Oxido ez-silizeoen artean, aluminak propietate mekaniko onak ditu, tenperatura altuko erresistentzia eta korrosioarekiko erresistentzia du, eta mesoporosoak (MA) poroen tamaina erregulagarria, azalera espezifiko handia, poro bolumen handia eta ekoizpen kostu baxua ditu, katalisean oso erabilia dena, droga askapen kontrolatua, adsortzioa eta beste eremu batzuk, hala nola, petrolioaren lehengaien pitzadura, hidrocracking eta hidrodesulfurizazioa. Alumina mikroporosoa da. normalean industrian erabiltzen da, baina zuzenean eragingo du aluminaren jardueran, zerbitzu-bizitzan eta katalizatzailearen selektibitatean. Adibidez, automobilen ihesak arazteko prozesuan, motor-olioaren gehigarrietatik metatutako kutsatzaileek kokea sortuko dute, eta horrek katalizatzailearen poroak blokeatzea ekarriko du, katalizatzailearen jarduera murriztuz. Surfaktantea erabil daiteke alumina-eramailearen egitura MA osatzeko. Hobetu bere errendimendu katalitikoa.
MAk muga-efektua du, eta metal aktiboak desaktibatu egiten dira tenperatura altuko kaltsifikazioaren ondoren. Horrez gain, tenperatura altuko kaltsifikazioaren ondoren, egitura mesoporosoa kolapsatzen da, MA eskeletoa egoera amorfoan dago eta gainazaleko azidotasunak ezin ditu funtzionalizazio arloan dituen baldintzak bete. Aldaketa-tratamendua maiz behar da MA materialen jarduera katalitikoa, egitura mesoporosoaren egonkortasuna, gainazaleko egonkortasun termikoa eta gainazaleko azidotasuna hobetzeko. Aldaketa-talde arrunten artean metal heteroatomoak daude (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, etab. ) eta metal oxidoak (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, etab.) MA gainazalean kargatuta edo dopatuta. hezurdura.
Lur arraroen elementuen elektroi-konfigurazio bereziak bere konposatuek propietate optiko, elektriko eta magnetiko bereziak dituzte eta material katalitikoetan, material fotoelektrikoetan, adsortzio-materialetan eta material magnetikoetan erabiltzen da. Lur arraroek eraldatutako material mesoporosoek azido (alkali) propietateak doi ditzakete, oxigeno hutsunea areagotu eta metal nanokristalino katalizatzaile sintetiza dezakete sakabanaketa uniformearekin eta eskala nanometriko egonkorrarekin. Material porotsu egokiak eta lur arraroak metal nanokristalen gainazaleko sakabanaketa hobetu dezakete eta egonkortasuna eta karbono deposizioa hobetu dezakete. katalizatzaileen erresistentzia. Artikulu honetan, MAren lur arraroen aldaketa eta funtzionalizazioa aurkeztuko da errendimendu katalitikoa, egonkortasun termikoa, oxigenoa biltegiratzeko ahalmena, azalera espezifikoa eta poroen egitura hobetzeko.
1 MA prestatzea
1.1 Alumina-eramailearen prestaketa
Alumina-eramailearen prestaketa-metodoak bere poro-egituraren banaketa zehazten du, eta bere ohiko prestaketa-metodoek pseudo-boehmite (PB) deshidratazio metodoa eta sol-gel metodoa dira. Pseudoboehmite (PB) Calvet-ek proposatu zuen lehen aldiz, eta H+-k peptizazioa sustatu zuen geruzen arteko ura zuen γ-AlOOH PB koloidala lortzeko, zeina tenperatura altuan kaltzinatu eta deshidratatu zen alumina sortzeko. Lehengai ezberdinen arabera, sarritan prezipitazio-metodoa, karbonizazio-metodoa eta alkoholalumino-hidrolisi-metodoa banatzen da. PBren disolbagarritasun koloidala kristalinitatearen eraginpean dago, eta kristalinitatea handitzearekin optimizatzen da, eta eragiketa-prozesuaren parametroek ere eragiten dute.
PB prezipitazio metodoaren bidez prestatzen da normalean. Alkalia gehitzen da aluminato-disoluzioan edo azidoa gehitzen da aluminato-disoluzioan eta hauspeatzen da alumina hidratatua lortzeko (alkalinoaren prezipitazioa), edo azidoa gehitzen da aluminato-hauspetazioan alumina monohidratoa lortzeko, gero garbitu, lehortu eta kaltzinatu egiten da PB lortzeko. Prezipitazio-metodoa funtzionatzeko erraza eta kostu baxua da, industria-ekoizpenean sarritan erabiltzen dena, baina faktore askoren eraginpean dago (disoluzioaren pH-a, kontzentrazioa, tenperatura, etab.).Eta sakabanagarritasun hobea duten partikulak lortzeko baldintza hori zorrotzak dira. Karbonizazio metodoan, Al(OH)3 CO2 eta NaAlO2 erreakzioz lortzen da, eta PB zahartu ondoren lor daiteke. Metodo honek funtzionamendu sinplearen abantailak ditu, produktuaren kalitate handikoak, kutsadurarik gabekoak eta kostu baxukoak, eta jarduera katalitiko handiko alumina presta dezake, korrosioarekiko erresistentzia bikaina eta azalera espezifiko handia inbertsio txikiarekin eta etekin handiarekin. Aluminio alkoxidoaren hidrolisi metodoa askotan erabiltzen da. purutasun handiko PB prestatzeko. Aluminio alkoxidoa hidrolizatzen da aluminio oxido monohidratoa sortzeko, eta, ondoren, purutasun handiko PB lortzeko tratatzen da, kristalino ona, partikulen tamaina uniformea, poroen tamaina kontzentratua eta partikula esferikoen osotasun handia duena. Hala ere, prozesua konplexua da, eta zaila da berreskuratzea zenbait disolbatzaile organiko toxikoen erabileragatik.
