stærk adsorptionsydelse. Derudover har Belkacemi et al. Dyppet i ZnCl2Solution med den samme proces til opnåelse af ordnede zinkdopede modificerede MA -materialer. Det specifikke overfladeareal og porevolumen er henholdsvis 394m2/g og 0,55 cm3/g. Sammenlignet med in-situ-syntesemetoden har imprægneringsmetoden bedre elementdispersion, stabil mesoporøs struktur og god adsorptionsydelse, men interaktionskraften mellem aktive komponenter og aluminiumoxidbærer er svag, og den katalytiske aktivitet forstyrres let af eksterne faktorer.
3 funktionelle fremskridt
Syntesen af sjælden jord MA med specielle egenskaber er udviklingstrenden i fremtiden. På nuværende tidspunkt er der mange syntesemetoder. Procesparametre påvirker MA's ydeevne. Det specifikke overfladeareal, porevolumen og porediameter på MA kan justeres ved skabelon type og aluminiums precursor -sammensætning. Calcineringstemperaturen og polymerskabelonkoncentrationen påvirker det specifikke overfladeareal og porevolumen af MA. Suzuki og Yamauchi fandt, at kalcineringstemperaturen blev forøget fra 500 ℃ til 900 ℃. Aperturen kan øges, og overfladearealet kan reduceres. Derudover forbedrer behandlingen af sjældne jordmodifikationsbehandling aktiviteten, den termiske stabilitet i overfladen, strukturel stabilitet og overfladesyre for MA -materialer i den katalytiske proces og opfylder udviklingen af MA -funktionalisering.
3.1 Defluorination Adsorbent
Fluoren i drikkevand i Kina er alvorligt skadeligt. Derudover vil stigningen i fluorindhold i industriel zinksulfatopløsning føre til korrosion af elektrodepladen, forringelsen af arbejdsmiljøet, nedgangen af kvaliteten af elektrisk zink og faldet i mængden af genanvendt vand i syrefremstillingssystemet og elektrolyseprocessen for fluidiseret sengeovns ristning af røggas. På nuværende tidspunkt er adsorptionsmetoden den mest attraktive blandt de almindelige metoder til våd defluorinering. Dog er der nogle mangler, såsom dårlig adsorptionskapacitet, snæver tilgængelig pH -interval, sekundær forurening og så videre. Aktivt kulstof, amorf aluminiumoxid, aktiveret aluminiumoxid og andre adsorbenter er blevet brugt til defluorering af vand, men omkostningerne ved adsorbenter er høje, og adsorptionskapacitet ved den dårlige adsorptionskapacitet af fluor og kun ved pH <6 kan den have god fluoradorptionsydelse. MA har tiltrukket sig bred opmærksomhed i miljøforureningskontrol på grund af dets store specifikke overfladeareal, unikke porestørrelseseffekt, syre-baseydelse, termisk og mekanisk stabilitet. Kundu et al. fremstillet MA med en maksimal fluoradsorptionskapacitet på 62,5 mg/g. Fluoradsorptionskapaciteten af MA er stærkt påvirket af dens strukturelle egenskaber, såsom specifikt overfladeareal, overfladefunktionsgrupper, porestørrelse og total porestørrelse. Tilpasning af struktur og ydeevne af MA er en vigtig måde at forbedre dens adsorptionsydelse på.
