दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित मेसोपोरस ॲल्युमिनाची ऍप्लिकेशन प्रगती

नॉन-सिलिसियस ऑक्साईड्समध्ये, ॲल्युमिनामध्ये चांगले यांत्रिक गुणधर्म, उच्च तापमान प्रतिरोध आणि गंज प्रतिरोधक क्षमता असते, तर मेसोपोरस ॲल्युमिना (एमए) मध्ये समायोज्य छिद्र आकार, मोठे विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र, मोठ्या छिद्रांचे प्रमाण आणि कमी उत्पादन खर्च असतो, ज्याचा मोठ्या प्रमाणावर उत्प्रेरक वापर केला जातो. नियंत्रित ड्रग रिलीझ, शोषण आणि पेट्रोलियम कच्च्या मालाचे क्रॅकिंग, हायड्रोक्रॅकिंग आणि हायड्रोडसल्फ्युरायझेशन यासारखी इतर फील्ड. मायक्रोपोरस ॲल्युमिना सामान्यतः उद्योगात वापरली जाते, परंतु ते ॲल्युमिनाच्या क्रियाकलाप, सेवा जीवन आणि उत्प्रेरकांच्या निवडीवर थेट परिणाम करेल. उदाहरणार्थ, ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शुध्दीकरणाच्या प्रक्रियेत, इंजिन ऑइल ॲडिटीव्हमधून जमा होणारे प्रदूषक कोक तयार करतील, ज्यामुळे उत्प्रेरक छिद्रांमध्ये अडथळा निर्माण होईल, त्यामुळे उत्प्रेरकाची क्रिया कमी होईल. सर्फॅक्टंटचा वापर ॲल्युमिना कॅरियरची रचना समायोजित करण्यासाठी MA तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. त्याच्या उत्प्रेरक कार्यक्षमतेत सुधारणा करा.

MA चा प्रतिबंध प्रभाव असतो, आणि सक्रिय धातू उच्च-तापमान कॅल्सीनेशन नंतर निष्क्रिय होतात. याव्यतिरिक्त, उच्च-तापमान कॅलसिनेशन नंतर, मेसोपोरस संरचना कोसळते, एमए कंकाल अनाकार स्थितीत आहे आणि पृष्ठभागाची आंबटपणा कार्यक्षमतेच्या क्षेत्रात त्याच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाही. उत्प्रेरक क्रियाकलाप, मेसोपोरस संरचना स्थिरता, पृष्ठभागाची थर्मल स्थिरता आणि MA सामग्रीची पृष्ठभागाची आंबटपणा सुधारण्यासाठी बदल उपचारांची आवश्यकता असते. सामान्य फेरफार गटांमध्ये मेटल हेटरोएटॉम्स (फे, को, नि, क्यू, Zn, Pd, Pt, Zr, इ.) समाविष्ट असतात. ) आणि मेटल ऑक्साईड (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, इ.) MA च्या पृष्ठभागावर लोड केलेले किंवा सांगाड्यामध्ये डोप केलेले.

दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांचे विशेष इलेक्ट्रॉन कॉन्फिगरेशन त्याच्या संयुगेमध्ये विशेष ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिकल आणि चुंबकीय गुणधर्म बनवते आणि उत्प्रेरक सामग्री, फोटोइलेक्ट्रिक सामग्री, शोषण सामग्री आणि चुंबकीय सामग्रीमध्ये वापरली जाते. दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित मेसोपोरस पदार्थ आम्ल (अल्कली) गुणधर्म समायोजित करू शकतात, ऑक्सिजन रिक्तता वाढवू शकतात आणि एकसमान फैलाव आणि स्थिर नॅनोमीटर स्केलसह मेटल नॅनोक्रिस्टलाइन उत्प्रेरक संश्लेषित करू शकतात. योग्य सच्छिद्र पदार्थ आणि दुर्मिळ पृथ्वी धातूच्या नॅनोक्रिस्टल्सच्या पृष्ठभागाचा फैलाव आणि कार्बन साठा आणि स्थिरता सुधारू शकतात. उत्प्रेरकांचा प्रतिकार. या पेपरमध्ये, उत्प्रेरक कार्यप्रदर्शन, थर्मल स्थिरता, ऑक्सिजन साठवण क्षमता, विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्र संरचना सुधारण्यासाठी MA चे दुर्मिळ पृथ्वी सुधारणे आणि कार्यशीलीकरण सादर केले जाईल.

1 एमए तयारी

1.1 अल्युमिना वाहक तयार करणे

ॲल्युमिना कॅरियरची तयारी पद्धत त्याच्या छिद्र रचना वितरण निर्धारित करते आणि त्याच्या सामान्य तयारी पद्धतींमध्ये स्यूडो-बोहेमाइट (पीबी) निर्जलीकरण पद्धत आणि सोल-जेल पद्धत समाविष्ट आहे. स्यूडोबोहेमाइट (पीबी) प्रथम कॅल्व्हेटने प्रस्तावित केले होते, आणि एच+प्रोमोट केलेले पेप्टायझेशन γ-AlOOH कोलोइडल पीबी ज्यामध्ये इंटरलेयर पाणी होते, जे कॅल्साइन केले होते आणि उच्च तापमानात एल्युमिना तयार होते. वेगवेगळ्या कच्च्या मालांनुसार, ते बहुतेक वेळा पर्जन्य पद्धत, कार्बनायझेशन पद्धत आणि अल्कोहोलअल्युमिनियम हायड्रोलिसिस पद्धतीमध्ये विभागले जाते. PB ची कोलाइडल विद्राव्यता क्रिस्टलिनिटीमुळे प्रभावित होते, आणि क्रिस्टलिनिटीच्या वाढीसह ते ऑप्टिमाइझ केले जाते आणि ऑपरेटिंग प्रक्रियेच्या पॅरामीटर्समुळे देखील प्रभावित होते.