Gainera, gatz ez-organikoak edo metalen konposatu organikoak erabili ohi dira sol-gel metodoaren bidez alumina aitzindariak prestatzeko, eta ur purua edo disolbatzaile organikoak gehitzen dira sol sortzeko disoluzioak prestatzeko, gero gelifikatu, lehortu eta erretzeko. Gaur egun, alumina prestatzeko prozesua oraindik hobetzen da PB deshidratazio metodoaren arabera, eta karbonizazio metodoa alumina industriala ekoizteko metodo nagusia bihurtu da bere ekonomia eta ingurumena babesteagatik. Sol-gel metodoaren bidez prestatutako aluminak arreta handia erakarri du. bere poro-tamainaren banaketa uniformeagoa delako, hau da, metodo potentziala, baina hobetu egin behar da aplikazio industriala gauzatzeko.
1.2 MA prestatzea
Ohiko aluminak ezin ditu baldintza funtzionalak bete, beraz, errendimendu handiko MA prestatzea beharrezkoa da. Sintesi metodoak hauek izan ohi dira: nanogaldaketa metodoa karbonozko moldearekin txantiloi gogor gisa; SDA-ren sintesia: Lurrunketa-induzitutako auto-muntatze-prozesua (EISA) txantiloi bigunen presentzian, hala nola SDA eta beste tensioaktibo katioiko, anioniko edo ez ioniko batzuen aurrean.
1.2.1 EISA prozesua
Txantiloi biguna egoera azidoan erabiltzen da, eta horrek mintz gogorraren metodoaren prozesu korapilatsu eta denbora luzea saihesten du eta irekiduraren etengabeko modulazioaz jabetu daiteke. EISAk MA prestatzeak arreta handia erakarri du bere erabilgarritasun eta erreproduzigarritasun errazagatik. Egitura mesoporoso desberdinak prestatu daitezke. MA-ren poro-tamaina surfaktantearen kate hidrofobikoaren luzera aldatuz edo hidrolisi-katalizatzailearen eta aluminio-aitzindariaren disoluzioan erlazio molarra egokituz doi daiteke. Hori dela eta, EISA, gainazal handiko sol-gel metodo gisa ere ezagutzen da urrats bakarreko sintesia eta aldaketa. area MA eta alumina mesoporoso ordenatua (OMA), hainbat txantiloi bigunetan aplikatu dira, hala nola P123, F127, trietanolamina. (tea), etab. EISAk organoaluminioaren aitzindarien ko-muntatze-prozesua ordezka dezake, hala nola, aluminio alkoxidoak eta tensioaktiboen txantiloiak, normalean aluminio isopropoxidoa eta P123, material mesoporotsuak eskaintzeko. EISA prozesuaren garapen arrakastatsuak hidrolisiaren eta kondentsazioaren doikuntza zehatza behar du. zinetika sol egonkorra lortzeko eta soletan surfaktante mizelek osatutako mesofasearen garapena ahalbidetzeko.
EISA prozesuan, disolbatzaile ez-urtsuak (etanola adibidez) eta konplexu-agente organikoen erabilerak organoaluminioaren aitzindarien hidrolisi eta kondentsazio-tasa modu eraginkorrean moteldu eta OMA materialen auto-muntaketa eragin dezake, hala nola Al(OR)3 eta aluminio isopropoxidoa. Hala ere, urtsuak ez diren disolbatzaile lurrunkorretan, surfaktante txantiloiek hidrofilia/hidrofobikotasuna galtzen dute normalean. Horrez gain, Hidrolisiaren eta polikondentsazioaren atzerapena dela eta, tarteko produktuak talde hidrofobikoa du, eta horrek zaildu egiten du surfaktante txantiloiarekin elkarreragina. Disolbatzaileen lurrunketa-prozesuan tensio-agentearen kontzentrazioa eta hidrolisi- eta polikondentsazio-maila pixkanaka handitzen direnean soilik egin daiteke txantiloia eta aluminioa auto-muntatzea. Hori dela eta, disolbatzaileen lurruntze-baldintzetan eta aitzindarien hidrolisi- eta kondentsazio-erreakzioan eragina duten parametro askok, hala nola, tenperatura, hezetasun erlatiboa, katalizatzailea, disolbatzaileen lurruntze-tasa, etab., azken muntaiaren egituran eragina izango dute. irudian ikusten den bezala. 1, egonkortasun termiko handiko eta errendimendu katalitiko handiko OMA materialak solvotermiko lagundutako lurrunketa eragindako automuntatze bidez (SA-EISA) sintetizatu ziren. tratamendu solbotermikoak aluminioaren aitzindarien hidrolisi osoa sustatu zuen tamaina txikiko kluster aluminiozko hidroxilo-taldeak sortzeko, eta horrek surfaktanteen eta aluminioaren arteko elkarrekintza hobetu zuen. Bi dimentsioko mesofase hexagonala EISA prozesuan eratu zen eta 400 ℃-tan kaltzinatu zen OMA materiala sortzeko. EISA prozesu tradizionalean, lurruntze-prozesua organoaluminioaren aitzindariaren hidrolisiarekin batera doa, beraz, lurruntze-baldintzek eragin handia dute OMAren erreakzioan eta azken egituran. Tratamendu solbotermikoaren urratsak aluminioaren aitzindariaren hidrolisi osoa sustatzen du eta partzialki kondentsatutako aluminiozko hidroxilo-talde multzokatuak sortzen ditu. OMA lurrunketa-baldintza ugaritan sortzen da. EISA metodo tradizionalaren bidez prestatutako MArekin alderatuta, SA-EISA metodoaren bidez prestatutako OMA poro bolumen handiagoa, azalera espezifiko hobea eta egonkortasun termiko hobea ditu. Etorkizunean, EISA metodoa irekiera ultra-handiko MA prestatzeko erabil daiteke bihurketa-tasa altuarekin eta selektibitate bikainarekin, fresatzeko agenterik erabili gabe.
