Помеѓу несилицичните оксиди, алумината има добри механички својства, отпорност на високи температури и отпорност на корозија, додека мезопорозната алумина (MA) има прилагодлива големина на порите, голема специфична површина, голем волумен на порите и ниска производна цена, која е широко користена во катализата, контролирано ослободување на лекот, адсорпција и други полиња, како што се крекирање, хидрокрекирање и хидродесулфуризација на нафтените суровини. Алумина најчесто се користи во индустријата, но директно ќе влијае на активноста на алумина, работниот век и селективноста на катализаторот. На пример, во процесот на прочистување на автомобилските издувни гасови, депонираните загадувачи од адитивите на моторното масло ќе формираат кокс, што ќе доведе до блокирање на порите на катализаторот, со што ќе се намали активноста на катализаторот. Сурфактантот може да се користи за прилагодување на структурата на носачот на алумина за да се формира MA. Подобрување на неговите каталитички перформанси.
МА има ефект на ограничување, а активните метали се деактивираат по калцинирање на висока температура. Дополнително, по високотемпературно калцинирање, мезопорозната структура колабира, скелетот MA е во аморфна состојба, а киселоста на површината не може да ги задоволи нејзините барања во областа на функционализацијата. Третманот за модификација често е потребен за да се подобри каталитичката активност, стабилноста на мезопорозната структура, површинската термичка стабилност и површинската киселост на материјалите MA. Вообичаените модификациски групи вклучуваат метални хетероатоми (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, итн. ) и метални оксиди (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, итн.) Натоварени на површината на МА или допингуван во скелетот.
Специјалната електронска конфигурација на ретките земјени елементи прави нејзините соединенија да имаат посебни оптички, електрични и магнетни својства и се користат во каталитички материјали, фотоелектрични материјали, материјали за адсорпција и магнетни материјали. Мезопорозните материјали модифицирани со ретки земји можат да ја приспособат киселинската (алкална) особина, да го зголемат празното место на кислород и да синтетизираат метален нанокристален катализатор со униформа дисперзија и стабилна нанометарска скала. отпорност на катализаторите. Во овој труд, ќе се воведе модификација на ретка земја и функционализација на MA за да се подобрат каталитичките перформанси, топлинската стабилност, капацитетот за складирање на кислород, специфичната површина и структурата на порите.
1 МА подготовка
1.1 подготовка на носач на алумина
Методот на подготовка на носачот на алуминиум ја одредува неговата дистрибуција на структурата на порите, а неговите вообичаени методи на подготовка вклучуваат метод на дехидрација со псевдо-боемит (PB) и метод на сол-гел. Псевдобоемит (PB) првпат беше предложен од Calvet, а H+ промовираше пептизација за да се добие γ-AlOOH колоидна PB која содржи меѓуслојна вода, која беше калцинирана и дехидрирана на висока температура за да формира алумина. Според различни суровини, често се дели на метод на таложење, метод на карбонизација и метод на хидролиза на алкохолалуминиум. На колоидната растворливост на PB влијае кристалноста и се оптимизира со зголемувањето на кристалноста, а исто така влијае и на параметрите на процесот на работа.
ПБ обично се подготвува со метод на врнежи. Алкалот се додава во алуминатен раствор или киселината се додава во растворот на алумина и се таложи за да се добие хидрирана алумина (таложење со алкали), или киселина се додава во талогот на алумина за да се добие монохидрат на алумина, кој потоа се мие, се суши и се калцинира за да се добие PB. Методот на врнежи е лесен за ракување и ниска цена, кој често се користи во индустриското производство, но на него влијаат многу фактори (рН на растворот, концентрација, температура итн.). А тие услови за добивање честички со подобра дисперзибилност се строги. Во методот на карбонизација, Al(OH)3 се добива со реакција на CO2 и NaAlO2, а PB може да се добие по стареењето. Овој метод ги има предностите на едноставна работа, висок квалитет на производот, без загадување и ниска цена, и може да подготви алуминиум со висока каталитичка активност, одлична отпорност на корозија и висока специфична површина со мала инвестиција и висок поврат. Често се користи методот на хидролиза со алкоксид од алуминиум да се подготви PB со висока чистота. Алуминиумскиот алкоксид се хидролизира за да се формира алуминиум оксид монохидрат, а потоа се третира за да се добие PB со висока чистота, кој има добра кристалинност, униформа големина на честички, концентрирана дистрибуција на големината на порите и висок интегритет на сферични честички. Сепак, процесот е сложен и тешко е да се опорави поради употребата на одредени токсични органски растворувачи.