PB सहसा पर्जन्य पद्धतीने तयार केले जाते. अल्कली हे ॲल्युमिनेट सोल्युशनमध्ये जोडले जाते किंवा ॲसिड ॲल्युमिनेट सोल्युशनमध्ये जोडले जाते आणि हायड्रेटेड ॲल्युमिना (अल्कली पर्जन्य) मिळविण्यासाठी प्रक्षेपित केले जाते किंवा ॲल्युमिना मोनोहायड्रेट मिळविण्यासाठी ॲल्युमिनेट पर्जन्यमध्ये ॲसिड जोडले जाते, जे नंतर धुऊन, वाळवले जाते आणि PB प्राप्त करण्यासाठी कॅलक्लाइंड केले जाते. पर्जन्य पद्धत ऑपरेट करण्यास सोपी आणि कमी खर्चाची आहे, जी बहुधा औद्योगिक उत्पादनात वापरली जाते, परंतु ती अनेक घटकांनी प्रभावित होते (सोल्यूशन pH, एकाग्रता, तापमान, इ.).आणि चांगल्या विखुरलेल्या कण प्राप्त करण्यासाठी त्या अटी कठोर आहेत. कार्बनीकरण पद्धतीमध्ये, CO2 आणि NaAlO2 च्या प्रतिक्रियेद्वारे Al(OH)3 प्राप्त होतो आणि PB वृद्धत्वानंतर मिळू शकतो. या पद्धतीमध्ये साधे ऑपरेशन, उच्च उत्पादन गुणवत्ता, कोणतेही प्रदूषण आणि कमी किमतीचे फायदे आहेत आणि उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप, उत्कृष्ट गंज प्रतिकार आणि कमी गुंतवणूक आणि उच्च परतावासह उच्च विशिष्ट पृष्ठभागासह ॲल्युमिना तयार करू शकतात. ॲल्युमिनियम अल्कोक्साइड हायड्रोलिसिस पद्धत अनेकदा वापरली जाते. उच्च-शुद्धता PB तयार करण्यासाठी. ॲल्युमिनियम अल्कोक्साईडला ॲल्युमिनियम ऑक्साईड मोनोहायड्रेट तयार करण्यासाठी हायड्रोलायझ केले जाते, आणि नंतर उच्च-शुद्धता PB प्राप्त करण्यासाठी उपचार केले जाते, ज्यामध्ये चांगले स्फटिकता, एकसमान कण आकार, केंद्रित छिद्र आकार वितरण आणि गोलाकार कणांची उच्च अखंडता असते. तथापि, प्रक्रिया गुंतागुंतीची आहे, आणि विशिष्ट विषारी सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सच्या वापरामुळे पुनर्प्राप्त करणे कठीण आहे.

याव्यतिरिक्त, अकार्बनिक क्षार किंवा धातूंचे सेंद्रिय संयुगे सामान्यतः सोल-जेल पद्धतीने ॲल्युमिना प्रिकर्सर तयार करण्यासाठी वापरले जातात आणि सोल तयार करण्यासाठी द्रावण तयार करण्यासाठी शुद्ध पाणी किंवा सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स जोडले जातात, जे नंतर जेल केलेले, वाळवले जातात आणि भाजले जातात. सध्या, पीबी डिहायड्रेशन पद्धतीच्या आधारे ॲल्युमिना तयार करण्याची प्रक्रिया अजूनही सुधारली आहे, आणि कार्बनीकरण पद्धत औद्योगिक ॲल्युमिना उत्पादनाची मुख्य पद्धत बनली आहे कारण तिची अर्थव्यवस्था आणि पर्यावरण संरक्षण आहे. सोल-जेल पद्धतीने तयार केलेल्या ॲल्युमिनाने बरेच लक्ष वेधले आहे. अधिक एकसमान छिद्र आकार वितरणामुळे, ही एक संभाव्य पद्धत आहे, परंतु औद्योगिक वापर लक्षात येण्यासाठी त्यात सुधारणा करणे आवश्यक आहे.

1.2 MA तयारी

पारंपारिक ॲल्युमिना कार्यात्मक आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाही, म्हणून उच्च-कार्यक्षमता एमए तयार करणे आवश्यक आहे. संश्लेषण पद्धतींमध्ये सहसा हे समाविष्ट होते: नॅनो-कास्टिंग पद्धत कार्बन मोल्डसह हार्ड टेम्पलेट म्हणून; SDA चे संश्लेषण: SDA आणि इतर cationic, anionic किंवा nonionic surfactants सारख्या सॉफ्ट टेम्प्लेट्सच्या उपस्थितीत बाष्पीभवन-प्रेरित सेल्फ-असेंबली प्रक्रिया (EISA).

1.2.1 EISA प्रक्रिया

सॉफ्ट टेम्प्लेटचा वापर अम्लीय स्थितीत केला जातो, ज्यामुळे हार्ड मेम्ब्रेन पद्धतीची क्लिष्ट आणि वेळखाऊ प्रक्रिया टाळली जाते आणि छिद्रांचे सतत मॉड्यूलेशन लक्षात येऊ शकते. EISA द्वारे MA ची तयारी सुलभ उपलब्धता आणि पुनरुत्पादनक्षमतेमुळे बरेच लक्ष वेधून घेत आहे. वेगवेगळ्या मेसोपोरस रचना तयार केल्या जाऊ शकतात. सर्फॅक्टंटच्या हायड्रोफोबिक साखळीची लांबी बदलून किंवा द्रावणातील हायड्रोलिसिस उत्प्रेरकाचे मोलर गुणोत्तर ॲल्युमिनियमच्या पूर्ववर्तीशी समायोजित करून MA चे छिद्र आकार समायोजित केले जाऊ शकते. त्यामुळे, EISA, ज्याला एक-चरण संश्लेषण आणि उच्च पृष्ठभागाच्या सुधारित सोल-जेल पद्धती देखील म्हणतात. क्षेत्र MA आणि ऑर्डर केलेले मेसोपोरस ॲल्युमिना (ओएमए), विविध मऊ टेम्पलेट्सवर लागू केले गेले आहे, जसे की P123, F127, ट्रायथेनोलामाइन (चहा), इ. EISA ऑर्गनोअल्युमिनियम प्रिकर्सर्सची सह-असेंबली प्रक्रिया बदलू शकते, जसे की ॲल्युमिनियम अल्कोक्साइड आणि सर्फॅक्टंट टेम्पलेट , विशेषत: ॲल्युमिनियम आयसोप्रोपॉक्साइड आणि P123, मेसोपोरस सामग्री प्रदान करण्यासाठी. EISA प्रक्रियेच्या यशस्वी विकासासाठी स्थिर सोल प्राप्त करण्यासाठी आणि सोलमधील सर्फॅक्टंट मायसेल्सद्वारे तयार केलेल्या मेसोफेसच्या विकासास परवानगी देण्यासाठी हायड्रोलिसिस आणि कंडेन्सेशन गतीशास्त्र यांचे अचूक समायोजन आवश्यक आहे.

