Ei-sekoittumattomien oksidien keskuudessa alumiinioksidilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet, korkean lämpötilankestävyyden ja korroosionkestävyyden, kun taas mesohuokoisella alumiinioksidilla (MA) on säädettävä huokoskoko, suuri ominaispinta-ala, suuri huokostilavuus ja alhaiset tuotantokustannukset, joita käytetään laajasti katalyysissä, hallittuun lääkkeen vapautumisessa, adsorptiossa ja muissa kenttien, kuten särkymisessä, hydracking ja hydrodesulfuraatiossa Yleisesti käytetty teollisuudessa, mutta se vaikuttaa suoraan alumiinioksidin toimintaan, katalysaattorin käyttöikä ja selektiivisyyteen. Esimerkiksi autojen pakokaasujen puhdistusprosessissa moottoriöljyn lisäaineiden kerrostuneet epäpuhtaudet muodostavat koksin, mikä johtaa katalyytin huokosten tukkeutumiseen, mikä vähentää katalyytin aktiivisuutta. Pinta -aktiivista ainetta voidaan käyttää säätämään alumiinioksidikantajan rakennetta muodostaen sen katalyyttisen suorituskyvyn parantamiseksi.
MA: lla on rajoitusvaikutus, ja aktiiviset metallit deaktivoidaan korkean lämpötilan kalsinoinnin jälkeen. Lisäksi korkean lämpötilan kalsinoinnin jälkeen mesohuokoinen rakenne romahtaa, MA-luuranko on amorfisessa tilassa, ja pinnan happamuus ei pysty täyttämään sen vaatimuksia funktionalisoinnin alalla. Modifikaatiokäsittelyä tarvitaan usein katalyyttisen aktiivisuuden, mesohuokoisen rakenteen stabiilisuuden, pinnan lämpöstabiilisuuden ja MA -materiaalien pinnan happamuuden parantamiseksi luuranko.
Harvinaisten maametallien elektronien erityiskokoonpano tekee sen yhdisteistä erityiset optiset, sähkö- ja magneettiset ominaisuudet, ja sitä käytetään katalyyttisissä materiaaleissa, fotoelektrisissä materiaaleissa, adsorptiomateriaaleissa ja magneettisissa materiaaleissa. Harvinaisten maametallien muokattujen mesoporkoisten materiaalien säätäminen (alkali) -ominaisuudet voivat lisätä happea ja syntetisoida metallin nanokiteistä katalyyttiä tasaisella dispersiolla ja stabiililla nanometrin asteikolla. Opiskelevat huokoiset materiaalit ja harvinaiset maametallit voivat parantaa metallin nanokiteiden pinta -dispersiota sekä stabiilisuutta ja hiilen laskeutumiskestävyyttä. Tässä artikkelissa MA: n harvinaisten maametallien modifikaatio ja funktionalisointi otetaan käyttöön katalyyttisen suorituskyvyn, lämmön stabiilisuuden, hapen varastointikapasiteetin, spesifisen pinta -alan ja huokosrakenteen parantamiseksi.
1 Ma valmiste
1.1 Alumiinioksidikantajan valmistus
Alumiinioksidinkantajan valmistusmenetelmä määrittää sen huokosrakenteen jakautumisen, ja sen yleisiin valmistusmenetelmiin kuuluvat pseudo-boehmiitti (PB) dehydraatiomenetelmä ja SOL-GEL-menetelmä. Pseudoboehmite (PB) ehdotettiin ensin CALVET: lla, ja H+edistänyt peptisaatiota y-aloOH: n kolloidisen PB: n saamiseksi, joka sisälsi välikerroksen välistä vettä, joka kalsinottiin ja dehydratoitiin korkeassa lämpötilassa alumiinioksidin muodostamiseksi. Eri raaka -aineiden mukaan se jaetaan usein saostumismenetelmään, hibilisaatiomenetelmään ja alkoholin hydrolyysimenetelmään. Kiteisyys vaikuttaa PB: n kolloidiseen liukoisuuteen, ja se on optimoitu kiteisyyden lisääntymisen myötä, ja siihen vaikuttaa myös käyttöprosessiparametrit.
PB valmistetaan yleensä saostumismenetelmällä. Alkalia lisätään alumiinaattiliuokseen tai happo lisätään aluminaattiliuokseen ja saostetaan hydratoituneen alumiinioksidin (alkali -saostumisen) saamiseksi tai happo lisätään alumiinin saostumiseen alumiinioksidimonohydraatin saamiseksi, joka sitten pestään, kuivataan ja kalsinoidaan PB: n saamiseksi. Sademismenetelmä on helppo käyttää ja alhaiset kustannukset, joita käytetään usein teollisuustuotannossa, mutta siihen vaikuttavat monet tekijät (liuoksen pH, pitoisuus, lämpötila jne.). Ja tämä tila hiukkasten saamiseksi paremmalla dispergoituvuudella on tiukat. Hibilization -menetelmässä al (OH) 3is saadaan CO2: n ja Naalo2: n reaktiolla ja PB: n voi saada ikääntymisen jälkeen. Tällä menetelmällä on edut yksinkertaisesta toiminnasta, korkean tuotteen laadusta, ilman pilaantumista ja alhaisia kustannuksia, ja se voi valmistaa alumiinioksidia, jolla on korkea katalyyttinen aktiivisuus, erinomainen korroosionkestävyys ja korkea ominaispinta-ala alhaisella investoinnilla ja korkealla tuotolla. Aalumiini-alkoksidihydrolyysimenetelmää käytetään usein korkean puhtauden PB: n valmistukseen. Alumiinialkoksidi hydrolysoidaan alumiinioksidimonohydraatin muodostamiseksi ja käsitellään sitten korkean puhtaan PB: n saamiseksi, jolla on hyvä kiteisyys, tasainen hiukkaskoko, konsentroitu huokoskoko jakautuminen ja pallomaisten hiukkasten korkea eheys. Prosessi on kuitenkin monimutkainen, ja tiettyjen myrkyllisten orgaanisten liuottimien käytön vuoksi on vaikea palautua.