OMA materialak sintetizatzeko SA-EISA metodoaren 1. irudia
1.2.2 beste prozesu batzuk
Ohiko MA prestatzeak sintesi-parametroen kontrol zehatza eskatzen du egitura mesoporoso argia lortzeko, eta txantiloi-materialak kentzea ere zaila da, eta horrek sintesi-prozesua zailtzen du. Gaur egun, literatura askok MAren sintesiaren berri eman dute txantiloi ezberdinekin. Azken urteotan, ikerketa, batez ere, glukosa, sakarosa eta almidoiarekin aluminio isopropoxidoaren disoluzio urtsuaren bidez txantiloi gisa sintesian zentratu zen batez ere. MA material horietako gehienak aluminio nitrato, sulfato eta alkoxidotik sintetizatzen dira aluminio iturri gisa. MA CTAB aluminio iturri gisa PB zuzeneko aldaketaren bidez ere lor daiteke. Egiturazko propietate desberdinak dituen MA, hau da, Al2O3)-1, Al2O3)-2 eta al2o3Eta egonkortasun termiko ona du. Surfaktantea gehitzeak ez du PBren berezko kristalaren egitura aldatzen, baizik eta partikulen pilaketa modua aldatzen du. Horrez gain, Al2O3-3-aren eraketa PEG disolbatzaile organikoen bidez egonkortutako nanopartikulen atxikimenduaren bidez edo PEGren inguruko agregazioan eratzen da. Hala ere, Al2O3-1-en poroen tamainaren banaketa oso estua da. Gainera, paladioan oinarritutako katalizatzaileak eramaile gisa MA sintetikoarekin prestatu ziren. Metanoaren errekuntzako erreakzioan, Al2O3-3-k euskarritako katalizatzaileak errendimendu katalitiko ona erakutsi zuen.
Lehen aldiz, poro tamainaren banaketa nahiko estua duen MA prestatu zen ABD aluminiozko zepa beltza merke eta aluminioan aberatsa erabiliz. Ekoizpen prozesuak tenperatura baxuan eta presio arruntean erauzketa prozesua barne hartzen du. Erauzketa prozesuan geratzen diren partikula solidoek ez dute ingurumena kutsatuko, eta arrisku txikiarekin pila daitezke edo hormigoizko aplikazioan betegarri edo agregatu gisa berrerabili. Sintetizatutako MAren azalera espezifikoa 123 ~ 162 m2/g da, poroen tamainaren banaketa estua da, gailur erradioa 5,3 nm da eta porositatea 0,37 cm3/g da. Materiala nano tamainakoa da eta kristalaren tamaina 11nm ingurukoa da. Egoera solidoko sintesia MA sintetizatzeko prozesu berri bat da, erabilera klinikorako xurgatzaile erradiokimikoa ekoizteko erabil daitekeena. Aluminio kloruroa, amonio karbonatoa eta glukosa lehengaiak 1: 1,5: 1,5 proportzio molar batean nahasten dira, eta MA egoera solidoko erreakzio mekanokimiko berri baten bidez sintetizatzen da. Bateriaren ekipo termikoetan 131I kontzentratuz, kontzentrazio ondoren 131I-ren etekin osoa 90 da. %, eta lortutako 131I[NaI] disoluzioak kontzentrazio erradioaktibo handia du (1,7TBq/mL), horrela dosi handien131I[NaI] kapsulak tiroideo minbiziaren tratamendurako erabiltzen direla konturatuz.
Laburbilduz, etorkizunean, txantiloi molekular txikiak ere garatu daitezke maila anitzeko poro-egitura ordenatuak eraikitzeko, materialen egitura, morfologia eta gainazaleko propietate kimikoak eraginkortasunez doitzeko eta azalera handia eta zizare-zulo ordenatua sortzeko. Arakatu txantiloi merkeak eta aluminio iturriak, optimizatu sintesi-prozesua, argitu sintesi-mekanismoa eta gidatu prozesua.