På grund af LA's hårde syre og fluorens hårde basis er der en stærk affinitet mellem LA og fluorioner. I de senere år har nogle undersøgelser fundet, at LA som modifikator kan forbedre adsorptionskapaciteten af fluor. På grund af den lave strukturelle stabilitet af sjældne jordadsorbenter udvaskes mere sjældne jordarter imidlertid i opløsningen, hvilket resulterer i sekundær vandforurening og skade på menneskers sundhed. På den anden side er høj koncentration af aluminium i vandmiljø en af giftstoffer til menneskers sundhed. Derfor er det nødvendigt at fremstille en slags sammensat adsorbent med god stabilitet og ingen udvaskning eller mindre udvaskning af andre elementer i fluorfjerningsprocessen. MA modificeret af LA og CE blev fremstillet ved imprægneringsmetode (LA/MA og CE/MA). rare earth oxides were successfully loaded on MA surface for the first time, which had higher defluorination performance.The main mechanisms of fluorine removal are electrostatic adsorption and chemical adsorption, the electron attraction of surface positive charge and ligand exchange reaction combines with surface hydroxyl, the hydroxyl functional group on the adsorbent surface generates hydrogen bond with F-, the modification of La and Ce improves the Adsorptionskapacitet af fluor, LA/MA indeholder mere hydroxyladsorptionssteder, og adsorptionskapaciteten for F er i rækkefølgen af LA/MA> CE/MA> MA. Med stigningen i den indledende koncentration øges adsorptionskapaciteten af fluor. Adsorptionseffekten er bedst, når pH er 5 ~ 9, og adsorptionsprocessen for fluoraftaler med Langmuir isotermisk adsorptionsmodel. Derudover kan urenhederne af sulfationer i aluminiumoxid også væsentligt påvirke kvaliteten af prøver. Selvom den relaterede forskning på sjældne jordmodificerede aluminiumoxid er blevet udført, fokuserer det meste af forskningen på processen med adsorbent, hvilket er vanskeligt at blive brugt industrielt. I fremtiden kan vi undersøge dissocieringsmekanismen for fluorkompleks i zinksulfatopløsning og migrationskarakteristika af fluorioner, opnå effektiv, lav omkostning og vedvarende fluori-ion-adsorbent til defluorinering af fluerulat i zincatopløsningen i zincsular i zincsular i zincsulat til zincsulat til zincsulat i zincatet i zincsulat i zindredløsningen i zindred. Hydrometallurgisystem, og etabler en processtyringsmodel til behandling af høj fluoropløsning baseret på sjælden jord Ma nano -adsorbent.
3.2 Katalysator
3.2.1 Tørreformning af metan
Sjælden jord kan justere surhedsgraden (grundlæggende) af porøse materialer, øge ilt -ledig stilling og syntetisere katalysatorer med ensartet spredning, nanometerskala og stabilitet. Det bruges ofte til at understøtte ædelmetaller og overgangsmetaller til at katalysere methanationen af CO2. At present, rare earth modified mesoporous materials are developing towards methane dry reforming (MDR), photocatalytic degradation of VOCs and tail gas purification.Compared with noble metals (such as Pd, Ru, Rh, etc.) and other transition metals (such as Co, Fe, etc.), Ni/Al2O3catalyst is widely used for its higher catalytic activity and selectivity, high stability and low cost for metan. Sintring og kulstofaflejring af Ni -nanopartikler på overfladen af Ni/Al2O3lead til den hurtige deaktivering af katalysatoren. Derfor er det nødvendigt at tilføje accelerant, ændre katalysatorbærer og forbedre forberedelsesruten for at forbedre katalytisk aktivitet, stabilitet og brændende modstand. Generelt kan sjældne jordoxider anvendes som strukturelle og elektroniske promotorer i heterogene katalysatorer, og CEO2IM giver spredningen af Ni og ændrer egenskaberne ved metallisk Ni gennem stærk metalstøttesinteraktion.