EISA प्रक्रियेत, जलीय सॉल्व्हेंट्स (जसे की इथेनॉल) आणि ऑरगॅनिक कॉम्प्लेक्सिंग एजंट्सचा वापर ऑर्गनोअल्युमिनियम प्रिकर्सर्सचे हायड्रोलिसिस आणि कंडेन्सेशन दर प्रभावीपणे कमी करू शकतो आणि OMA सामग्रीचे स्वयं-असेंबली प्रेरित करू शकतो, जसे की Al(OR)3 आणि ॲल्युमिनियम आयसोप्रोपॉक्साइड. तथापि, गैर-जलीय अस्थिर सॉल्व्हेंट्समध्ये, सर्फॅक्टंट टेम्पलेट्स सहसा त्यांची हायड्रोफिलिसिटी/हायड्रोफोबिसिटी गमावतात. याव्यतिरिक्त, हायड्रोलिसिस आणि पॉलीकॉन्डेन्सेशनच्या विलंबामुळे, मध्यवर्ती उत्पादनामध्ये हायड्रोफोबिक गट असतो, ज्यामुळे सर्फॅक्टंट टेम्पलेटशी संवाद साधणे कठीण होते. सॉल्व्हेंट बाष्पीभवनाच्या प्रक्रियेत जेव्हा सर्फॅक्टंटची एकाग्रता आणि हायड्रोलिसिसची डिग्री आणि ॲल्युमिनियमचे पॉलीकॉन्डेन्सेशन हळूहळू वाढते तेव्हाच टेम्पलेट आणि ॲल्युमिनियमची स्वयं-विधानसभा होऊ शकते. त्यामुळे, सॉल्व्हेंट्सच्या बाष्पीभवनाच्या स्थितीवर आणि प्रिकर्सर्सच्या हायड्रोलिसिस आणि कंडेन्सेशन प्रतिक्रिया, जसे की तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, उत्प्रेरक, दिवाळखोर बाष्पीभवन दर इत्यादींवर परिणाम करणारे अनेक पॅरामीटर्स अंतिम असेंबली रचनेवर परिणाम करतील. अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे. 1, उच्च थर्मल स्थिरता आणि उच्च उत्प्रेरक कार्यक्षमतेसह OMA सामग्री सॉल्व्होथर्मल असिस्टेड बाष्पीभवन प्रेरित सेल्फ-असेंबली (SA-EISA) द्वारे संश्लेषित केली गेली. सॉल्व्होथर्मल उपचाराने ॲल्युमिनियम प्रिकर्सर्सच्या संपूर्ण हायड्रोलिसिसला प्रोत्साहन दिले आणि लहान आकाराचे क्लस्टर ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्सिल गट तयार केले, ज्यामुळे सर्फॅक्टंट्स आणि ॲल्युमिनियममधील परस्परसंवाद वाढला. EISA प्रक्रियेत द्विमितीय षटकोनी मेसोफेस तयार झाला आणि 400 ते ℃ पर्यंत कॅलसिन केले गेले. पारंपारिक EISA प्रक्रियेमध्ये, बाष्पीभवन प्रक्रियेमध्ये ऑर्गोअल्युमिनियम प्रिकर्सरच्या हायड्रोलिसिससह असते, म्हणून बाष्पीभवन परिस्थितीचा प्रतिक्रिया आणि ओएमएच्या अंतिम संरचनेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो. सॉल्व्होथर्मल उपचाराची पायरी ॲल्युमिनियम प्रिकर्सरच्या संपूर्ण हायड्रोलिसिसला प्रोत्साहन देते आणि अंशतः कंडेन्स्ड क्लस्टर केलेले ॲल्युमिनियम हायड्रॉक्सिल गट तयार करते. ओएमए बाष्पीभवन परिस्थितीच्या विस्तृत श्रेणीमध्ये तयार होते. पारंपारिक EISA पद्धतीने तयार केलेल्या MA च्या तुलनेत, SA-EISA पद्धतीने तयार केलेल्या OMA मध्ये छिद्रांचे प्रमाण जास्त आहे, चांगले विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि चांगली थर्मल स्थिरता आहे. भविष्यात, रीमिंग एजंट न वापरता उच्च रूपांतरण दर आणि उत्कृष्ट निवडकतेसह अल्ट्रा-लार्ज एपर्चर MA तयार करण्यासाठी EISA पद्धतीचा वापर केला जाऊ शकतो.

अंजीर. OMA सामग्रीचे संश्लेषण करण्यासाठी SA-EISA पद्धतीचा फ्लो चार्ट

1.2.2 इतर प्रक्रिया

पारंपारिक MA तयारीला स्पष्ट मेसोपोरस संरचना प्राप्त करण्यासाठी संश्लेषण पॅरामीटर्सचे अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे आणि टेम्पलेट सामग्री काढून टाकणे देखील आव्हानात्मक आहे, ज्यामुळे संश्लेषण प्रक्रिया गुंतागुंतीची होते. सध्या, अनेक साहित्यिकांनी वेगवेगळ्या टेम्प्लेट्ससह एमएचे संश्लेषण नोंदवले आहे. अलिकडच्या वर्षांत, संशोधन मुख्यत्वे जलीय द्रावणात ॲल्युमिनियम आयसोप्रोपॉक्साइडद्वारे ग्लुकोज, सुक्रोज आणि स्टार्चसह MA च्या संश्लेषणावर केंद्रित होते. यापैकी बहुतेक MA सामग्री ॲल्युमिनियम स्रोत म्हणून ॲल्युमिनियम नायट्रेट, सल्फेट आणि अल्कोक्साइडपासून संश्लेषित केली जातात. MA CTAB देखील PB मध्ये ॲल्युमिनियम स्त्रोत म्हणून थेट बदल करून प्राप्त केले जाऊ शकते. विविध संरचनात्मक गुणधर्मांसह MA, म्हणजे Al2O3)-1, Al2O3)-2 आणि al2o3A आणि चांगली थर्मल स्थिरता आहे. सर्फॅक्टंट जोडल्याने पीबीची अंतर्निहित क्रिस्टल रचना बदलत नाही, परंतु कणांच्या स्टॅकिंग मोडमध्ये बदल होतो. याव्यतिरिक्त, Al2O3-3 ची निर्मिती सेंद्रिय विद्राव्य PEG द्वारे स्थिर नॅनोकणांच्या चिकटून किंवा PEG भोवती एकत्रीकरणाने तयार होते. तथापि, Al2O3-1 चे छिद्र आकाराचे वितरण खूपच अरुंद आहे. याव्यतिरिक्त, पॅलेडियम-आधारित उत्प्रेरक वाहक म्हणून सिंथेटिक MA सह तयार केले गेले. मिथेन ज्वलन अभिक्रियामध्ये, Al2O3-3 द्वारे समर्थित उत्प्रेरकाने उत्प्रेरक कामगिरी चांगली दर्शविली.