2 MA aldatzeko metodoa
MA eramailearen osagai aktiboak uniformeki banatzeko metodoen artean inpregnazioa, in situ sintesia, prezipitazioa, ioi-trukea, nahasketa mekanikoa eta urtzea daude, eta horien artean lehenengo biak dira gehien erabiltzen direnak.
2.1 in situ sintesi metodoa
Aldaketa funtzionalean erabiltzen diren taldeak MA prestatzeko prozesuan gehitzen dira materialaren hezur-egitura aldatzeko eta egonkortzeko eta errendimendu katalitikoa hobetzeko. Prozesua 2. irudian ageri da. Liu et al. Ni/Mo-Al2O3 in situ sintetizatu zuen P123 txantiloi gisa. Ni eta Mo bai MA kanal ordenatuetan barreiatu ziren, MAren egitura mesoporosoa suntsitu gabe, eta errendimendu katalitikoa hobetu zen, jakina. Sintetizatutako gamma-al2o3substratu batean in situ hazkuntza-metodo bat hartzea, γ-Al2O3-rekin alderatuta, MnO2-Al2O3-k BET-ren azalera espezifiko eta poro-bolumen handiagoa du, eta egitura mesoporoso bimodala du, poro-tamainaren banaketa estuarekin. MnO2-Al2O3-k adsortzio-tasa azkarra eta eraginkortasun handia du F-rako, eta pH-a aplikatzeko tarte zabala du (pH=4~10), hau da, industria-aplikazioko baldintza praktikoetarako egokia. MnO2-Al2O3-ren birziklapenaren errendimendua γ-Al2Orena baino hobea da. Egitura-egonkortasuna gehiago optimizatu behar da. Laburbilduz, in situ sintesian lortutako MA eraldatutako materialek egitura-ordena ona dute, taldeen eta alumina-eramaileen arteko elkarrekintza sendoa, konbinazio estua, material karga handia dute eta ez dira erreakzio katalitikoen prozesuan osagai aktiboen isurtzea eragitea. , eta errendimendu katalitikoa nabarmen hobetzen da.
2. Irudia MA funtzionalizatuaren prestaketa in situ sintesiaren bidez
2.2 inpregnazio metodoa
Prestatutako MA eraldatutako taldean murgiltzea, eta eraldatutako MA materiala tratamenduaren ondoren lortzea, katalisiaren, adsortzioaren eta antzekoen ondorioez jabetzeko. Cai et al. P123tik MA prestatu zuen sol-gel metodoaren bidez, eta etanol eta tetraetilenpentamina disoluzioan busti zuen, amino eraldatutako MA materiala lortzeko, adsortzio-errendimendu sendoarekin. Horrez gain, Belkacemi et al. ZnCl2disoluzioan murgilduta prozesu beraren bidez zink dopatutako MA material eraldatuak lortzeko. Azalera espezifikoa eta poroen bolumena 394 m2/g eta 0,55 cm3/g dira, hurrenez hurren. In-situ sintesi-metodoarekin alderatuta, inpregnazio-metodoak elementuen sakabanaketa hobea du, egitura mesoporoso egonkorra eta adsortzio-errendimendu ona ditu, baina osagai aktiboen eta alumina-eramailearen arteko elkarrekintza-indarra ahula da eta jarduera katalitikoa erraz eragiten du kanpoko faktoreek.
3 aurrerapen funtzional
Propietate bereziak dituzten lur arraroen MAren sintesia etorkizuneko garapen joera da. Gaur egun, sintesi metodo asko daude. Prozesuaren parametroek MAren errendimenduan eragiten dute. MAren azalera espezifikoa, poro-bolumena eta poro-diametroa txantiloi motaren eta aluminio-aitzindariaren konposizioaren arabera doitu daitezke. Kaltzinazio-tenperaturak eta polimeroaren txantiloiaren kontzentrazioa MAren azalera espezifikoari eta poro-bolumenari eragiten diote. Suzuki eta Yamauchi-k aurkitu zuten kaltsifikazio tenperatura 500 ℃-tik 900 ℃-ra igo zela. Irekidura handitu daiteke eta azalera murriztu daiteke. Horrez gain, lur arraroen aldaketa tratamenduak MA materialen jarduera, gainazaleko egonkortasun termikoa, egitura-egonkortasuna eta gainazaleko azidotasuna hobetzen ditu prozesu katalitikoan, eta MA funtzionalizazioaren garapena betetzen du.