Дополнително, неоргански соли или органски соединенија на метали вообичаено се користат за подготовка на прекурсори на алумина со метод на сол-гел, а чистата вода или органски растворувачи се додаваат за да се подготват растворите за создавање на сол, кој потоа се желати, суши и пече. Во моментов, процесот на подготовка на алумина сè уште е подобрен врз основа на методот на дехидрација на PB, а методот на карбонизација стана главен метод за производство на индустриска алумина поради неговата економичност и заштита на животната средина. Алумината подготвена со методот сол-гел привлече големо внимание поради неговата порамномерна дистрибуција на големината на порите, што е потенцијален метод, но треба да се подобри за да се реализира индустриска примена.
1.2 МА подготовка
Конвенционалната алумина не може да ги исполни функционалните барања, па затоа е неопходно да се подготви МА со високи перформанси. Методите на синтеза обично вклучуваат: метод на нано-лиење со јаглероден калап како тврд шаблон; Синтеза на SDA: Процес на самосклопување предизвикан од испарување (EISA) во присуство на меки шаблони како што се SDA и други катјонски, анјонски или нејонски сурфактанти.
1.2.1 Процес на EISA
Мекиот шаблон се користи во кисела состојба, што го избегнува комплицираниот и одзема време процес на методот на тврда мембрана и може да ја реализира континуираната модулација на отворот. Подготовката на MA од EISA привлече големо внимание поради неговата лесна достапност и репродуктивност. Може да се подготват различни мезопорозни структури. Големината на порите на MA може да се прилагоди со менување на должината на хидрофобниот синџир на сурфактант или прилагодување на моларниот однос на хидролизниот катализатор со алуминиумските прекурсори во растворот. област MA и нарачана мезопорозна алумина (OMA), се применуваат на различни меки шаблони, како што е P123, F127, триетаноламин (чај), итн. EISA може да го замени процесот на комонтирање на органоалуминиумски прекурсори, како што се алуминиумски алкоксиди и шаблони на сурфактанти, обично алуминиум изопрооксид и P123, за обезбедување мезопорозни материјали. Успешниот развој на процесот EISA бара прецизно прилагодување на хидролиза и кинетика на кондензација за да се добие стабилен сол и да се овозможи развој на мезофаза формирана од мицели на сурфактант во сол.
Во процесот на EISA, употребата на неводени растворувачи (како што е етанол) и органски комплекси може ефикасно да ја забави стапката на хидролиза и кондензација на органоалуминиумските прекурсори и да предизвика самосклопување на OMA материјали, како што се Al(OR)3 и алуминиум изопрооксид. Меѓутоа, во не-водени испарливи растворувачи, шаблоните на сурфактант обично ја губат својата хидрофилност/хидрофобност. Покрај тоа, поради доцнењето на хидролизата и поликондензацијата, меѓупроизводот има хидрофобна група, што ја отежнува интеракцијата со шаблонот за сурфактант. Само кога концентрацијата на сурфактантот и степенот на хидролиза и поликондензација на алуминиум постепено се зголемуваат во процесот на испарување на растворувачот, може да се изврши самосклопување на шаблонот и алуминиумот. Затоа, многу параметри кои влијаат на условите на испарување на растворувачите и на реакцијата на хидролиза и кондензација на прекурсорите, како што се температурата, релативната влажност, катализаторот, стапката на испарување на растворувачите итн., ќе влијаат на структурата на конечниот состав. Како што е прикажано на сл. 1, OMA материјалите со висока термичка стабилност и високи каталитички перформанси беа синтетизирани со самосклопување со помош на солвотермално испарување (SA-EISA). Солвотермалната обработка промовираше целосна хидролиза на алуминиумските прекурсори за да се формираат мали групи алуминиумски хидроксилни групи, кои ја подобрија интеракцијата помеѓу сурфактантите и алуминиумот. Во традиционалниот процес на EISA, процесот на испарување е придружен со хидролиза на органоалуминиумски прекурсори, така што условите на испарување имаат важно влијание врз реакцијата и конечната структура на ОМА. Чекорот на солвотермална обработка промовира целосна хидролиза на алуминиумскиот прекурсор и произведува делумно кондензирани групирани алуминиумски хидроксилни групи. ОМА се формира под широк опсег на услови на испарување. Во споредба со MA подготвена со традиционална EISA метода, OMA подготвена со SA-EISA метода има поголем волумен на порите, подобра специфична површина и подобра термичка стабилност. Во иднина, методот EISA може да се користи за да се подготви MA со ултра голема бленда со висока стапка на конверзија и одлична селективност без користење на средство за реамирање.