Lisäksi epäorgaanisia suoloja tai metallien orgaanisia yhdisteitä käytetään yleisesti valmistelemaan alumiinioksidiprekursoreita sool-geelimenetelmällä, ja puhdasta vettä tai orgaanisia liuottimia lisätään liuosten valmistukseen SOL: n tuottamiseksi, joka sitten geeliytetään, kuivataan ja paahdetaan. Tällä hetkellä alumiinioksidin valmistusprosessia parannetaan edelleen PB-dehydraatiomenetelmän perusteella, ja hiilihappomenetelmästä on tullut tärkein menetelmä teollisuuden alumiiniohjelman tuotantoon sen talouden ja ympäristönsuojelun takia. Sol-gelimenetelmällä valmistettu alumina on herättänyt paljon huomiota, koska sen yhtenäisempi huokoskokojakauma on potentiaalinen menetelmä, mutta sen on parannettava teollisen sovelluksen toteuttamiseksi.
1,2 mA valmistelu
Tavanomainen alumiinioksidi ei pysty täyttämään funktionaalisia vaatimuksia, joten on välttämätöntä valmistella korkean suorituskyvyn MA. Synteesimenetelmät sisältävät yleensä: nanovalua menetelmä, jossa hiilimuotti on kovaa mallia; SDA: n synteesi: haihtumisen aiheuttama itsekokoonpanoprosessi (EISA) pehmeiden mallien, kuten SDA: n ja muiden kationisten, anionisten tai ei-ionisten pinta-aktiivisten aineiden läsnä ollessa.
1.2.1 EISA -prosessi
Pehmeää templaattia käytetään happamassa tilassa, joka välttää kovan membraanimenetelmän monimutkaisen ja aikaa vievän prosessin ja voi toteuttaa aukon jatkuvan moduloinnin. EISA: n MA: n valmistelu on herättänyt paljon huomiota sen helpon saatavuuden ja toistettavuuden vuoksi. Erilaisia mesohuokoisia rakenteita voidaan valmistaa. MA: n huokoskokoa voidaan säätää muuttamalla pinta-aktiivisen aineen hydrofobista ketjun pituutta tai säätämällä hydrolyysikatalyytin moolisuhdetta alumiiniprekursoriksi liuoksessa. Siksi EISA, joka tunnetaan myös nimellä yksivaiheinen synteesi ja modifikaatio Sol-geelimenetelmä korkean pinta-alan MA: lle, ja järjestetyn mespoorisen alumiinin (OMA), on sovellettu erilaisiin pehmeisiin temppeliineihin, kuten P123, F127, F127, F127 trietanoliamiini (tee) jne. EISA voi korvata orgaanisten esiasteiden, kuten alumiinialkoksidien ja pinta-aktiivisten aineiden, tyypillisesti alumiinisopropoksidien ja p123: n, mesopooristen materiaalien tarjoamiseksi. muodostettu pinta -aktiiviset misellit soolissa.
EISA-prosessissa ei-vesipitoisten liuottimien (kuten etanoli) ja orgaanisten kompleksointiaineiden käyttö voi hidastaa tehokkaasti organoaluminumiesiasteiden hydrolyysiä ja tiivistymisnopeutta ja indusoida OMA-materiaalien, kuten Al (OR) 3-ja alumiinis-isopropoksidin, itsekokoonpanon. Ei-vesipitoisissa haihtuvissa liuottimissa pinta-aktiiviset mallit menettävät kuitenkin yleensä hydrofiilisyytensä/hydrofobisuuden. Lisäksi hydrolyysin ja polykondensaation vuoksi välituotteessa on hydrofobinen ryhmä, mikä vaikeuttaa vuorovaikutusta pinta -aktiivisen aineen mallin kanssa. Vain kun pinta-aktiivisen aineen pitoisuus ja alumiinin hydrolyysin ja polykondensaation aste kasvaa vähitellen liuottimen haihtumisprosessissa, joka voi tapahtua templaatin ja alumiinin itsekokoonpanon. Siksi monet parametrit, jotka vaikuttavat liuottimien haihtumisolosuhteisiin sekä esiasteiden, kuten lämpötilan, suhteellisen kosteuden, katalyytin, liuottimen haihdutusnopeuden jne., Hydrolyysi- ja kondensaatioreaktioon vaikuttavat lopulliseen kokoonpanorakenteeseen. Kuten kuviossa 1 esitetään 1, OMA-materiaalit, joilla oli korkea lämpöstabiilisuus ja korkea katalyyttinen suorituskyky, syntetisoitiin solvotermisellä avustetulla haihtumisella aiheuttamalla itsekokoonpanolla (Sa-EISA). Solvoterminen käsittely edisti alumiini-esiasteiden täydellistä hydrolyysiä pienikokoisten klusterien alumiinihydroksyyliryhmien muodostamiseksi, mikä paransi pinta-aktiivisten aineiden ja alumiinin välistä vuorovaikutusta. Kaksi ulottuvuutta kuusikulmaista mesofaasia muodostettiin EISA-prosessissa ja kalsoitiin 400 ℃: n muodostamiseksi. Perinteisessä EISA -prosessissa haihtumisprosessiin liittyy orgaanisen esiasteen hydrolyysi, joten haihtumisolosuhteet vaikuttavat tärkeään reaktioon ja OMA: n lopulliseen rakenteeseen. Solvoterminen käsittelyvaihe edistää alumiinin esiasteen täydellistä hydrolyysiä ja tuottaa osittain tiivistettyjä klusteroituja alumiinihydroksyyliryhmiä.OOMA muodostuu monenlaisissa haihdutusolosuhteissa. Verrattuna perinteisellä EISA-menetelmällä valmistettuun MA: hon, SA-EISA-menetelmällä valmistettu OMA: lla on korkeampi huokostilavuus, parempi ominaispinta-ala ja parempi lämpöstabiilisuus. Tulevaisuudessa EISA-menetelmää voidaan käyttää erittäin suuren aukon MA: n valmistukseen, jolla on korkea muuntoprosentti ja erinomainen selektiivisyys käyttämättä Reaming-ainetta.