3.1 Desfluorazio-xurgatzailea
Txinan edateko uraren fluorra oso kaltegarria da. Horrez gain, zink sulfato industrialeko soluzioan fluor-edukia handitzeak elektrodo-plakaren korrosioa, lan-ingurunea hondatzea, zink elektrikoaren kalitatearen gainbehera eta azidoa egiteko sisteman birziklatutako ur kantitatea gutxitzea ekarriko du. eta ohe fluidizatuko labearen elektrolisi-prozesua erre-gasa erretzeko. Gaur egun, adsortzio-metodoa defluorinazio hezearen metodo arrunten artean erakargarriena da. Hala ere, gabezia batzuk daude, hala nola, adsortzio-ahalmen eskasa, eskuragarri dagoen pH tarte estua, bigarren mailako kutsadura eta abar. Karbono aktibatua, alumina amorfoa, alumina aktibatua eta beste xurgatzaile batzuk erabili dira ura desfluoratzeko, baina xurgatzaileen kostua handia da, eta F-en soluzio neutroan edo kontzentrazio handian xurgatzeko ahalmena baxua da. fluoruroa kentzeko adsorbentea aztertu zuen pH balio neutroan fluoruroarekiko duen afinitate eta selektibitate handiagatik, baina xurgatzeko gaitasun eskasagatik mugatuta dago. fluoruroaren, eta pH<6-n soilik izan dezake fluoruroa xurgatzeko errendimendu ona.MAk arreta handia erakarri du ingurumenaren kutsaduraren kontrolean, bere azalera espezifiko handiagatik, poroen tamainaren efektu bereziagatik, azido-basearen errendimendua, egonkortasun termiko eta mekanikoagatik. Kundu et al. 62,5 mg/g-ko fluorra xurgatzeko gehienezko ahalmena duen MA prestatua. MA-ren fluorra xurgatzeko ahalmenak bere egitura-ezaugarrien eragin handia du, hala nola, azalera espezifikoa, gainazaleko talde funtzionalak, poroen tamaina eta poroen tamaina osoa. MAren egitura eta errendimendua egokitzea bere adsortzio-errendimendua hobetzeko modu garrantzitsua da.
La-ren azido gogorraren eta fluoraren basikotasun gogorraren ondorioz, afinitate handia dago La eta fluor ioien artean. Azken urteotan, zenbait ikerketek aurkitu dute La modifikatzaile gisa fluoruaren adsortzio ahalmena hobetu dezakeela. Hala ere, lur arraroen adsorbatzaileen egitura-egonkortasun baxua dela eta, lur arraro gehiago lixibiatzen dira soluzioan, eta ondorioz, bigarren mailako uraren kutsadura eta giza osasunerako kalteak sortzen dira. Bestalde, ur-ingurunean aluminio kontzentrazio altua gizakiaren osasunerako pozoietako bat da. Hori dela eta, beharrezkoa da fluoroa kentzeko prozesuan egonkortasun ona duen eta beste elementu batzuen lixibiaziorik gabeko edo lixibiazio gutxiagoko adsorbente mota bat prestatzea. La eta Ce-k eraldatutako MA inpregnazio metodoaren bidez prestatu zen (La/MA eta Ce/MA). Lur arraroen oxidoak MA gainazalean arrakastaz kargatu ziren lehen aldiz, eta horrek desfluorazio-errendimendu handiagoa izan zuen. Fluoroa kentzeko mekanismo nagusiak adsortzio elektrostatikoa eta adsortzio kimikoa dira, gainazaleko karga positiboaren elektroi-erakarpena eta ligando-trukearen erreakzioa gainazaleko hidroxiloarekin konbinatzen da. Adsorbentearen gainazaleko hidroxilo talde funtzionalak hidrogeno-lotura sortzen du F-rekin, La eta Ce-ren aldaketak adsortzio-ahalmena hobetzen du. fluoroa, La/MAk hidroxilo-adsortzio gune gehiago ditu, eta F-ren adsortzio-ahalmena La/MA>Ce/MA>MA ordenan dago. Hasierako kontzentrazioa handitzearekin batera, fluoraren adsortzio-ahalmena handitzen da. Adsortzio-efektua hobe da pH 5 ~ 9 denean, eta fluoraren adsortzio-prozesua Langmuir-en adsortzio isotermikoaren ereduarekin bat dator. Horrez gain, sulfato ioien ezpurutasunek aluminako laginen kalitatean ere eragin dezakete. Lur arraroen eraldatutako aluminari lotutako ikerketak egin badira ere, ikerketa gehienak adsorbentearen prozesuan oinarritzen dira, eta hori zaila da industrialki erabiltzeko. eta fluor ioien migrazio-ezaugarriak, fluor ioi xurgatzaile eraginkor, kostu baxuko eta berriztagarria lortzeko zink sulfatoaren disoluzioa desfluoratzeko zink hidrometalurgia sisteman, eta prozesuaren kontrol-eredu bat ezarri. Lur arraroen MA nano adsorbentean oinarritutako fluoro handiko soluzioa tratatzeko.