Сл. 1 дијаграм на тек на методот SA-EISA за синтетизирање на OMA материјали
1.2.2 други процеси
Конвенционалната подготовка на MA бара прецизна контрола на параметрите на синтезата за да се постигне јасна мезопорозна структура, а отстранувањето на материјалите од шаблоните е исто така предизвик, што го комплицира процесот на синтеза. Во моментов, многу литератури објавија синтеза на MA со различни шаблони. Во последниве години, истражувањето главно се фокусираше на синтезата на МА со гликоза, сахароза и скроб како шаблони со алуминиум изопрооксид во воден раствор. Повеќето од овие МА материјали се синтетизираат од алуминиум нитрат, сулфат и алкоксид како алуминиумски извори. MA CTAB, исто така, се добива со директна модификација на PB како извор на алуминиум. МА со различни структурни својства, т.е. Al2O3)-1, Al2O3)-2 и al2o3И има добра термичка стабилност. Додавањето на сурфактант не ја менува вродената кристална структура на PB, туку го менува начинот на натрупување на честичките. Покрај тоа, формирањето на Al2O3-3 се формира со адхезија на наночестички стабилизирани со органски растворувач PEG или агрегација околу PEG. Сепак, дистрибуцијата на големината на порите на Al2O3-1 е многу тесна. Дополнително, катализаторите базирани на паладиум беа подготвени со синтетички MA како носител. Во реакцијата на согорување на метан, катализаторот поддржан од Al2O3-3 покажа добри каталитички перформанси.
За прв пат, MA со релативно тесна дистрибуција на големината на порите беше подготвен со користење на евтина и богата со алуминиум алуминиумска црна згура ABD. Процесот на производство вклучува процес на екстракција при ниска температура и нормален притисок. Цврстите честички оставени во процесот на екстракција нема да ја загадуваат животната средина и може да се натрупаат со низок ризик или повторно да се употребат како полнење или агрегат при примена на бетон. Специфичната површина на синтетизираниот MA е 123 ~ 162 m2 / g, распределбата на големината на порите е тесна, радиусот на врвот е 5,3 nm, а порозноста е 0,37 cm3 / g. Материјалот е со нано големина, а големината на кристалот е околу 11 nm. Синтезата во цврста состојба е нов процес за синтеза на MA, кој може да се користи за производство на радиохемиски абсорбент за клиничка употреба. Суровините од алуминиум хлорид, амониум карбонат и гликоза се мешаат во моларен сооднос од 1: 1,5: 1,5, а MA се синтетизира со нова механичкохемиска реакција во цврста состојба. %, а добиениот131I[NaI] раствор има висока радиоактивна концентрација (1,7TBq/mL), со што се реализира употребата на големи дози131I[NaI] капсули за третман на рак на тироидната жлезда.
Сумирајќи, во иднина, може да се развијат и мали молекуларни шаблони за да се конструираат подредени структури на пори на повеќе нивоа, ефикасно да се приспособат структурата, морфологијата и површинските хемиски својства на материјалите и да се генерираат голема површина и наредена црвлива дупка MA. Истражете евтини шаблони и извори на алуминиум, оптимизирајте го процесот на синтеза, разјаснете го механизмот за синтеза и водете го процесот.
Метод на модификација на 2 MA
Методите за рамномерна дистрибуција на активните компоненти на MA носачот вклучуваат импрегнација, in-situ синтеза, таложење, јонска размена, механичко мешање и топење, меѓу кои првите две се најчесто користени.