प्रथमच, स्वस्त आणि ॲल्युमिनियम-समृद्ध ॲल्युमिनियम ब्लॅक स्लॅग ABD वापरून तुलनेने अरुंद छिद्र आकार वितरणासह MA तयार केले गेले. उत्पादन प्रक्रियेमध्ये कमी तापमान आणि सामान्य दाबाने काढण्याची प्रक्रिया समाविष्ट असते. उत्खननाच्या प्रक्रियेत सोडलेले घन कण पर्यावरण प्रदूषित करणार नाहीत आणि कमी जोखमीसह ढीग केले जाऊ शकतात किंवा काँक्रीट ऍप्लिकेशनमध्ये फिलर किंवा एकत्रित म्हणून पुन्हा वापरले जाऊ शकतात. संश्लेषित MA चे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ 123~162m2/g आहे, छिद्र आकार वितरण अरुंद आहे, शिखर त्रिज्या 5.3nm आहे आणि सच्छिद्रता 0.37 cm3/g आहे. सामग्री नॅनो-आकाराची आहे आणि क्रिस्टल आकार सुमारे 11nm आहे. सॉलिड-स्टेट संश्लेषण ही एमएचे संश्लेषण करण्याची एक नवीन प्रक्रिया आहे, जी क्लिनिकल वापरासाठी रेडिओकेमिकल शोषक तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते. ॲल्युमिनियम क्लोराईड, अमोनियम कार्बोनेट आणि ग्लुकोज कच्चा माल 1: 1.5: 1.5 च्या दाढ गुणोत्तरामध्ये मिसळला जातो आणि MA नवीन घन-स्थिती यांत्रिक रासायनिक अभिक्रियाद्वारे संश्लेषित केले जाते. थर्मल बॅटरी उपकरणांमध्ये 131I केंद्रित केल्याने, एकूण उत्पन्न 19 0 नंतर 19 टक्के मिळते. %, आणि प्राप्त 131I[NaI] द्रावणात उच्च किरणोत्सर्गी एकाग्रता (1.7TBq/mL) आहे, त्यामुळे थायरॉईड कर्करोगाच्या उपचारांसाठी मोठ्या डोस 131I[NaI] कॅप्सूलचा वापर लक्षात येतो.

सारांश, भविष्यात, बहु-स्तरीय ऑर्डर केलेले छिद्र संरचना तयार करण्यासाठी, सामग्रीची रचना, आकारविज्ञान आणि पृष्ठभागाचे रासायनिक गुणधर्म प्रभावीपणे समायोजित करण्यासाठी आणि मोठ्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि ऑर्डर केलेले वर्महोल MA तयार करण्यासाठी लहान आण्विक टेम्पलेट्स देखील विकसित केले जाऊ शकतात. स्वस्त टेम्पलेट्स आणि ॲल्युमिनियम स्रोत एक्सप्लोर करा, संश्लेषण प्रक्रिया ऑप्टिमाइझ करा, संश्लेषण यंत्रणा स्पष्ट करा आणि प्रक्रियेचे मार्गदर्शन करा.

2 MA ची बदल पद्धत

MA वाहकांवर सक्रिय घटकांचे एकसमान वितरण करण्याच्या पद्धतींमध्ये गर्भाधान, इन-सिटू सिंथे-सिस, पर्जन्य, आयन एक्सचेंज, यांत्रिक मिश्रण आणि वितळणे यांचा समावेश होतो, त्यापैकी पहिले दोन सर्वात सामान्यपणे वापरले जातात.

2.1 इन-सीटू संश्लेषण पद्धत

फंक्शनल फेरफारमध्ये वापरलेले गट MA तयार करण्याच्या प्रक्रियेत सामग्रीच्या कंकाल संरचना सुधारण्यासाठी आणि स्थिर करण्यासाठी आणि उत्प्रेरक कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी जोडले जातात. प्रक्रिया आकृती 2 मध्ये दर्शविली आहे. Liu et al. टेम्पलेट म्हणून P123 सह संश्लेषित Ni/Mo-Al2O3in situ. MA ची मेसोपोरस रचना नष्ट न करता, Ni आणि Mo दोन्ही क्रमबद्ध MA चॅनेलमध्ये विखुरले गेले आणि उत्प्रेरक कामगिरी स्पष्टपणे सुधारली गेली. संश्लेषित gamma-al2o3substrate वर इन-सीटू ग्रोथ पद्धतीचा अवलंब करणे, γ-Al2O3 च्या तुलनेत, MnO2-Al2O3 चे BET विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्र आकारमान मोठे आहे, आणि अरुंद छिद्र आकार वितरणासह बिमोडल मेसोपोरस संरचना आहे. MnO2-Al2O3 मध्ये F- साठी जलद शोषण दर आणि उच्च कार्यक्षमता आहे, आणि त्याची विस्तृत pH अनुप्रयोग श्रेणी आहे (pH=4~10), जी व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोग परिस्थितीसाठी योग्य आहे. MnO2-Al2O3 चे पुनर्वापराचे कार्यप्रदर्शन γ-Al2O पेक्षा चांगले आहे. संरचनात्मक स्थिरता आणखी अनुकूल करणे आवश्यक आहे. सारांश, इन-सीटू संश्लेषणाद्वारे प्राप्त केलेल्या एमए सुधारित सामग्रीमध्ये चांगली संरचनात्मक क्रम आहे, गट आणि ॲल्युमिना वाहक यांच्यातील मजबूत परस्परसंवाद, घट्ट संयोजन, मोठ्या सामग्रीचा भार, आणि उत्प्रेरक प्रतिक्रिया प्रक्रियेत सक्रिय घटकांचे शेडिंग करणे सोपे नाही. , आणि उत्प्रेरक कामगिरी लक्षणीयरीत्या सुधारली आहे.