3.2 Katalizatzailea
3.2.1 Metanoaren erreforma lehorra
Lur arraroek material porotsuen azidotasuna (oinarrizkotasuna) doi dezakete, oxigeno hutsunea areagotu eta sakabanaketa uniformearekin, eskala nanometrikoarekin eta egonkortasunarekin katalizatzaileak sintetiza ditzake. Sarritan metal nobleak eta trantsizio metalak eusteko erabiltzen da CO2-aren metanizazioa katalizatzeko. Gaur egun, lur arraroak eraldatutako material mesoporosoak metanoaren erreforma lehorra (MDR), VOCen degradazio fotokatalitikoan eta isats-gasen arazketara garatzen ari dira. Metal nobleekin (esaterako, Pd, Ru, Rh, etab.) eta beste trantsizio metal batzuekin (esaterako) alderatuta. Co, Fe, etab.), Ni/Al2O3catalyst oso erabilia da bere jarduera katalitiko eta selektibo handiagoagatik, egonkortasun handiagatik eta metanoaren kostu baxuagatik. Dena den, Ni/Al2O3-ren gainazalean Ni nanopartikulen sinterizazioak eta karbono metaketak katalizatzailea azkar desaktibatzea dakar. Hori dela eta, beharrezkoa da azeleratzailea gehitzea, katalizatzailearen eramailea aldatzea eta prestatzeko ibilbidea hobetzea jarduera katalitikoa, egonkortasuna eta erresistentzia hobetzeko. Oro har, lur arraroen oxidoak sustatzaile estruktural eta elektroniko gisa erabil daitezke katalizatzaile heterogeneoetan, eta CeO2-k Ni-ren sakabanaketa hobetzen du eta Ni metalikoaren propietateak aldatzen ditu metal-euskarri-interakzio sendoaren bidez.
MA oso erabilia da metalen sakabanaketa hobetzeko, eta metal aktiboei eustea, haien aglomerazioa saihesteko. Oxigenoa biltegiratzeko gaitasun handiko La2O3k karbonoaren erresistentzia hobetzen du bihurtze-prozesuan, eta La2O3-k Co-ren sakabanaketa sustatzen du alumina mesoporosoan, zeinak erreformatze-jarduera eta erresilientzia handia baitu. La2O3promotzaileak Co/MA katalizatzailearen MDR jarduera areagotzen du, eta Co3O4eta CoAl2O4faseak katalizatzailearen gainazalean sortzen dira.Hala ere, oso barreiatuta dagoen La2O3ak 8nm~10nm-ko ale txikiak ditu. MDR prozesuan, La2O3 eta CO2-ren arteko in situ elkarrekintzak La2O2CO3mesofasea eratu zuen, eta horrek CxHy-ren ezabaketa eraginkorra eragin zuen katalizatzailearen gainazalean. La2O3k hidrogenoaren murrizketa sustatzen du elektroi dentsitate handiagoa eskainiz eta oxigeno hutsunea areagotuz %10 Co/MAn. La2O3 gehitzeak CH4kontsumoaren itxurazko aktibazio-energia murrizten du. Hori dela eta, CH4-ren bihurketa-tasa % 93,7ra igo zen 1073K K-tan. La2O3 gehitzeak jarduera katalitikoa hobetu zuen, H2ren murrizketa sustatu zuen, Co0 gune aktiboen kopurua handitu zuen, metatutako karbono gutxiago sortu zuen eta oxigeno hutsunea % 73.3ra igo zen.
Ce eta Pr Ni/Al2O3katalizatzailean onartzen ziren Li Xiaofeng-en bolumen berdineko inpregnazio metodoaren bidez. Ce eta Pr gehitu ondoren, H2rekiko selektibitatea handitu egin zen eta COarekiko selektibitatea jaitsi. Pr-ek eraldatutako MDRak gaitasun katalitiko bikaina zuen, eta H2rekiko selektibitatea %64,5etik %75,6ra igo zen, eta COarekiko selektibitatea %31,4tik jaitsi zen Peng Shujing et al. sol-gel metodoa erabili zen, Ce-eraldatutako MA aluminio isopropoxidoarekin, isopropanol disolbatzailearekin eta zerio nitrato hexahidratoarekin prestatu zen. Produktuaren azalera espezifikoa apur bat handitu zen. Ce gehitzeak hagatxoen antzeko nanopartikulen agregazioa murriztu zuen MA gainazalean. γ-Al2O3-ren gainazaleko hidroxilo talde batzuk funtsean Ce konposatuek estali zituzten. MA-ren egonkortasun termikoa hobetu zen, eta 10 orduz 1000 ℃-tan kaltzinatu ondoren ez zen kristal faseko eraldaketarik gertatu. Wang Baowei et al. CeO2-Al2O4ko MA materiala prestatu zuen koprezipitazio metodoaren bidez. Ale txiki kubikoekin CeO2 uniformeki sakabanatuta zegoen aluminan. Co eta Mo CeO2-Al2O4-n lagundu ondoren, alumina eta Co eta Mo osagai aktiboaren arteko elkarrekintza eraginkortasunez inhibitu zuen CEO2-k.
Lur arraroen sustatzaileak (La, Ce, y eta Sm) Co/MA katalizatzailearekin konbinatzen dira MDRrako, eta prozesua irudian ageri da. 3. Lur arraroen sustatzaileek Co-ren sakabanaketa hobetu dezakete MA eramailearen gainean eta co partikulen aglomerazioa inhibitu dezakete. zenbat eta txikiagoa izan partikulen tamaina, orduan eta indartsuagoa izango da Co-MA interakzioa, orduan eta handiagoa izango da YCo/MA katalizatzailearen katalitiko eta sinterizatzeko gaitasun eta hainbat sustatzaileren eragin positiboak MDRren jardueran eta karbono-deposizioan. 4 HRTEM iMAge bat da MDR tratamenduaren ondoren 1023K-tan, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 8 orduz. Co partikulak puntu beltzen moduan daude, eta MA eramaileak gris moduan existitzen dira, elektroi-dentsitatearen diferentziaren araberakoa dena. HRTEM irudian 10%Co/MArekin (4b. irud.), Co metal partikulen aglomerazioa ikusten da ma eramaileetan. Lur arraroen sustatzaileen gehikuntzak Co partikulak 11.0nm~12.5nm-ra murrizten ditu. YCo/MA-k Co-MA interakzio handia du, eta bere sinterizazio-errendimendua beste katalizatzaile batzuk baino hobea da. gainera, irudetan ageri den bezala. 4b-tik 4f-ra, katalizatzaileetan karbono hutsezko nanoharileak (CNF) sortzen dira, gas-fluxuarekin kontaktuan mantentzen direnak eta katalizatzailea desaktibatzea eragozten dutenak.