2.1 in-situ метод на синтеза
Групите што се користат во функционалната модификација се додаваат во процесот на подготовка на MA за да се измени и стабилизира структурата на скелетот на материјалот и да се подобрат каталитичките перформанси. Процесот е прикажан на слика 2. Liu et al. синтетизиран Ni/Mo-Al2O3in situ со P123 како шаблон. И Ni и Mo беа дисперзирани во наредени MA канали, без да се уништи мезопорозната структура на MA, а каталитичките перформанси беа очигледно подобрени. Усвојување метод на раст на самото место на синтетизиран гама-al2o3супстрат, во споредба со γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 има поголема BET специфична површина и волумен на порите и има бимодална мезопорозна структура со тесна дистрибуција на големината на порите. MnO2-Al2O3 има брза стапка на адсорпција и висока ефикасност за F-, и има широк опсег на примена на pH (pH=4~10), што е погодно за практични услови за индустриска примена. Перформансите на рециклирање на MnO2-Al2O3 се подобри од оние на γ-Al2O. Структурната стабилност треба дополнително да се оптимизира. Сумирајќи, МА модифицираните материјали добиени со ин-ситу синтеза имаат добар структурен редослед, силна интеракција помеѓу групите и носачите на алуминиум, тесна комбинација, големо оптоварување на материјалот и не е лесно да предизвикаат осипување на активните компоненти во процесот на каталитичка реакција , а каталитичките перформанси се значително подобрени.
Сл. 2 Подготовка на функционализирана МА со ин-ситу синтеза
2.2 метод на импрегнација
Потопување на подготвената МА во модифицираната група и добивање на модифицираниот МА материјал по обработката, за да се реализираат ефектите од катализа, адсорпција и слично. Каи и сор. го подготви MA од P123 со метод на сол-гел и го натопи во етанол и раствор на тетраетиленпентамин за да се добие амино модифициран MA материјал со силни перформанси на адсорпција. Покрај тоа, Белкачеми и сор. потопени во раствор од ZnCl2 со истиот процес за да се добијат нарачани модифицирани MA материјали со допинг со цинк. Специфичната површина и волуменот на порите се 394 m2/g и 0,55 cm3/g, соодветно. Во споредба со методот на ин-ситу синтеза, методот на импрегнација има подобра дисперзија на елементите, стабилна мезопорозна структура и добри перформанси на адсорпција, но силата на интеракцијата помеѓу активните компоненти и носачот на алумина е слаба, а каталитичката активност лесно се меша од надворешни фактори.
3 функционален напредок
Синтезата на МА на ретка земја со посебни својства е развојниот тренд во иднина. Во моментов, постојат многу методи на синтеза. Процесните параметри влијаат на перформансите на MA. Специфичната површина, волуменот на порите и дијаметарот на порите на MA може да се прилагодат според типот на шаблонот и составот на алуминиумските претходници. Температурата на калцинација и концентрацијата на полимерниот шаблон влијаат на специфичната површина и волуменот на порите на MA. Сузуки и Јамаучи открија дека температурата на калцинирање е зголемена од 500℃ на 900℃. Отворот може да се зголеми и да се намали површината. Дополнително, третманот за модификација на ретките земји ја подобрува активноста, површинската топлинска стабилност, структурната стабилност и површинската киселост на материјалите од МА во каталитичкиот процес и го исполнува развојот на функционализацијата на МА.