अंजीर. 2 इन-सीटू संश्लेषणाद्वारे कार्यात्मक एमएची तयारी

2.2 गर्भाधान पद्धत

तयार केलेल्या MA ला सुधारित गटामध्ये विसर्जित करणे आणि उपचारानंतर सुधारित MA सामग्री मिळवणे, जेणेकरून उत्प्रेरक, शोषण आणि यासारख्या परिणामांची जाणीव होईल. Cai et al. सोल-जेल पद्धतीने P123 वरून MA तयार केले, आणि मजबूत शोषण कार्यक्षमतेसह एमिनो सुधारित MA सामग्री मिळविण्यासाठी ते इथेनॉल आणि टेट्राइथिलेनेपेंटामाइन द्रावणात भिजवले. याव्यतिरिक्त, Belkacemi et al. ऑर्डर केलेले झिंक डोप केलेले सुधारित MA सामग्री मिळविण्यासाठी त्याच प्रक्रियेद्वारे ZnCl2 सोल्यूशनमध्ये बुडविले. विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्र खंड अनुक्रमे 394m2/g आणि 0.55 cm3/g आहेत. इन-सीटू संश्लेषण पद्धतीच्या तुलनेत, गर्भाधान पद्धतीमध्ये घटकांचे वितरण, स्थिर मेसोपोरस रचना आणि चांगले शोषण कार्यप्रदर्शन असते, परंतु सक्रिय घटक आणि ॲल्युमिना वाहक यांच्यातील परस्परसंवाद शक्ती कमकुवत असते आणि उत्प्रेरक क्रियाकलाप बाह्य घटकांद्वारे सहजपणे व्यत्यय आणतात.

3 कार्यात्मक प्रगती

विशेष गुणधर्मांसह दुर्मिळ पृथ्वी एमएचे संश्लेषण हा भविष्यातील विकासाचा कल आहे. सध्या, अनेक संश्लेषण पद्धती आहेत. प्रक्रिया पॅरामीटर्स MA च्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करतात. MA चे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, छिद्राचे प्रमाण आणि छिद्र व्यास टेम्पलेट प्रकार आणि ॲल्युमिनियम पूर्ववर्ती रचना द्वारे समायोजित केले जाऊ शकते. कॅल्सिनेशन तापमान आणि पॉलिमर टेम्प्लेट एकाग्रता MA च्या विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळावर आणि छिद्रांच्या आवाजावर परिणाम करतात. Suzuki आणि Yamauchi ला आढळले की कॅल्सीनेशन तापमान 500℃ वरून 900℃ पर्यंत वाढले आहे. छिद्र वाढवता येऊ शकते आणि पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी करता येते. याव्यतिरिक्त, दुर्मिळ पृथ्वी सुधारणे उपचार उत्प्रेरक प्रक्रियेतील क्रियाकलाप, पृष्ठभागाची थर्मल स्थिरता, संरचनात्मक स्थिरता आणि MA सामग्रीच्या पृष्ठभागाची आम्लता सुधारते आणि MA कार्यशीलतेच्या विकासास पूर्ण करते.

3.1 डिफ्लोरिनेशन शोषक

चीनमधील पिण्याच्या पाण्यात फ्लोरिन हे अत्यंत घातक आहे. याव्यतिरिक्त, औद्योगिक झिंक सल्फेट सोल्यूशनमध्ये फ्लोरिनचे प्रमाण वाढल्याने इलेक्ट्रोड प्लेटचे गंज, कार्य वातावरण बिघडते, इलेक्ट्रिक झिंकची गुणवत्ता कमी होते आणि आम्ल बनवण्याच्या प्रणालीमध्ये पुनर्वापर केलेल्या पाण्याचे प्रमाण कमी होते. आणि फ्लुइडाइज्ड बेड फर्नेस रोस्टिंग फ्ल्यू गॅसची इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया. सध्या, वेट डिफ्लोरिनेशनच्या सामान्य पद्धतींमध्ये शोषण पद्धत सर्वात आकर्षक आहे. तथापि, काही कमतरता आहेत, जसे की खराब शोषण क्षमता, अरुंद उपलब्ध pH श्रेणी, दुय्यम प्रदूषण आणि असेच. सक्रिय कार्बन, अमोर्फस ॲल्युमिना, सक्रिय ॲल्युमिना आणि इतर शोषकांचा वापर पाण्याच्या डिफ्लोरिनेशनसाठी केला गेला आहे, परंतु शोषकांची किंमत जास्त आहे, आणि एफ-इन न्यूट्रल सोल्यूशनची शोषण क्षमता किंवा उच्च एकाग्रता कमी आहे. सक्रिय ॲल्युमिना सर्वात मोठ्या प्रमाणावर बनले आहे. फ्लोराईड काढण्यासाठी शोषक द्रव्याचा अभ्यास केला कारण फ्लोराईडची तटस्थ pH मूल्यावर उच्च आत्मीयता आणि निवडकता आहे, परंतु फ्लोराईडच्या खराब शोषण क्षमतेमुळे ते मर्यादित आहे आणि केवळ pH<6 वर ते चांगले फ्लोराइड शोषण कार्यप्रदर्शन करू शकते. MA ने व्यापक लक्ष वेधले आहे. मोठ्या विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, अद्वितीय छिद्र आकार प्रभाव, ऍसिड-बेस कार्यप्रदर्शन, थर्मल आणि यांत्रिक स्थिरता यामुळे पर्यावरणीय प्रदूषण नियंत्रणात. कुंडू वगैरे. 62.5 mg/g च्या कमाल फ्लोरिन शोषण क्षमतेसह MA तयार केले. MA ची फ्लोरिन शोषण क्षमता त्याच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांमुळे मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होते, जसे की विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, पृष्ठभागाचे कार्यात्मक गट, छिद्र आकार आणि एकूण छिद्र आकार. MA ची संरचना आणि कार्यप्रदर्शन यांचे समायोजन हे शोषण कार्यप्रदर्शन सुधारण्याचा एक महत्त्वाचा मार्ग आहे.