MA er vidt brugt til at forbedre spredningen af metaller og give tilbageholdenhed for aktive metaller for at forhindre deres agglomerering. LA2O3 med høj iltopbevaringskapacitet forbedrer kulstofmodstanden i konverteringsprocessen, og LA2O3promoterer spredningen af CO på mesoporøs aluminiumoxid, som har høj reformeringsaktivitet og modstandsdygtighed. LA2O3promoteren øger MDR -aktiviteten af CO/MA -katalysator, og CO3O4 og kul2O4Phaser dannes på katalysatoroverfladen. Dog er den stærkt spredte LA2O3has små korn på 8nm ~ 10nm. I MDR-processen formede in-situ-interaktionen mellem LA2O3 og co2-co2CO2CO3MESOPHASE, som inducerede effektiv eliminering af CXHY på katalysatoroverfladen. LA2O3promoterne hydrogenreduktion ved at tilvejebringe højere elektrondensitet og forbedre ilt -ledig stilling i 10%CO/MA. Tilsætningen af LA2O3reducerer den tilsyneladende aktiveringsenergi af CH4 -konsekvens. Derfor er konverteringsfrekvensen for CH4Inction til 93,7% ved 1073K K. Tilsætningen af LA2O3IMproved den katalytiske aktivitet, fremmet reduktionen af H2, øgede antallet af CO0 -aktive steder, producerede mindre deponeret kulstof og øgede ilt -ledig til 73,3%.
CE og PR blev understøttet på Ni/Al2O3Catalyst ved lige volumenimprægnationsmetode i Li Xiaofeng. Efter tilsætning af CE og PR faldt selektiviteten til at øge og selektiviteten til CO faldt. MDR modificeret af PR havde fremragende katalytisk evne, og selektiviteten til at øge fra 64,5% til 75,6%, mens selektiviteten til CO faldt fra 31,4% Peng Shujing et al. Brugt sol-gel-metode, Ce-modificeret MA blev fremstillet med aluminiumsisopropoxid, isopropanolopløsningsmiddel og ceriumnitrathexahydrat. Produktets specifikke overfladeareal blev lidt forøget. Tilsætningen af CE reducerede aggregeringen af stavlignende nanopartikler på MA-overfladen. Nogle hydroxylgrupper på overfladen af y-Al2O3 var dybest set dækket af Ce-forbindelser. Den termiske stabilitet af MA blev forbedret, og der forekom ingen krystalfase -transformation efter kalcinering ved 1000 ℃ i 10 timer. Wang Baowei et al. Forberedt Ma Material CEO2-Al2O4By CopRecipitation Method. CEO2 med kubiske små korn var ensartet spredt i aluminiumoxid. Efter at have støttet CO og MO på CEO2-Al2O4, blev interaktionen mellem aluminiumoxid og aktiv komponent Co og MO effektivt inhiberet af CEO2
De sjældne jordpromotorer (LA, CE, Y og SM) er kombineret med CO/MA -katalysator for MDR, og processen er vist i fig. 3.. De sjældne jordpromotører kan forbedre spredningen af CO på MA -bærer og hæmme agglomerering af CO -partikler. Jo mindre partikelstørrelsen, jo stærkere co-MA-interaktionen, jo stærkere er den katalytiske og sintringsevne i YCO/MA-katalysator og de positive virkninger af flere promotorer på MDR-aktivitet og kulstofaflejring. Fig. 4 er et HRTEM -billede efter MDR -behandling ved 1023K, CO2: CH4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 i 8 timer. CO -partikler findes i form af sorte pletter, mens MA -bærere findes i form af grå, hvilket afhænger af forskellen i elektrondensitet. I HRTEM -billede med 10%CO/MA (fig. 4B) observeres agglomereringen af CO -metalpartikler på MA -bærere, hvilket tilsætning af sjældne jordpromotor reducerer CO -partikler til 11,0Nm ~ 12,5nm. YCO/MA har stærk co-ma-interaktion, og dens sintringspræstation er bedre end andre katalysatorer. Som vist i fig. 4b til 4F produceres hule carbon -nanotråde (CNF) på katalysatorerne, som holder kontakten med gasstrømmen og forhindrer katalysatoren i at deaktivering.