3.1 Адсорбент за дефлуорирање
Флуорот во водата за пиење во Кина е сериозно штетен. Дополнително, зголемувањето на содржината на флуор во индустрискиот раствор на цинк сулфат ќе доведе до корозија на плочата на електродата, влошување на работната средина, пад на квалитетот на електричниот цинк и намалување на количината на рециклирана вода во системот за производство на киселина. и процес на електролиза на димниот гас за печење во печка со флуидизиран кревет. Во моментов, методот на адсорпција е најатрактивен меѓу вообичаените методи на влажно дефлуорирање. Сепак, постојат некои недостатоци, како што се слаб капацитет на адсорпција, тесен расположлив опсег на pH, секундарно загадување и така натаму. Активиран јаглерод, аморфна алумина, активна алумина и други адсорбенти се користат за дефлуорирање на водата, но цената на адсорбентите е висока, а капацитетот на адсорпција на F-во неутрален раствор или висока концентрација е низок. Активираната алумина стана најшироко проучен адсорбент за отстранување на флуор поради неговиот висок афинитет и селективност кон флуор при неутрална pH вредност, но тој е ограничен поради слабиот капацитет на адсорпција на флуорот и само при pH<6 може да има добри перформанси за адсорпција на флуор. МА привлече големо внимание во контролата на загадувањето на животната средина поради неговата голема специфична површина, уникатниот ефект на големината на порите, киселинско-базните перформанси, топлинската и механичка стабилност. Кунду и сор. подготвен МА со максимален капацитет на адсорпција на флуор од 62,5 mg/g. Капацитетот за адсорпција на флуор на MA е под големо влијание од неговите структурни карактеристики, како што се специфичната површина, површинските функционални групи, големината на порите и вкупната големина на порите. Прилагодувањето на структурата и перформансите на MA е важен начин за подобрување на неговите перформанси на адсорпција.
Поради тврдата киселина на La и тврдата базичност на флуорот, постои силен афинитет помеѓу La и флуорните јони. Во последниве години, некои студии открија дека La како модификатор може да го подобри капацитетот за адсорпција на флуорот. Сепак, поради ниската структурна стабилност на адсорбентите за ретки земји, повеќе ретки земји се исцедени во растворот, што резултира со секундарно загадување на водата и штета по здравјето на луѓето. Од друга страна, високата концентрација на алуминиум во водната средина е еден од отровите за човековото здравје. Затоа, неопходно е да се подготви еден вид композитен адсорбент со добра стабилност и без лужење или помалку лужење на други елементи во процесот на отстранување на флуор. MA модифицирано со La и Ce беше подготвено со метод на импрегнација (La/MA и Ce/MA). оксидите од ретки земји беа успешно оптоварени на површината на MA за прв пат, кои имаа повисоки перформанси на дефлуорирање. Главните механизми за отстранување на флуор се електростатска адсорпција и хемиска адсорпција, електронската привлечност на површинскиот позитивен полнеж и реакцијата на размена на лиганди се комбинира со површинскиот хидроксил, хидроксилната функционална група на површината на адсорбентот генерира водородна врска со F-, модификацијата на La и Ce го подобрува капацитетот на адсорпција на флуор, La/MA содржи повеќе места за адсорпција на хидроксил, а капацитетот на адсорпција на F е од редот на La/MA>Ce/MA>MA. Со зголемувањето на почетната концентрација, се зголемува капацитетот за адсорпција на флуорот. Ефектот на адсорпција е најдобар кога pH е 5~9, а процесот на адсорпција на флуорот се усогласува со моделот на изотермна адсорпција Лангмуир. Покрај тоа, нечистотиите на сулфатните јони во алумина може значително да влијаат на квалитетот на примероците. Иако е спроведено поврзаното истражување на алуминиум со модифицирана ретка земја, најголемиот дел од истражувањата се фокусираат на процесот на адсорбент, кој е тешко да се користи индустриски. Во иднина, можеме да го проучуваме механизмот на дисоцијација на флуор комплексот во раствор од цинк сулфат и миграциските карактеристики на флуорните јони, се добива ефикасен, евтин и обновлив адсорбент на флуор јонски адсорбент за дефлуорирање на растворот на цинк сулфат во цинк хидрометалуршки систем, и воспоставување на модел за контрола на процесот за третирање на раствор со висока содржина на флуор базиран на нано адсорбент MA од ретка земја.