ला च्या हार्ड ऍसिडमुळे आणि फ्लोरिनच्या हार्ड बेसिकिटीमुळे, ला आणि फ्लोरिन आयनमध्ये मजबूत आत्मीयता आहे. अलिकडच्या वर्षांत, काही अभ्यासांमध्ये असे आढळून आले आहे की ला एक सुधारक म्हणून फ्लोराइडची शोषण क्षमता सुधारू शकते. तथापि, दुर्मिळ पृथ्वी शोषकांच्या कमी संरचनात्मक स्थिरतेमुळे, अधिक दुर्मिळ पृथ्वी द्रावणात टाकल्या जातात, परिणामी दुय्यम जल प्रदूषण आणि मानवी आरोग्यास हानी पोहोचते. दुसरीकडे, पाण्याच्या वातावरणात ॲल्युमिनियमचे उच्च प्रमाण मानवी आरोग्यासाठी विष आहे. म्हणून, फ्लोरिन काढण्याच्या प्रक्रियेत चांगल्या स्थिरतेसह आणि इतर घटकांचे लीचिंग किंवा कमी लीचिंग नसलेले एक प्रकारचे संमिश्र शोषक तयार करणे आवश्यक आहे. La आणि Ce द्वारे सुधारित MA गर्भाधान पद्धतीने तयार केले गेले (La/MA आणि Ce/MA). दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड्स प्रथमच एमए पृष्ठभागावर यशस्वीरित्या लोड केले गेले, ज्यामध्ये उच्च डिफ्लोरिनेशन कार्यप्रदर्शन होते. फ्लोरिन काढण्याची मुख्य यंत्रणा म्हणजे इलेक्ट्रोस्टॅटिक शोषण आणि रासायनिक शोषण, पृष्ठभागाच्या सकारात्मक चार्जचे इलेक्ट्रॉन आकर्षण आणि लिगँड एक्सचेंज प्रतिक्रिया पृष्ठभागाच्या हायड्रॉक्सिलसह एकत्रित होते. शोषक पृष्ठभागावरील हायड्रॉक्सिल फंक्शनल ग्रुप F- सह हायड्रोजन बाँड तयार करतो, La आणि Ce च्या बदलामुळे फ्लोरिनची शोषण क्षमता सुधारते, La/MA मध्ये जास्त हायड्रॉक्सिल शोषण साइट्स असतात आणि F ची शोषण क्षमता La/MA च्या क्रमाने असते. >Ce </MA>MA. सुरुवातीच्या एकाग्रतेच्या वाढीसह, फ्लोरिनची शोषण क्षमता वाढते. पीएच 5~9 असेल तेव्हा शोषण प्रभाव सर्वोत्तम असतो आणि फ्लोरिनची शोषण प्रक्रिया लँगमुइर समतापीय शोषण मॉडेलशी जुळते. याव्यतिरिक्त, ॲल्युमिनामध्ये सल्फेट आयनची अशुद्धता देखील नमुन्यांच्या गुणवत्तेवर लक्षणीय परिणाम करू शकते. जरी दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित ॲल्युमिनावर संबंधित संशोधन केले गेले असले तरी, बहुतेक संशोधन हे शोषक प्रक्रियेवर केंद्रित आहे, ज्याचा औद्योगिक वापर करणे कठीण आहे. भविष्यात, आम्ही झिंक सल्फेट द्रावणातील फ्लोरिन कॉम्प्लेक्सच्या पृथक्करण यंत्रणेचा अभ्यास करू शकतो. आणि फ्लोरिन आयनचे स्थलांतरण वैशिष्ट्ये, झिंक हायड्रोमेटलर्जी सिस्टीममध्ये झिंक सल्फेट सोल्यूशनच्या डिफ्लोरिनेशनसाठी कार्यक्षम, कमी किमतीचे आणि नूतनीकरण करण्यायोग्य फ्लोरिन आयन शोषक मिळवा आणि दुर्मिळ पृथ्वी एमए नॅनो ॲडसरवर आधारित उच्च फ्लोरिन द्रावणावर उपचार करण्यासाठी प्रक्रिया नियंत्रण मॉडेल स्थापित करा.

3.2 उत्प्रेरक

3.2.1 मिथेनची कोरडी सुधारणा

दुर्मिळ पृथ्वी सच्छिद्र पदार्थांची आम्लता (मूलभूतता) समायोजित करू शकते, ऑक्सिजन रिक्तता वाढवू शकते आणि एकसमान फैलाव, नॅनोमीटर स्केल आणि स्थिरतेसह उत्प्रेरकांचे संश्लेषण करू शकते. CO2 च्या मिथेनेशनला उत्प्रेरित करण्यासाठी हे बहुधा उदात्त धातू आणि संक्रमण धातूंना समर्थन देण्यासाठी वापरले जाते. सध्या, दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित मेसोपोरस मटेरियल मिथेन ड्राय रिफॉर्मिंग (एमडीआर), व्हीओसीचे फोटोकॅटॅलिटिक डिग्रेडेशन आणि टेल गॅस शुद्धीकरणाकडे विकसित होत आहेत. उदात्त धातू (जसे की पीडी, रु, आरएच, इ.) आणि इतर संक्रमण धातू (जसे की) च्या तुलनेत Co, Fe, इ.), Ni/Al2O3catalyst त्याच्या उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि निवडकता, उच्च स्थिरता आणि मिथेनसाठी कमी खर्चासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. तथापि, Ni/Al2O3 च्या पृष्ठभागावर नि नॅनोकणांचे सिंटरिंग आणि कार्बनचे संचय उत्प्रेरक जलद निष्क्रिय होण्यास कारणीभूत ठरते. म्हणून, उत्प्रेरक क्रियाकलाप, स्थिरता आणि जळजळ प्रतिकार सुधारण्यासाठी प्रवेग जोडणे, उत्प्रेरक वाहक सुधारित करणे आणि तयारी मार्ग सुधारणे आवश्यक आहे. सर्वसाधारणपणे, दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड हे विषम उत्प्रेरकांमध्ये स्ट्रक्चरल आणि इलेक्ट्रॉनिक प्रवर्तक म्हणून वापरले जाऊ शकतात आणि CeO2 Ni चे फैलाव सुधारते आणि मजबूत मेटल सपोर्ट परस्परसंवादाद्वारे मेटलिक Ni चे गुणधर्म बदलते.