3. Irudia Lur arraroen gehiketaren eragina propietate fisiko eta kimikoetan eta Co/MA katalizatzailearen MDR errendimendu katalitikoan
3.2.2 Desoxidazio-katalizatzailea
Fe2O3/Meso-CeAl, Ce dopatua Fe-n oinarritutako desoxidazio-katalizatzailea, 1-butenoaren oxidazio-deshidrogenazioaren bidez prestatu zen CO2 oxidatzaile bigun gisa, eta 1,3-butadienoaren (BD) sintesian erabili zen. Ce oso sakabanatuta zegoen alumina matrizean, eta Fe2O3/meso oso sakabanatuta zegoen Fe2O3/Meso-CeAl-100 katalizatzaileak oso barreiatuta dauden burdin espezieak eta egiturazko propietate onak ez ezik, oxigenoa biltegiratzeko ahalmen ona ere badu, beraz, adsortzio eta aktibazio gaitasun ona du. CO2koa. 5. Irudian erakusten den moduan, TEM irudiek Fe2O3/Meso-CeAl-100 erregularra dela erakusten dute. Erakusten du MesoCeAl-100-ren zizare-itxurako kanal-egitura soltea eta porotsua dela, eta hori osagai aktiboen sakabanaketa onuragarria da, Ce oso barreiatuta dagoen bitartean. arrakastaz dopatzen da alumina matrizean. Ibilgailuen emisio ultra-baxuko estandarra betetzen duen metal noble katalizatzaileen estaldura-materialak poroen egitura, egonkortasun hidrotermal ona eta oxigenoa biltegiratzeko ahalmen handia garatu du.
3.2.3 Ibilgailuetarako katalizatzailea
Pd-Rh-k AlCeZrTiOx eta AlLaZrTiOx kuaternarioko aluminioan oinarritutako lur arraroen konplexuak onartzen zituen automobilgintza-katalizatzaileen estaldura-materialak lortzeko. Aluminio mesoporosoan oinarritutako lur arraroen konplexua Pd-Rh/ALC arrakastaz erabil daiteke CNG ibilgailuen ihes-arazte-katalizatzaile gisa iraunkortasun onarekin, eta CH4-ren bihurtze-eraginkortasuna, CNG ibilgailuen ihes-gasaren osagai nagusia, % 97,8koa da. Hartu urrats bakarreko metodo hidroterMAL bat lur arraroen material konposatu hori prestatzeko auto-muntaia gauzatzeko, egoera metaegonkorra eta agregazio handiko aitzindari mesoporoso ordenatuak sintetizatu ziren eta RE-Al-en sintesia "hazkuntza-unitate konposatuaren" ereduarekin bat etorri zen. , horrela, ibilgailuen ihes-ondoan muntatutako hiru bideko bihurgailu katalitikoen arazketaz jabetuz.
4. irudia HRTEM ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) eta SmCo/MA(f) irudiak
5. Irudia TEM irudia (A) eta EDS elementuaren diagrama (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100-ren
3.3 errendimendu argitsua
Lur arraroen elementuen elektroiak erraz kitzikatzen dira energia maila ezberdinen artean trantsitzeko eta argia igortzeko. Lur arraroen ioiak aktibatzaile gisa erabiltzen dira material luminiszenteak prestatzeko. Lur arraroen ioiak aluminio fosfatoko mikroesfera hutsen gainazalean kargatu daitezke koprezipitazio metodoaren eta ioi-trukearen metodoaren bidez, eta material luminiszenteak AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) presta daitezke. Uhin-luzera luminiszentea ultramore hurbileko eskualdean dago.MA film meheetan egiten da bere inertziagatik, konstante dielektriko baxuagatik eta eroankortasun baxuagatik, eta horrek gailu elektriko eta optikoetarako, film meheetarako, hesietarako, sentsoreetarako, etab. dimentsio bakarreko kristal fotonikoak, energia sortzeko eta islapenaren aurkako estaldurak hautemateko erabiliko dira. Gailu hauek bide optikoko luzera zehatza duten film pilatuak dira, beraz, beharrezkoa da errefrakzio-indizea eta lodiera kontrolatzea. Gaur egun, errefrakzio-indize handiko titanio dioxidoa eta zirkonio oxidoa eta errefrakzio-indize baxua duen silizio dioxidoa erabili ohi dira horrelako gailuak diseinatzeko eta eraikitzeko. . Gainazaleko propietate kimiko desberdinak dituzten materialen erabilgarritasuna zabaltzen da, eta horri esker fotoi sentsore aurreratuak diseinatzea posible da. Gailu optikoen diseinuan MA eta oxihidroxido filmak sartzeak potentzial handia erakusten du, errefrakzio-indizea silizio dioxidoaren antzekoa delako.Baina propietate kimikoak desberdinak dira.