Fig. 3 Effekt af sjælden jordtilsætning på fysiske og kemiske egenskaber og MDR -katalytisk ydeevne af CO/MA -katalysator
3.2.2 Deoxidationskatalysator
Fe2O3/meso-ceal, en CE-dopet Fe-baseret deoxidationskatalysator, blev fremstillet ved oxidativ dehydrogenering af 1- buten med CO2as blød oxidant og blev anvendt i syntesen af 1,3- butadien (BD). CE var meget spredt i aluminiumoxidmatrix, og Fe2O3/MESO var meget spredtFe2O3/meso-ceal-100 katalysator har ikke kun meget spredt jernarter og gode strukturelle egenskaber, men har også god iltopbevaringskapacitet, så det har god adsorption og aktiveringskapacitet af CO2. Som vist i figur 5 viser TEM-billeder, at Fe2O3/meso-ceal-100 er regelmæssigt, at den ormlignende kanalstruktur af mesoceal-100 er løs og porøs, hvilket er fordelagtigt for spredningen af aktive ingredienser, mens stærkt spredt CE med succes er doteret i aluminiumeminematrix. Den ædle metalkatalysatorbelægningsmateriale, der opfylder den ultra-lave emissionstandard for motorkøretøjer, har udviklet porestruktur, god hydrotermisk stabilitet og stor iltopbevaringskapacitet.
3.2.3 Katalysator til køretøjer
PD-RH understøttede kvartær aluminiumsbaserede sjældne jordkomplekser Alcezrtiox og Allazrtiox for at opnå bilkatalyseringsmaterialer. Mesoporøs aluminiumbaseret sjældne jordkompleks PD-RH/ALC kan med succes bruges som CNG-køretøjsudstødningsoprensningskatalysator med god holdbarhed, og konverteringseffektiviteten af CH4, hovedkomponenten i CNG-køretøjs udstødningsgas, er så høj som 97,8%. Vedtage en hydrotermisk et-trins metode til at fremstille det sjældne jord-MA-kompositmateriale til at realisere selvsamling, bestilte mesoporøse forløbere med metastabil tilstand og høj aggregering syntetiseret, og syntesen af re-al-veje, der var i overensstemmelse med modellen for "sammensat vækstenhed", og indså således oprensning af automobile udstødning efter monteret tre-vejs katalytisk konverter.
Fig. 4 HRTEM -billeder af MA (A), CO/MA (B), Laco/Ma (C), CECO/MA (D), YCO/MA (E) og SMCO/MA (F)
Fig. 5 TEM Image (A) og EDS-elementdiagram (B, C) i FE2O3/MESO-CEAL-100
3.3 lysende ydeevne
Elektroner af sjældne jordelementer er let glade for at skifte mellem forskellige energiniveauer og udsende lys. Sjældne jordioner bruges ofte som aktivatorer til at fremstille selvlysende materialer. Sjældne jord ioner kan indlæses på overfladen af aluminiumphosphathulmikrosfærer ved hjælp af coprecipitationsmetode og ionudvekslingsmetode, og selvlysende materialer Alpo4∶re (LA, CE, PR, ND) kan fremstilles. Den selvlysende bølgelængde er i den næsten ultraviolette region.MA er gjort til tynde film på grund af dens inerti, lave dielektriske konstant og lav ledningsevne, hvilket gør det anvendeligt på elektriske og optiske enheder, tynde film, barrierer, sensorer osv. Det kan også bruges til at sansere respons en-dimensionelle fotoniske krystaller, energiproduktion og antifrømningsbelægning. Disse enheder er stablede film med en bestemt optisk sti -længde, så det er nødvendigt at kontrollere brydningsindeks og tykkelse. På nuværende tidspunkt bruges titandioxid og zirconiumoxid med højt brydningsindeks og siliciumdioxid med lavt brydningsindeks til at designe og bygge sådanne enheder. Tilgængelighedsområdet for materialer med forskellige overfladekemiske egenskaber udvides, hvilket gør det muligt at designe avancerede fotonsensorer. Indførelsen af MA- og oxyhydroxidfilm i designet af optiske enheder viser et stort potentiale, fordi brydningsindekset ligner det for siliciumdioxid. Men de kemiske egenskaber er forskellige.