MA चा वापर मोठ्या प्रमाणावर धातूंचा फैलाव वाढविण्यासाठी आणि सक्रिय धातूंना त्यांचे एकत्रीकरण टाळण्यासाठी संयम प्रदान करण्यासाठी केला जातो. उच्च ऑक्सिजन साठवण क्षमतेसह La2O3 रूपांतरण प्रक्रियेत कार्बन प्रतिरोध वाढवते आणि La2O3 मेसोपोरस ॲल्युमिनावर Co च्या फैलावला प्रोत्साहन देते, ज्यामध्ये उच्च सुधारात्मक क्रियाकलाप आणि लवचिकता आहे. La2O3 प्रमोटर Co/MA उत्प्रेरकाची MDR क्रियाकलाप वाढवतो आणि Co3O4 आणि CoAl2O4 फेसेस उत्प्रेरक पृष्ठभागावर तयार होतात. तथापि, अत्यंत विखुरलेल्या La2O3 मध्ये 8nm~10nm चे छोटे दाणे असतात. MDR प्रक्रियेत, La2O3 आणि CO2 मधील इन-सीटू परस्परसंवादाने La2O2CO3mesophase तयार केले, ज्याने उत्प्रेरक पृष्ठभागावरील CxHy चे प्रभावी निर्मूलन करण्यास प्रेरित केले. La2O3 उच्च इलेक्ट्रॉन घनता प्रदान करून आणि 10% Co/MA मध्ये ऑक्सिजन रिक्तता वाढवून हायड्रोजन कमी करण्यास प्रोत्साहन देते. La2O3 ची जोडणी CH4 उपभोगाची स्पष्ट सक्रियता उर्जा कमी करते. म्हणून, CH4 चे रूपांतरण दर 1073K K वर 93.7% पर्यंत वाढले. La2O3 च्या जोडणीमुळे उत्प्रेरक क्रियाकलाप सुधारला, H2 कमी होण्यास प्रोत्साहन दिले, Co0 सक्रिय साइट्सची संख्या वाढली, कमी जमा कार्बन तयार झाला आणि ऑक्सिजन रिक्तता 73.3% पर्यंत वाढली.

ली झियाओफेंग मधील समान व्हॉल्यूम गर्भाधान पद्धतीद्वारे Ni/Al2O3catalyst वर Ce आणि Pr समर्थित होते. Ce आणि Pr जोडल्यानंतर, H2 ची निवडकता वाढली आणि CO ची निवडकता कमी झाली. Pr द्वारे सुधारित MDR मध्ये उत्कृष्ट उत्प्रेरक क्षमता होती आणि H2 ची निवडकता 64.5% वरून 75.6% पर्यंत वाढली, तर CO ची निवडकता 31.4% पेंग शुजिंग एट अल वरून कमी झाली. सोल-जेल पद्धत वापरली, सीई-मॉडिफाइड एमए ॲल्युमिनियम आयसोप्रोपॉक्साइड, आयसोप्रोपॅनॉल सॉल्व्हेंट आणि सिरियम नायट्रेट हेक्साहायड्रेटसह तयार केले गेले. उत्पादनाच्या विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ किंचित वाढले होते. Ce जोडल्याने MA पृष्ठभागावरील रॉड सारख्या नॅनोकणांचे एकत्रीकरण कमी झाले. γ- Al2O3 च्या पृष्ठभागावरील काही हायड्रॉक्सिल गट मुळात Ce संयुगांनी व्यापलेले होते. MA ची थर्मल स्थिरता सुधारली गेली आणि 10 तास 1000℃ वर कॅल्सीनेशन केल्यानंतर कोणतेही क्रिस्टल फेज ट्रान्सफॉर्मेशन झाले नाही. वांग बाओवेई आणि इतर. MA मटेरियल CeO2-Al2O4 coprecipitation पद्धतीने तयार केले. क्यूबिक लहान धान्यांसह CeO2 अल्युमिनामध्ये एकसमानपणे विखुरले गेले. CeO2-Al2O4 वर Co आणि Mo ला समर्थन दिल्यानंतर, ॲल्युमिना आणि सक्रिय घटक Co आणि Mo यांच्यातील परस्परसंवाद CEO2 द्वारे प्रभावीपणे प्रतिबंधित केला गेला.

दुर्मिळ पृथ्वी प्रवर्तक (La, Ce, y आणि Sm) हे MDR साठी Co/MA उत्प्रेरक सह एकत्रित केले आहेत आणि प्रक्रिया अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. 3. दुर्मिळ पृथ्वीचे प्रवर्तक MA वाहक वर Co चे फैलाव सुधारू शकतात आणि सह कणांचे एकत्रीकरण रोखू शकतात. कणांचा आकार जितका लहान असेल तितका Co-MA परस्परसंवाद मजबूत, YCo/MA उत्प्रेरकातील उत्प्रेरक आणि सिंटरिंग क्षमता अधिक मजबूत, आणि MDR क्रियाकलाप आणि कार्बन जमा होण्यावर अनेक प्रवर्तकांचे सकारात्मक परिणाम. चित्र. 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 वर 8 तासांसाठी MDR उपचारानंतर 4 एक HRTEM iMAge आहे. सह कण काळ्या डागांच्या स्वरूपात अस्तित्वात आहेत, तर एमए वाहक राखाडी स्वरूपात अस्तित्वात आहेत, जे इलेक्ट्रॉन घनतेच्या फरकावर अवलंबून असतात. 10%Co/MA (अंजीर 4b) सह एचआरटीईएम प्रतिमेमध्ये, सह धातूच्या कणांचे एकत्रीकरण ma वाहकांवर दिसून येते. दुर्मिळ अर्थ प्रवर्तक जोडल्याने Co कण 11.0nm~12.5nm पर्यंत कमी होतात. YCo/MA मध्ये मजबूत Co-MA परस्परसंवाद आहे, आणि त्याची सिंटरिंग कामगिरी इतर उत्प्रेरकांपेक्षा चांगली आहे. याव्यतिरिक्त, अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. 4b ते 4f, उत्प्रेरकांवर पोकळ कार्बन नॅनोवायर (CNF) तयार होतात, जे वायू प्रवाहाच्या संपर्कात राहतात आणि उत्प्रेरकाला निष्क्रिय होण्यापासून रोखतात.