Kuva 1 SA-EISA-menetelmän vuokaavio OMA-materiaalien syntetisoimiseksi
1.2.2 Muut prosessit
Tavanomainen MA -valmistelu vaatii synteesiparametrien tarkan hallinnan selkeän mesoporoorisen rakenteen saavuttamiseksi, ja myös templaattimateriaalien poistaminen on haastavaa, mikä vaikeuttaa synteesiprosessia. Tällä hetkellä monet kirjallisuudet ovat ilmoittaneet MA: n synteesistä eri malleilla. Viime vuosina tutkimus keskittyi pääasiassa MA: n synteesiin glukoosilla, sakkaroosilla ja tärkkelyksellä templaateina alumiinisopropoksidilla vesipitoisessa liuoksessa. Suurin osa näistä MA -materiaaleista syntetisoidaan alumiini -nitraatista, sulfaatista ja alkoksidista alumiinilähteinä. MA CTAB saadaan myös modifioimalla PB: tä alumiinilähteenä. MA, jolla on erilaiset rakenteelliset ominaisuudet, ts. Al2O3) -1, Al2O3) -2 ja Al2O3and on hyvä lämpöstabiilisuus. Pinta -aktiivisen aineen lisääminen ei muuta PB: n luontaista kiderakennetta, vaan muuttaa hiukkasten pinoamismuotoa. Lisäksi AL2O3-3: n muodostuminen muodostuu nanohiukkasten tarttumisella, joka on stabiloitu orgaanisella liuotin PEG: llä tai aggregaatiolla PEG: n ympärille. AL2O3-1: n huokoskokojakauma on kuitenkin hyvin kapea. Lisäksi palladiumpohjaiset katalyyttit valmistettiin synteettisellä MA: lla kantaja-aineena. Metaanin palamisreaktiossa AL2O3-3: n tukemassa katalyytissä osoitti hyvää katalyyttistä suorituskykyä.
Ensimmäistä kertaa MA, jolla oli suhteellisen kapea huokoskokojakauma, valmistettiin käyttämällä halpaa ja alumiinirikkaista alumiinia mustasta kuolosta. Tuotantoprosessi sisältää uuttoprosessin matalassa lämpötilassa ja normaalissa paineessa. Uuttamisprosessissa jätetyt kiinteät hiukkaset eivät saastuta ympäristöä, ja ne voidaan kasata alhaisella riskillä tai käyttää uudelleen täyteaineena tai aggregoituna betonin levityksessä. Syntetisoidun MA: n spesifinen pinta -ala on 123 ~ 162 m2/g, huokoskokojakauma on kapea, piikkisäde on 5,3 nm ja huokoisuus on 0,37 cm3/g. Materiaali on nanokoko ja kidekoko on noin 11 nm. Kiinteän tilan synteesi on uusi prosessi MA: n syntetisoimiseksi, jota voidaan käyttää radiokemiallisen imeytymisen tuottamiseen kliiniseen käyttöön. Aluumkloridi, ammoniumkarbonaatti ja glukoosiraaka-aineet sekoitetaan molaarisuhteessa 1: 1,5: 1,5 ja MA syntetisoidaan uudella kiinteän tilan mekaanisemiallisella reaktiolla. Konfentoimalla131I lämpöakkulaitteissa kokonaistuotanto 131i: n kokonaistuotanto on korkean radioaktiivisen pitoisuuden ja 1,7T: n 10TBA, ML), Suurten annosten131i [NAI] kapselien käyttö kilpirauhassyövän hoitoon.
Yhteenvetona voidaan todeta tulevaisuudessa myös pienimolekyylimallit myös monitasoisten järjestettyjen huokosrakenteiden rakentamiseksi, materiaalien rakenteen, morfologian ja pintakemiallisten ominaisuuksien säätämiseksi tehokkaasti ja tuottavat suuren pinta-alan ja tilatut madonreiän MA. Tutustu halpoja malleja ja alumiinilähteitä, optimoi synteesiprosessi, selventää synteesimekanismia ja ohjata prosessia.