3.4 Termisk stabilitet
Med stigningen i temperaturen påvirker sintring alvorligt brugseffekten af MA-katalysator, og det specifikke overfladeareal falder, og y-al2o3in krystallinsk fase omdannes til δ og θ til χ-faser. Sjældne jordmaterialer har god kemisk stabilitet og termisk stabilitet, høj tilpasningsevne og let tilgængelige og billige råvarer. Tilsætningen af sjældne jordelementer kan forbedre den termiske stabilitet, høje temperaturoxidationsmodstand og mekaniske egenskaber hos bæreren og justere bærerens overfladesyre. LA og CE er de mest almindeligt anvendte og studerede modifikationselementer. Lu Weiguang og andre fandt, at tilsætningen af sjældne jordelementer effektivt forhindrede bulkdiffusionen af aluminiumoxidpartikler, LA og CE beskyttede hydroxylgrupperne på overfladen af aluminiumoxid, inhiberede sintring og fasetransformation og reducerede skaden på høj temperatur til mesoporøs struktur. Den forberedte aluminiumoxid har stadig et højt specifikt overfladeareal og porevolumen. Men for meget eller for lidt sjældent jordelement reducerer aluminiumoxidens termiske stabilitet. Li Yanqiu et al. Tilføjet 5% LA2O3TO y-Al2O3, hvilket forbedrede den termiske stabilitet og øgede porevolumen og specifikt overfladeareal for aluminiumoxidbærer. Som det kan ses af figur 6, La2O3added til y-Al2O3, forbedrer den termiske stabilitet af sjældne jordkompositbærer.
I processen med doping af nano-fibrøse partikler med LA til MA er BET-overfladearealet og porevolumen af MA-LA højere end dem for MA, når varmebehandlingstemperaturen øges, og doping med LA har åbenlyst retarderingseffekt på sintring ved høj temperatur. Som vist i fig. 7, med stigningen i temperaturen, inhiberer LA reaktionen af kornvækst og fasetransformation, mens fig. 7A og 7C viser akkumulering af nano-fibrøse partikler. I fig. 7b, er diameteren af store partikler produceret ved kalcinering ved 1200 ℃ ca. 100 nm. Det markerer den betydelige sintring af MA. Sammenlignet med MA-1200 samles MA-LA-1200 desuden ikke efter varmebehandling. Med tilsætning af LA har nano-fiberpartikler bedre sintringsevne. Selv ved højere kalcineringstemperatur er dopet LA stadig meget spredt på MA -overfladen. LA -modificeret MA kan bruges som bærer af PD -katalysator i C3H8oxidationsreaktion.
Fig. 6 Strukturmodel for sintrende aluminiumoxid med og uden sjældne jordelementer
Fig. 7 TEM-billeder af MA-400 (A), MA-1200 (B), MA-LA-400 (C) og MA-LA-1200 (D)
4 Konklusion
Fremskridt med forberedelse og funktionel anvendelse af sjældne jordmodificerede MA -materialer introduceres. Sjælden jordmodificeret MA er vidt brugt. Selvom der er foretaget en masse forskning i katalytisk anvendelse, termisk stabilitet og adsorption, har mange materialer høje omkostninger, lavt dopingbeløb, dårlig orden og er vanskelige at blive industrialiseret. Følgende arbejde skal udføres i fremtiden: Optimer sammensætningen og strukturen af den sjældne jordmodificerede MA, vælg den passende proces, opfylder den funktionelle udvikling; Etablere en processtyringsmodel baseret på funktionel proces for at reducere omkostningerne og realisere industriel produktion; For at maksimere fordelene ved Kinas sjældne jordressourcer, bør vi undersøge mekanismen for Rare Earth MA -modifikation, forbedre teorien og processen med at forberede sjældne jordmodificerede MA.
Fundprojekt: Shaanxi Science and Technology samlet innovationsprojekt (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi -provinsen 2019 Special Scientific Research Project (19JK0490); 2020 Special Scientific Research Project fra Huaqing College, Xi 'A University of Architecture and Technology (20KY02)
Kilde: sjælden jord
Posttid: juni-15-2021