3.4 egonkortasun termikoa
Tenperaturaren igoerarekin, sinterizazioak MA katalizatzailearen erabilera-efektuari eragiten dio larriki, eta azalera espezifikoa gutxitzen da eta γ-Al2O3-en fase kristalinoan δ eta θ eta χ faseetan bihurtzen da. Lur arraroen materialek egonkortasun kimiko eta egonkortasun termiko ona dute, moldagarritasun handia eta lehengai eskuragarri eta merkeak dituzte. Lur arraroen elementuak gehitzeak egonkortasun termikoa, tenperatura altuko oxidazio erresistentzia eta eramailearen propietate mekanikoak hobetu ditzake, eta garraiolariaren gainazaleko azidotasuna doitu.La eta Ce dira gehien erabiltzen eta ikertutako aldaketa-elementuak. Lu Weiguang-ek eta beste batzuek aurkitu zuten lur arraroen elementuak gehitzeak alumina partikulen difusio masiboa eragozten zuela eraginkortasunez, La eta Ce-k hidroxilo-taldeak babestu zituzten aluminaren gainazalean, sinterizazioa eta fase-eraldaketa eragozten zituzten eta tenperatura altuak egitura mesoporosoan kalteak murrizten zituzten. . Prestatutako aluminak azalera espezifiko eta poro bolumen handia du oraindik. Hala ere, lur arraroen elementu gehiegi edo gutxiegiak aluminaren egonkortasun termikoa murriztuko du. Li Yanqiu et al. La2O3% 5 gehitu zion γ-Al2O3ri, eta horrek egonkortasun termikoa hobetu zuen eta poroen bolumena eta alumina eramailearen azalera espezifikoa handitu zituen. 6. Irudian ikus daitekeenez, γ-Al2O3-ri La2O3 gehituta, lur arraroen garraiatzaile konposatuaren egonkortasun termikoa hobetu.
Nano-zuntzezko partikulak La-rekin MArekin dopatzeko prozesuan, MA-La-ren BET azalera eta poro-bolumena MA-renak baino handiagoak dira tratamendu termikoko tenperatura handitzen denean, eta La-rekin dopatzeak efektu atzeratzaile nabaria du sinterizazioan. tenperatura. irudian ikusten den bezala. 7, tenperatura igotzean, La-k alearen hazkuntza eta fase-eraldaketaren erreakzioa galarazten du, pikuak berriz. 7a eta 7c-ek nano-zuntz partikulen metaketa erakusten dute. irudian. 7b, 1200 ℃-tan kaltzinatzean sortutako partikula handien diametroa 100 nm ingurukoa da. MAren sinterizazio esanguratsua markatzen du. Gainera, MA-1200-rekin alderatuta, MA-La-1200 ez da bero-tratamenduaren ondoren agregatzen. La gehitzearekin, nano-zuntz partikulek sinterizazio gaitasun hobea dute. nahiz eta kaltsazio tenperatura altuagoan, La dopatua oraindik oso barreiatuta dago MA gainazalean. La eraldatutako MA Pd katalizatzailearen eramaile gisa erabil daiteke C3H8oxidazio-erreakzioan.
6. irudia. Alumina sinterizatzearen egitura-eredua, lur arraroen elementuekin eta elementurik gabe
7. irudia MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) eta MA-La-1200 (d) TEM irudiak
4 Ondorioa
Lur arraroak eraldatutako MA materialen prestaketaren eta aplikazio funtzionalaren aurrerapena aurkezten da. Lur arraroak eraldatutako MA asko erabiltzen da. Aplikazio katalitikoan, egonkortasun termikoan eta adsortzioan ikerketa asko egin diren arren, material askok kostu handia dute, dopin kopuru txikia, ordena eskasa eta industrializatzeko zailak dira. Etorkizunean honako lan hauek egin behar dira: lur arraroak aldatutako MAren osaera eta egitura optimizatu, prozesu egokia hautatu,Garapen funtzionala ezagutu; Prozesuaren kontrol-eredu bat ezartzea prozesu funtzionalean oinarritutako kostuak murrizteko eta ekoizpen industriala gauzatzeko; Txinako lur arraroen baliabideen abantailak maximizatzeko, lur arraroen MA aldatzeko mekanismoa aztertu beharko genuke, lur arraroak eraldatutako MA prestatzeko teoria eta prozesua hobetu.
Funtsaren proiektua: Shaanxi Zientzia eta Teknologia Berrikuntza Proiektu Orokorra (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi Probintzia 2019 Ikerketa Zientifiko Berezia Proiektua (19JK0490); 2020ko Huaqing College-ko ikerketa zientifikoko proiektu berezia, Xi 'an Arkitektura eta Teknologia Unibertsitatea (20KY02)
Iturria: Rare Earth
Argitalpenaren ordua: 2021-06-15