2 Ma: n muokkausmenetelmä
Menetelmiä, joiden avulla aktiiviset komponentit jakautuvat tasaisesti MA-kantajalle, ovat kyllästys, in situ synteesi-sis, sademäärä, ioninvaihto, mekaaninen sekoitus ja sulaminen, joiden joukossa kaksi ensimmäistä käytetään yleisimmin.
2.1 In situ -synteesimenetelmä
Funktionaalisessa modifikaatiossa käytettyjä ryhmiä lisätään MA: n valmistusprosessissa materiaalin luuranon rakenteen modifioimiseksi ja stabiloimiseksi ja katalyyttisen suorituskyvyn parantamiseksi. Prosessi on esitetty kuvassa 2. Liu et ai. Syntetisoitu Ni/Mo-Al2O3in situ p123: n kanssa templaattina. Sekä Ni: n että MO: n hajautettiin tilattuihin MA -kanaviin tuhoamatta MA: n mesohuoista rakennetta, ja katalyyttinen suorituskyky oli selvästi parantunut. In situ -kasvumenetelmän omaksuttaminen syntetisoidulle gamma-AL2O3Substraatille verrattuna y-Al2O3: iin, MNO2-AL2O3HA: iin suurempaan BET-spesifiseen pinta-alaan ja huokostilavuuteen, ja sillä on bimodaalinen mesoporous rakenne, jolla on kapea huokosjakauma. MNO2-AL2O3HA: n nopea adsorptioaste ja korkea hyötysuhde F-, ja sillä on laaja pH-levitysalue (pH = 4 ~ 10), joka sopii käytännön teollisuuden sovellusolosuhteisiin. MNO2-Al2O3I: n kierrätyssuorituskyky paremmin kuin y-al2O.truktuurin stabiilisuus on edelleen optimoitava. Yhteenvetona voidaan todeta, että in situ -synteesillä saatuilla MA-modifioiduilla materiaaleilla on hyvä rakennejärjestys, vahva vuorovaikutus ryhmien ja alumiinioksidien kantajien välillä, tiukka yhdistelmä, suuri materiaalikuormitus, eikä niitä ole helppo aiheuttaa aktiivisten komponenttien leviämistä katalyyttisessä reaktioprosessissa ja katalyyttinen suorituskyky paranee merkittävästi.
Kuva 2 funktionalisoidun MA: n valmistus in situ -synteesillä
2.2 Impregnation -menetelmä
Upottamalla valmistettu MA modifioituun ryhmään ja modifioidun MA -materiaalin hankkiminen käsittelyn jälkeen katalyysin, adsorption ja vastaavien vaikutusten toteuttamiseksi. Cai et ai. Valmistettu MA P123: sta solu-geelimenetelmällä ja liota se etanolin ja tetraetyleenipentamiiniliuokseen amino modifioidun MA-materiaalin saamiseksi voimakkaasti adsorptio suorituskykyä. Lisäksi Belkacemi et ai. Upotetut ZnCl2Solutionin samalla prosessilla tilatun sinkin seostetun modifioidun MA -materiaalin saamiseksi Verrattuna in situ -synteesimenetelmään, kyllästysmenetelmällä on parempi elementtien dispersio, stabiili mesoporous rakenne ja hyvä adsorptio suorituskyky, mutta aktiivisten komponenttien ja alumiinioksidin kantajan välinen vuorovaikutusvoima on heikko ja katalyyttinen aktiivisuus häiritsee helposti ulkoiset tekijät.
3 toiminnallinen eteneminen
Harvinaisten maametallien MA: n synteesi, jolla on erityisominaisuuksia, on tulevaisuuden kehitystrendi. Tällä hetkellä synteesimenetelmiä on tällä hetkellä. Prosessiparametrit vaikuttavat MA: n suorituskykyyn. MA: n spesifinen pinta -ala, huokostilavuus ja huokoshalkaisija voidaan säätää mallityypillä ja alumiinin esiasteen koostumuksella. Kalsinaatiolämpötila ja polymeerimallipitoisuus vaikuttavat MA: n spesifiseen pinta -alaan ja huokosmäärään. Suzuki ja Yamauchi havaitsivat, että kalsinaatiolämpötila nostettiin 500 ℃ 900 ℃. Aukkoa voidaan nostaa ja pinta -ala voidaan vähentää. Lisäksi harvinaisten maamuokkaisten modifiointikäsittely parantaa MA -materiaalien aktiivisuutta, pinnan lämpöstabiilisuutta, rakenteellista stabiilisuutta ja pintahappamtta katalyyttisessä prosessissa ja täyttää MA -funktionalisoinnin kehittymisen.