3.2 Катализатор
3.2.1 Сува реформација на метанот
Ретката земја може да ја прилагоди киселоста (основноста) на порозните материјали, да го зголеми празното место на кислород и да синтетизира катализатори со униформа дисперзија, нанометарска скала и стабилност. Често се користи за поддршка на благородни метали и преодни метали за да се катализира метанацијата на CO2. Во моментов, мезопорозните материјали модифицирани со ретки земји се развиваат кон суво реформирање на метан (MDR), фотокаталитичка деградација на VOC и прочистување на опашкиот гас. Во споредба со благородни метали (како Pd, Ru, Rh, итн.) и други преодни метали (како што се Co, Fe, итн.), катализаторот Ni/Al2O3 е широко користен поради неговата повисока каталитичка активност и селективност, висока стабилност и ниска цена за метан. Сепак, синтерувањето и таложењето на јаглерод на наночестичките Ni на површината на Ni/Al2O3 доведува до брзо деактивирање на катализаторот. Затоа, неопходно е да се додаде акцелерант, да се измени носачот на катализатор и да се подобри патеката на подготовка за да се подобри каталитичката активност, стабилноста и отпорноста на горење. Општо земено, оксидите на ретките земји може да се користат како структурни и електронски промотери во хетерогени катализатори, а CeO2 ја подобрува дисперзијата на Ni и ги менува својствата на металниот Ni преку силната интеракција на металната потпора.
МА е широко користен за подобрување на дисперзијата на металите и обезбедува ограничување на активните метали за да се спречи нивното агломерација. La2O3 со висок капацитет за складирање на кислород ја подобрува отпорноста на јаглеродот во процесот на конверзија, а La2O3 ја промовира дисперзијата на Co на мезопорозна алумина, која има висока реформска активност и еластичност. Промотерот La2O3 ја зголемува MDR активноста на Co/MA катализаторот и фазите Co3O4 и CoAl2O4 се формираат на површината на катализаторот. Сепак, високо дисперзираниот La2O3 има мали зрна од 8nm~10nm. Во процесот на MDR, ин-situ интеракцијата помеѓу La2O3 и CO2 формираше La2O2CO3 мезофаза, што предизвика ефективна елиминација на CxHy на површината на катализаторот. La2O3 промовира редукција на водород преку обезбедување на поголема густина на електрони и зголемување на празното место на кислород во 10% Co/MA. Додавањето на La2O3 ја намалува очигледната енергија за активирање на потрошувачката на CH4. Затоа, стапката на конверзија на CH4 се зголеми на 93,7% на 1073K K. Додавањето на La2O3 ја подобри каталитичката активност, го промовираше намалувањето на H2, го зголеми бројот на активни места на Co0, произведе помалку депониран јаглерод и го зголеми слободното место на кислород на 73,3%.
Ce и Pr беа поддржани на Ni/Al2O3 катализатор со метод на импрегнација со еднаков волумен во Li Xiaofeng. По додавањето на Ce и Pr, селективноста на H2 се зголеми и селективноста на CO се намали. MDR модифициран со Pr имаше одлична каталитичка способност, а селективноста на H2 се зголеми од 64,5% на 75,6%, додека селективноста на CO се намали од 31,4% Peng Shujing et al. користен е метод на сол-гел, МА модифициран со це е подготвен со алуминиум изопрооксид, растворувач изопропанол и хексахидрат на цериум нитрат. Специфичната површина на производот беше малку зголемена. Додавањето на Ce ја намали агрегацијата на наночестички слични на прачка на површината на MA. Некои хидроксилни групи на површината на γ-Al2O3 во основа беа покриени со соединенија на Ce. Термичката стабилност на МА беше подобрена и не се случи трансформација на кристална фаза по калцинирањето на 1000℃ за 10 часа. Wang Baowei et al. подготвен MA материјал CeO2-Al2O4 со метод на копреципитација. CeO2 со кубни ситни зрна беше рамномерно дисперзирана во алумина. По поддршката на Co и Mo на CeO2-Al2O4, интеракцијата помеѓу алумина и активната компонента Co и Mo беше ефикасно инхибирана од CEO2
Промоторите на ретките земји (La, Ce, y и Sm) се комбинирани со Co/MA катализатор за MDR, а процесот е прикажан на сл. 3. промоторите на ретките земји можат да ја подобрат дисперзијата на Co на MA носачот и да ја инхибираат агломерацијата на ко-честичките. колку е помала големината на честичките, толку е посилна Co-MA интеракцијата, толку е посилна каталитичката и способноста за синтерување во YCo/MA катализаторот и позитивните ефекти на неколку промотери врз активноста на MDR и таложење на јаглерод. Сл. 4 е HRTEM слика по третман со MDR на 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 за 8 часа. Ко честичките постојат во форма на црни дамки, додека MA носителите постојат во форма на сива боја, што зависи од разликата во густината на електроните. на сликата HRTEM со 10% Co/MA (слика 4б), агломерацијата на честичките од Co метал е забележана на ма-носителите. YCo/MA има силна Co-MA интеракција, а неговите перформанси на синтерување се подобри од другите катализатори. во прилог, како што е прикажано на сл. Од 4b до 4f, на катализаторите се произведуваат шупливи јаглеродни наножици (CNF), кои одржуваат контакт со протокот на гас и го спречуваат деактивирањето на катализаторот.