3.1 DeFluorination Adsorbent
Kiinan juomaveden fluori on vakavasti haitallista. Lisäksi fluoripitoisuuden lisääntyminen teollisessa sinkkisulfaattiliuoksessa johtaa elektrodilevyn korroosioon, työympäristön heikkenemiseen, sähköisen sinkin laadun heikkenemiseen ja kierrätysveden määrän vähentymiseen happamaistusjärjestelmässä ja fluidisuodun sängyn paahtokaasun elektrolyysiprosessia. Tällä hetkellä adsorptiomenetelmä on houkuttelevin märän defluoraation yleisten menetelmien joukossa. Kuitenkin on joitain puutteita, kuten huono adsorptiokyky, kapea käytettävissä oleva pH -alue, toissijainen pilaantuminen ja niin edelleen. Activated carbon, amorphous alumina, activated alumina and other adsorbents have been used for defluorination of water, but the cost of adsorbents is high, and the adsorption capacity of F-in neutral solution or high concentration is low.Activated alumina has become the most widely studied adsorbent for fluoride removal because of its high affinity and selectivity to fluoride at neutral pH value, but it is limited by the poor Fluoridin adsorptiokyky, ja vain pH: ssa <6 voi olla hyvä fluori-adsorptio suorituskyky. MA on herättänyt laajaa huomiota ympäristön pilaantumisen hallintaan sen suuren spesifisen pinta-alan, ainutlaatuisen huokoskokovaikutuksen, happo-emästen suorituskyvyn, lämpö- ja mekaanisen stabiilisuuden vuoksi. Kundu et ai. Valmistettu MA, jonka suurin fluorin adsorptiokyky oli 62,5 mg/g. MA: n fluorin adsorptiokykyyn vaikuttavat suuresti sen rakenteelliset ominaisuudet, kuten spesifinen pinta -ala, pintafunktionaaliset ryhmät, huokoskoko ja huokoskoko. MA: n rakenteen ja suorituskyvyn mukauttaminen on tärkeä tapa parantaa sen adsorptiokykyä.
LA: n kovan hapon ja fluorin kovan emäksen vuoksi LA- ja fluori -ionien välillä on vahva affiniteetti. Viime vuosina jotkut tutkimukset ovat havainneet, että LA modifioijana voi parantaa fluoridin adsorptiokykyä. Harvinaisten maametallien adsorbenttien alhaisen rakenteellisen stabiilisuuden vuoksi kuitenkin enemmän harvinaisia maametallia liuostaan, mikä johtaa sekundaariseen veden pilaantumiseen ja ihmisten terveyteen haitoihin. Toisaalta alumiinin korkea pitoisuus vesiympäristössä on yksi ihmisten terveyden myrkkyistä. Siksi on välttämätöntä valmistaa eräänlainen komposiitti, jolla on hyvä stabiilisuus, eikä muiden elementtien huuhtoutumista tai vähemmän fluorinpoistoprosessissa. LA: n ja CE: n muokattu MA valmistettiin impregnointimenetelmällä (LA/MA ja CE/MA). Harvinaisten maametallioksidit ladattiin onnistuneesti MA-pinnalle ensimmäistä kertaa, joilla oli korkeampi defluorin suorituskyky. Fluorinpoiston päämekanismit ovat sähköstaattinen adsorptio ja kemiallinen adsorptio, pintapositiivisen varauksen ja ligandinvaihto-reaktion elektronin vetovoima yhdistyvät pintahydroksyylin kanssa, hydroksyylifunktionaalisen ryhmän kanssa adsorbentin tuottamisessa hydra-sidoksen kanssa, f-, f-, Fluorin, LA/MA: n adsorptiokyky sisältää enemmän hydroksyyli -adsorptiokohtia, ja F: n adsorptiokyky on luokkaa LA/Ma> CE/Ma> Ma. Alkuperäisen pitoisuuden lisääntyessä fluorin adsorptiokyky kasvaa. Adsorptiovaikutus on paras, kun pH on 5 ~ 9, ja fluorin adsorptioprosessi Langmuir -isotermisen adsorptiomallin kanssa. Lisäksi sulfaatti -ionien epäpuhtaudet alumiinioksidissa voivat vaikuttaa merkittävästi myös näytteiden laatuun. Vaikka siihen liittyvä harvinaisten maametallien muunnettua alumiinioksidia koskevaa tutkimusta on suoritettu, suurin osa tutkimuksesta keskittyy adsorbenttiprosessiin, jota on vaikea käyttää teollisesti. Tulevaisuudessa voimme tutkia sinkkisulfaattiliuoksen fluorikompleksin dissosiaatiomekanismia ja fluori-ionien siirtymisominaisuuksia, jotka saavat tehokkaan, alhaisen kanfloriinin adsorbentin forisoidun, alhaisen entisen liuoksen. Hydrometallurgiajärjestelmä, ja määritä prosessinohjausmalli korkean fluoriliuoksen käsittelemiseksi, joka perustuu harvinaiseen maametalliin MA -nano -adsorbenttiin.
3.2 Katalyytti
3.2.1 Metaanin kuiva uudistaminen
Harvinainen maametalli voi säätää huokoisten materiaalien happamuutta (emäksisyyttä), lisätä happea avointa työpaikkaa ja syntetisoida katalyyttejä tasaisella dispersiolla, nanometrin asteikolla ja stabiilisuudella. Sitä käytetään usein jalometallien ja siirtymämetallien tukemiseen hiilidioksidin metanaation katalysoimiseksi. Tällä hetkellä harvinaisten maametallien muokattuja mesohuokoisia materiaaleja kehittyy kohti metaanien kuiva -uudistamista (MDR), VOC -yhdisteiden fotokatalyyttistä hajoamista ja hännän kaasupuhdistusta.compared jalometalleilla (kuten PD, RU, RH jne.) Ja muilla siirtymämetalleilla (kuten CO, Fe jne.), NI/AL2O3Catalyyttiä käytetään laajasti sen korkeamman katalyyttisen aktiivisuuden ja valintakykyyn, korkeamman tason kataliaaliin. NI -nanohiukkasten sintraus ja hiilen kerrostuminen NI/AL2O3Leadin pinnalle katalyytin nopeaan deaktivointiin. Siksi on tarpeen lisätä kiihtyvyys, muokata katalyytin kantoaaltoa ja parantaa valmistusreittiä katalyyttisen aktiivisuuden, stabiilisuuden ja polttokestävyyden parantamiseksi. Yleensä harvinaisia maametallioksideja voidaan käyttää rakenteellisina ja elektronisina promoottoreina heterogeenisissä katalyytteissä, ja toimitusjohtaja 2mrofioi NI: n dispersio ja muuttaa metallisen Ni: n ominaisuuksia vahvan metallituen vuorovaikutuksen avulla.