Сл. 3 Ефект на додавање на ретка земја врз физичките и хемиските својства и MDR каталитичките перформанси на Co/MA катализаторот
3.2.2 Катализатор за деоксидација
Fe2O3/Meso-CeAl, катализатор за деоксидација базиран на Ce-допиран Fe, беше подготвен со оксидативна дехидрогенизација на 1-бутен со CO2as мек оксиданс и се користеше во синтезата на 1,3-бутадиен (BD). Ce беше многу дисперзиран во матрицата на алуминиум, а Fe2O3/meso беше високо дисперзиранFe2O3/Meso-CeAl-100 катализаторот не само што има високо дисперзирани видови железо и добри структурни својства, туку има и добар капацитет за складирање на кислород, така што има добар капацитет за адсорпција и активирање на CO2. Како што е прикажано на Слика 5, TEM сликите покажуваат дека Fe2O3/Meso-CeAl-100 е регуларен. Тоа покажува дека каналната структура слична на црв на MesoCeAl-100 е лабава и порозна, што е корисно за дисперзија на активните состојки, додека високо дисперзираниот Ce успешно се допингува во алумина матрица. Материјалот за обложување со катализатор од благороден метал кој го исполнува стандардот за ултра ниска емисија на моторни возила има развиено структура на порите, добра хидротермална стабилност и голем капацитет за складирање на кислород.
3.2.3 Катализатор за возила
Pd-Rh поддржани од кватернарни алуминиумски комплекси за ретки земји AlCeZrTiOx и AlLaZrTiOx за да се добијат материјали за обложување на автомобилски катализатор. мезопорозниот комплекс за ретки земјини базирани на алуминиум Pd-Rh/ALC може успешно да се користи како катализатор за прочистување на издувните гасови со CNG со добра издржливост, а ефикасноста на конверзија на CH4, главната компонента на CNG издувните гасови од возилата, е висока до 97,8%. Усвои хидротермална метода во еден чекор за да се подготви тој композитен материјал од ретка земја за да се реализира самосклопување, синтетизирани се нарачани мезопорозни прекурсори со метастабилна состојба и висока агрегација, а синтезата на RE-Al беше усогласена со моделот на „единица за раст на соединението“. , со што се реализира прочистување на автомобилските издувни пост-монтирани тринасочен каталитички конвертор.
Сл. 4 HRTEM слики од ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) и SmCo/MA(f)
Сл. 5 TEM слика (A) и EDS елемент дијаграм (b,c) на Fe2O3/Meso-CeAl-100
3,3 прозрачна изведба
Електроните на елементите на ретка земја лесно се возбудуваат да преминат помеѓу различни енергетски нивоа и емитираат светлина. Јоните на ретки земји често се користат како активатори за подготовка на луминисцентни материјали. Јоните на ретки земји може да се вчитаат на површината на шупливите микросфери на алуминиум фосфат со метод на копреципитација и метод на јонска размена, а може да се подготват луминисцентни материјали AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd). Луминисцентната бранова должина е во блискиот ултравиолетовиот регион. MA се прави во тенки филмови поради неговата инерција, ниската диелектрична константа и ниската спроводливост, што го прави применлив за електрични и оптички уреди, тенки филмови, бариери, сензори итн. да се користи за чувствителност на одговор на еднодимензионални фотонски кристали, генерирање енергија и премази против рефлексија. Овие уреди се наредени филмови со одредена должина на оптичката патека, па затоа е неопходно да се контролира индексот на рефракција и дебелината. Во моментов, титаниум диоксид и циркониум оксид со висок индекс на рефракција и силициум диоксид со низок индекс на рефракција често се користат за дизајнирање и изградба на такви уреди . Опсегот на достапност на материјали со различни површински хемиски својства е проширен, што овозможува да се дизајнираат напредни фотонски сензори. Воведувањето на МА и оксихидроксидните филмови во дизајнот на оптичките уреди покажува голем потенцијал бидејќи индексот на рефракција е сличен на оној на силициум диоксидот. Но хемиските својства се различни.