MA: ta käytetään laajasti metallien leviämisen parantamiseksi ja aktiivisten metallien rajoittamisen tarjoamiseksi niiden taajamisen estämiseksi. LA2O3: n korkealla hapen varastointikapasiteetti parantaa muuntamisprosessin hiiliresistenssiä ja LA2O3promotit CO: n leviämisen mesoporous alumiinioksidille, jolla on korkea uudistuva aktiivisuus ja joustavuus. LA2O3promoter lisää CO/MA -katalyytin MDR -aktiivisuutta, ja CO3O4and Coal2O4faasit muodostuvat katalyytin pinnalle. Kuitenkin erittäin dispergoituneet LA2O3Has pienet jyvät 8nm ~ 10nm. MDR-prosessissa in situ -vuorovaikutus LA2O3and CO2form LA2O2CO3mesofaasin välillä, joka indusoi CXHY: n tehokkaan eliminaation katalyytin pinnalla. LA2O3PROMOTES VEDIEN VÄÄRITTÄMINEN tarjoamalla korkeamman elektronitiheyden ja tehostamalla hapen avointa työpaikkaa 10%CO/MA: ssa. LA2O3RDURCUCE: n lisääminen CH4Consulk -kulutuksen ilmeisen aktivointienergian. Siksi CH4: n muuntoprosentti, joka oli 93,7%: lla 1073 kt K. LA2O3: n lisäämisen katalyyttisen aktiivisuuden lisääminen, edisti H2: n vähentämistä, lisäsi CO0 -aktiivisten kohtien lukumäärää, tuotti vähemmän kerrostettua hiiltä ja kasvatti hapenvapautta 73,3%: iin.
CE: tä ja PR: tä tuettiin NI/AL2O3Catalyst -sovelluksella yhtä tilavuuden impregnointimenetelmällä Li Xiaofengissä. Kun CE ja PR on lisätty, selektiivisyys H2: lle ja selektiivisyys CO: lle laski. PR: llä muokatulla MDR: llä oli erinomainen katalyyttinen kyky ja selektiivisyys H2: lle nousi 64,5%: sta 75,6%: iin, kun taas selektiivisyys CO: lle laski 31,4% Peng Shujing et ai. Käytetty sool-geelimenetelmä, CE-modifioitu MA valmistettiin alumiinisopropoksidilla, isopropanoliliuottimella ja ceriumnitraattiheksahydraatilla. Tuotteen erityinen pinta -ala kasvoi hiukan. CE: n lisääminen vähensi sauvan kaltaisten nanohiukkasten aggregaatiota MA-pinnalle. Jotkut hydroksyyliryhmät y-al2O3Weren pinnalla peittivät pohjimmiltaan CE-yhdisteet. MA: n lämpöstabiilisuus parani, eikä kidefaasin transformaatiota tapahtunut kalsinoinnin jälkeen 1000 ℃ 10 tunnin ajan. Wang Baowei et ai. Valmistettu MA Material CEO2-Al2O4BY Comprecipation -menetelmä. Toimitusjohtaja 2 kuutiometriä pienet jyvät olivat tasaisesti hajaantuneita alumiinioksidiin. CO: n ja MO: n tukemisen jälkeen CEO2-AL2O4: llä, alumiinioksidin ja aktiivisen komponentin CO: n ja MO: n välinen vuorovaikutus inhiboi tehokkaasti
Harvinaisten maametallien promoottorit (LA, CE, Y ja SM) yhdistetään MDR: n CO/MA -katalyyttiin, ja prosessi on esitetty kuviossa 1. 3. Harvinaisten maametallien promoottorit voivat parantaa CO: n dispersiota MA -kantajalle ja estää CO -hiukkasten agglomeraatiota. Mitä pienempi hiukkaskoko, sitä voimakkaampi co-MA-vuorovaikutus, sitä vahvempi katalyyttinen ja sintrauskyky YCO/MA-katalyytissä ja useiden promoottorien positiiviset vaikutukset MDR-aktiivisuuteen ja hiilen laskeutumiseen.FIG. 4 on HRTEM -kuva MDR -käsittelyn jälkeen lämpötilassa 1023K, CO2: CH4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 8 tunnin ajan. CO -hiukkasia esiintyy mustien pisteiden muodossa, kun taas MA -kantoaaltoja on harmaan muodossa, mikä riippuu elektronitiheyden eroista. HRTEM -kuvassa, jossa on 10%CO/MA (kuva 4B), CO -metallihiukkasten agglomeraatiota havaitaan harvinaisen maametallimen promoottorin lisäämisessä, että CO -hiukkaset vähentävät 11,0 nm ~ 12,5 nm. YCO/MA: lla on vahva yhteistyövuorovaikutus, ja sen sintrausivaihe on parempi kuin muut katalyyttit. Lisäksi, kuten kuvioissa 1 esitetään. 4B - 4F, katalyytteissä tuotetaan ontot hiilen nanojohdot (CNF), jotka pitävät kosketuksessa kaasun virtauksen kanssa ja estävät katalyytin deaktivoitumisesta.
Kuva 3 harvinaisen maametallien lisäyksen vaikutus fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin ja MDR -katalyyttiseen suorituskykyyn CO/MA -katalyyttiin
3.2.2 Deoksidaatiokatalyytti
Fe2O3/Meso-Ceal, CE-seostettu Fe-pohjainen deoksidaatiokatalyytti, valmistettiin 1- bueneenin oksidatiivisella dehydralla CO2A: n pehmeällä hapettimella, ja sitä käytettiin 1,3-butadieenin (BD) synteesissä. CE oli dispergoitu alumiinioksidimatriisiin, ja Fe2O3/meso oli erittäin dispernedfe2O3/meso-ceal-100-katalyytti, joka ei ole vain dispergoituneilla rautalajeilla ja hyvällä rakenteellisella ominaisuudella, mutta sillä on myös hyvä hapen varastointikapasiteetti, joten sillä on hyvä adsorptio ja aktivointikapasiteetti CO2. Kuten kuviossa 5 esitetään, TEM-kuvat osoittavat, että Fe2O3/Meso-Ceal-100 on säännöllinen osoitus osoittaa, että Mesoceal-100: n madon kaltainen kanavarakenne on löysä ja huokoinen, mikä on hyödyllistä aktiivisten aineosien leviämiselle, kun taas erittäin hajaantunut CE on onnistuneesti seostettu alumiinioksidimatriisissa. Moottoriajoneuvojen erittäin matala päästöstandardin mukainen jalo metallikatalyyttipinnoittimateriaali on kehittänyt huokosrakenteen, hyvän hydrotermisen stabiilisuuden ja suuren hapen varastointikapasiteetin.
3.2.3 Ajoneuvojen katalyytti
PD-RH tuki kvaternääriä alumiinipohjaisia harvinaisten maametallikomplekseja Alcezrtiox ja AllazrTiox Automotive Catalyst -pinnoittimateriaalien saamiseksi. Mesohuokoista alumiinipohjaista harvinaisen maapallon kompleksia PD-RH/ALC voidaan käyttää onnistuneesti CNG-ajoneuvojen pakokaasujen puhdistuskatalyyttinä, jolla on hyvä kestävyys, ja CNG-ajoneuvojen pakokaasun pääkomponentti CH4: n muuntamistehokkuus on jopa 97,8%. Syntetisoitiin hydrotermisen yksivaiheisen menetelmän valmistelemaan, että harvinainen maa-MA-komposiittimateriaali toteutettiin itsekokoonpanon, tilatut mesoporkoiset esiasteet, joilla oli metastabiilinen tila ja korkea aggregaatio, ja RE-AL: n synteesi oli "yhdistetyn kasvuyksikön" mallin mukainen, mikä toteutti automaattisen pakokaasun jälkeisen kolmitie kaatalyyttisen muuntajan puhdistuksen.
Kuva 4 HRTEM -kuvat ma (a), co/ma (b), laco/ma (c), ceco/ma (d), yco/ma (e) ja smco/ma (f)
Kuva 5 TEM-kuva (a) ja EDS Element -kaavio (B, C) Fe2O3/Meso-Ceal-100
3,3 valoinen suorituskyky
Harvinaisten maametallien elektronit ovat helposti innostuneita siirtymään eri energiatasojen välillä ja säteilevät valoa. Harvinaisten maametallien ioneja käytetään usein aktivaattoreina luminesoivien materiaalien valmistamiseksi. Harvinaisten maametallien ionit voidaan ladata alumiinifosfaatin onttojen mikropallojen pinnalle parisuhde- ja ioninvaihtomenetelmällä, ja luminesenssimateriaalit alpo4∶re (LA, CE, PR, ND) voidaan valmistaa. Luminesencent-aallonpituus on melkein ultraviolettialueella. MA on valmistettu ohutkalvoiksi sen hitauden, alhaisen dielektrisen vakiona ja alhaisen johtavuuden vuoksi, mikä tekee siitä sovellettavan sähkö- ja optisiin laitteisiin, ohutkalvoihin, esteisiin, antureihin jne. Sitä voidaan käyttää myös yksiulotteisiin fotoonisiin kiteisiin, energiantuotantoon ja anti-ant-ant-ant-ant-anturi-vasteeseen. Nämä laitteet ovat pinottuja kalvoja, joilla on tietty optinen reitin pituus, joten on tarpeen hallita taitekerroin ja paksuus. Läsnä on, titaanidioksidi ja zirkoniumoksidi, jolla on korkea taitekerroin ja piihidioksidi, jolla on heikko taitekerroin, käytetään usein tällaisten laitteiden suunnitteluun ja rakentamiseen. Materiaalien saatavuusalue, jolla on erilaiset pintakemialliset ominaisuudet, laajennetaan, mikä mahdollistaa edistyneiden fotonianturien suunnittelun. MA- ja oksihydroksidikalvojen käyttöönotto optisten laitteiden suunnittelussa osoittaa suurta potentiaalia, koska taitekerroin on samanlainen kuin piisidioksidin. Mutta kemialliset ominaisuudet ovat erilaisia.