3.4 термичка стабилност
Со зголемувањето на температурата, синтерувањето сериозно влијае на ефектот на употреба на MA катализаторот, а специфичната површина се намалува и γ-Al2O3in кристалната фаза се трансформира во δ и θ во χ фази. Материјалите од ретки земји имаат добра хемиска и топлинска стабилност, висока приспособливост и лесно достапни и евтини суровини. Додавањето на елементи од ретка земја може да ја подобри термичката стабилност, отпорноста на висока температура на оксидација и механичките својства на носачот и да ја прилагоди површинската киселост на носачот. La и Ce се најчесто користените и проучуваните елементи за модификација. Лу Веигуанг и другите откриле дека додавањето на елементи од ретка земја ефикасно ја спречува дифузијата на честичките на алумина, La и Ce ги штитат хидроксилните групи на површината на алумина, го инхибираат синтерувањето и фазната трансформација и го намалуваат оштетувањето на високата температура на мезопорозната структура. . Подготвената алумина сè уште има висока специфична површина и волумен на порите. Меѓутоа, премногу или премалиот елемент од ретка земја ќе ја намали термичката стабилност на алумината. Ли Јанкиу и сор. додаде 5% La2O3 во γ-Al2O3, што ја подобри термичката стабилност и го зголеми волуменот на порите и специфичната површина на носачот на алумина. Како што може да се види од Слика 6, La2O3 додадено на γ-Al2O3, Подобрете ја термичката стабилност на композитниот носач на ретки земји.
Во процесот на допинг на нано-влакнести честички со La до MA, површината на BET и волуменот на порите на MA-La се повисоки од оние на MA кога температурата на термичка обработка се зголемува, а допингот со La има очигледен забавувачки ефект на синтерување при висока температура. како што е прикажано на сл. 7, со зголемувањето на температурата, La ја инхибира реакцијата на растот на зрната и фазната трансформација, додека сл. 7а и 7в покажуваат акумулација на нано-влакнести честички. на сл. 7б, дијаметарот на големите честички произведени со калцинирање на 1200℃ е околу 100nm. Тоа го означува значителното синтерување на MA. Покрај тоа, во споредба со MA-1200, MA-La-1200 не се собира по термичка обработка. Со додавање на La, честичките од нано-влакна имаат подобра способност за синтерување. дури и при повисока температура на калцинација, допираниот La сè уште е високо дисперзиран на површината на MA. La модифицираниот MA може да се користи како носител на Pd катализатор во реакцијата на C3H8оксидација.
Сл. 6 Структурен модел на синтерување алумина со и без елементи од ретка земја
Сл. 7 TEM слики од MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) и MA-La-1200 (d)
4 Заклучок
Воведен е напредокот во подготовката и функционалната примена на МА материјали модифицирани од ретки земји. Широко се користи МА модифициран со ретка земја. Иако се направени многу истражувања за каталитичка примена, термичка стабилност и адсорпција, многу материјали имаат висока цена, мала количина допинг, лош редослед и тешко се индустријализираат. Следната работа треба да се изврши во иднина: оптимизирање на составот и структурата на модифицираниот МА на ретка земја, избирање на соодветниот процес, Запознајте го функционалниот развој; Воспоставување на модел за контрола на процесот базиран на функционален процес за намалување на трошоците и реализација на индустриското производство; Со цел да ги максимизираме предностите на кинеските ресурси за ретки земји, треба да го истражиме механизмот на модификација на МА на ретки земји, да ја подобриме теоријата и процесот на подготовка на МА модифициран за ретки земји.
Фонд проект: Севкупен иновативен проект за наука и технологија Шанкси (2011KTDZ01-04-01); Специјален научно-истражувачки проект во провинцијата Шанкси 2019 година (19JK0490); Специјален научно-истражувачки проект за 2020 година на колеџот Хуакинг, Универзитет за архитектура и технологија Кси ан (20KY02)
Извор: Ретка Земја
Време на објавување: Јуни-15-2021 година