3.4 Lämpövakaus
Lämpötilan noustessa sintraus vaikuttaa vakavasti MA-katalyytin käyttövaikutukseen, ja spesifinen pinta-ala laskee ja γ-al2O3in-kiteinen faasi muuttuu Δ ja θ-χ-faasiksi. Harvinaisten maametallien materiaaleilla on hyvä kemiallinen stabiilisuus ja lämpöstabiilisuus, korkea sopeutumiskyky ja helposti saatavilla olevat ja halvat raaka -aineet. Harvinaisten maa -elementtien lisääminen voi parantaa lämmön stabiilisuutta, korkean lämpötilan hapettumiskestävyyttä ja kantoaalton mekaanisia ominaisuuksia ja säätää kantoaalton pinnan happamuutta.LA ja CE ovat yleisimmin käytettyjä ja tutkittuja modifikaatioelementtejä. Lu Weiguang ja muut havaitsivat, että harvinaisten maametallien elementtien lisääminen esti tehokkaasti alumiinioksidihiukkasten, LA: n ja CE: n, irtotavarana diffuusion alumiinioksidin pinnalla, inhiboivat sintraamista ja vaihemuutosta ja vähensivät korkean lämpötilan vaurioita mesoporiseen rakenteeseen. Valmistetulla alumiinioksidilla on edelleen korkea spesifinen pinta -ala ja huokostilavuus. Kuitenkin liian paljon tai liian vähän harvinaisia maamateriaalia vähentää alumiinioksidin lämpöstabiilisuutta. Li Yanqiu et ai. Lisätty 5% LA2O3TO γ-AL2O3, joka paransi lämpöstabiilisuutta ja lisäsi alumiinioksidi-kantoaalton huokosten tilavuutta ja spesifistä pinta-alaa. Kuten kuviosta 6 voidaan nähdä, LA2O3Adattu γ-Al2O3: ksi, paranna harvinaisten maametallikomposiitti kantaja-alan lämpöstabiilisuutta.
Nano-kuituhiukkasten kanssa LA: n kanssa MA: n doping-prosessissa BET-pinta-ala ja huokostilavuus MA-La: n tilavuus ovat korkeammat kuin MA: n, kun lämpökäsittelylämpötila nousee, ja Dopingin kanssa LA: n kanssa on ilmeinen hidastumisvaikutus sintraintiin korkeassa lämpötilassa. Kuten kuviossa 1 esitetään 7 Lämpötilan noustessa LA estää viljan kasvun ja faasin transformaation reaktiota, kun taas kuviot 1. 7A ja 7C osoittavat nanohiukkasten kertymisen. Kuviossa 7B, kalsinoidulla kalsinoidulla suurten hiukkasten halkaisija 1200 ℃ on noin 100NM.it merkitsee MA: n merkittävää sintrausta. Lisäksi MA-1200: een verrattuna MA-LA-1200 ei yhdistä lämpökäsittelyn jälkeen. LA: n lisäämisen myötä nanokuitupartikkeleilla on parempi sintrauskyky. Jopa korkeammalla kalsinaatiolämpötilassa, seostettu LA on edelleen erittäin dispergoitu MA -pinnalla. LA -modifioitua MA: ta voidaan käyttää PD -katalyytin kantaja C3H8oksidaatioreaktiossa.
Kuva 6 Sintrausalumiinin rakenteen malli harvinaisten maametallien kanssa ja ilman sitä
Kuva 7 TEM-kuvat MA-400 (A), MA-1200 (B), MA-LA-400 (C) ja MA-LA-1200 (D)
4 Johtopäätös
Harvinaisten maametallien muokattujen MA -materiaalien valmistelun ja toiminnallisen levityksen eteneminen. Harvinainen maametallia muokattua MA: ta käytetään laajasti. Vaikka katalyyttisessä sovelluksessa, lämmön stabiilisuudessa ja adsorptiossa on tehty paljon tutkimusta, monilla materiaaleilla on korkeat kustannukset, alhainen seosin määrä, huono järjestys ja niitä on vaikea teollistua. Seuraava työ on tehtävä tulevaisuudessa: Optimoi harvinaisten maametallimodifioidun MA -koostumus ja rakenne, valitse sopiva prosessi, täytä toiminnallinen kehitys; Perustaa funktionaaliseen prosessiin perustuva prosessinohjausmalli kustannusten vähentämiseksi ja teollisuustuotannon toteuttamiseksi; Kiinan harvinaisten maametalliresurssien etujen maksimoimiseksi meidän on tutkittava harvinaisten maametallien MA -modifikaatiomekanismia, parannettava harvinaisten maametallien muokatun MA: n valmistuksen teoriaa ja prosessia.
Rahastoprojekti: Shaanxi Science and Technology Innovaation Project (2011KTDZ01-04-01); Shaanxin maakunta 2019 erityinen tieteellinen tutkimushanke (19JK0490); 2020 Huaqing College -arkkitehtuurin ja tekniikan yliopiston erityinen tieteellinen tutkimusprojekti (20KY02)
Lähde: Harvinainen maameta
Viestin aika: kesäkuu-15-2021