अंजीर. 3 भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांवर दुर्मिळ पृथ्वी जोडण्याचा प्रभाव आणि Co/MA उत्प्रेरकाची MDR उत्प्रेरक कामगिरी

3.2.2 डीऑक्सिडेशन उत्प्रेरक

Fe2O3/Meso-CeAl, एक Ce-doped Fe-आधारित डीऑक्सीडेशन उत्प्रेरक, CO2as सॉफ्ट ऑक्सिडंटसह 1- ब्यूटीनच्या ऑक्सिडेटिव्ह डिहायड्रोजनेशनद्वारे तयार केले गेले आणि 1,3- ब्यूटाडीन (BD) च्या संश्लेषणात वापरले गेले. ॲल्युमिना मॅट्रिक्समध्ये Ce अत्यंत विखुरलेले होते, आणि Fe2O3/meso अत्यंत विखुरलेले होतेFe2O3/Meso-CeAl-100 उत्प्रेरक केवळ अत्यंत विखुरलेल्या लोह प्रजाती आणि चांगले संरचनात्मक गुणधर्मच नाही, तर ऑक्सिजन साठवण क्षमताही चांगली आहे, त्यामुळे त्यात चांगली शोषण आणि सक्रियता क्षमता आहे. CO2 चे. आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, TEM प्रतिमा दर्शविते की Fe2O3/Meso-CeAl-100 नियमित आहे, हे दर्शविते की MesoCeAl-100 ची जंत सारखी चॅनेल रचना सैल आणि सच्छिद्र आहे, जी सक्रिय घटकांच्या प्रसारासाठी फायदेशीर आहे, तर अत्यंत विखुरलेली सी.ई. एल्युमिना मॅट्रिक्समध्ये यशस्वीरित्या डोप केले आहे. मोटार वाहनांच्या अति-कमी उत्सर्जन मानकांची पूर्तता करणाऱ्या नोबल मेटल कॅटॅलिस्ट कोटिंग मटेरियलने छिद्र रचना, चांगली हायड्रोथर्मल स्थिरता आणि मोठी ऑक्सिजन साठवण क्षमता विकसित केली आहे.

3.2.3 वाहनांसाठी उत्प्रेरक

ऑटोमोटिव्ह उत्प्रेरक कोटिंग सामग्री मिळविण्यासाठी Pd-Rh ने क्वाटरनरी ॲल्युमिनियम-आधारित दुर्मिळ पृथ्वी संकुल AlCeZrTiOx आणि AlLaZrTiOx समर्थित केले. मेसोपोरस ॲल्युमिनियम-आधारित रेअर अर्थ कॉम्प्लेक्स Pd-Rh/ALC चा CNG वाहन एक्झॉस्ट प्युरिफिकेशन उत्प्रेरक म्हणून चांगल्या टिकाऊपणासह यशस्वीरित्या वापर केला जाऊ शकतो आणि CNG वाहन एक्झॉस्ट गॅसचा मुख्य घटक असलेल्या CH4 ची रूपांतरण कार्यक्षमता 97.8% इतकी जास्त आहे. दुर्मिळ पृथ्वी मा संमिश्र सामग्री तयार करण्यासाठी हायड्रोथर्मल वन-स्टेप पद्धतीचा अवलंब करा स्व-संमेलन करण्यासाठी, मेटास्टेबल स्थिती आणि उच्च एकत्रीकरणासह ऑर्डर केलेले मेसोपोरस पूर्ववर्ती संश्लेषित केले गेले आणि RE-Al चे संश्लेषण "कम्पाउंड ग्रोथ युनिट" च्या मॉडेलशी सुसंगत झाले. , अशा प्रकारे ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट पोस्ट-माउंटेड थ्री-वे कॅटॅलिटिक कन्व्हर्टरचे शुद्धीकरण लक्षात येते.

Fig. 4 ma(a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) आणि SmCo/MA(f) च्या HRTEM प्रतिमा

Fig. 5 Fe2O3/Meso-CeAl-100 चा TEM प्रतिमा (A) आणि EDS घटक आकृती (b,c)

3.3 चमकदार कामगिरी

दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांचे इलेक्ट्रॉन विविध ऊर्जा स्तरांमधील संक्रमण आणि प्रकाश उत्सर्जित करण्यासाठी सहजपणे उत्साहित असतात. दुर्मिळ पृथ्वी आयन बहुतेकदा ल्युमिनेसेंट सामग्री तयार करण्यासाठी सक्रियक म्हणून वापरले जातात. ॲल्युमिनिअम फॉस्फेट पोकळ मायक्रोस्फिअर्सच्या पृष्ठभागावर कॉप्रेसिपीटेशन पद्धती आणि आयन एक्सचेंज पद्धतीद्वारे दुर्मिळ पृथ्वीचे आयन लोड केले जाऊ शकतात आणि ल्युमिनेसेंट मटेरियल AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) तयार केले जाऊ शकतात. ल्युमिनेसेंट तरंगलांबी जवळच्या अल्ट्राव्हायोलेट प्रदेशात आहे. MA त्याच्या जडत्वामुळे, कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरतेमुळे आणि कमी चालकतेमुळे पातळ फिल्म बनते, ज्यामुळे ते इलेक्ट्रिकल आणि ऑप्टिकल उपकरणे, पातळ फिल्म्स, अडथळे, सेन्सर इ.ला लागू होते. हे देखील करू शकते. प्रतिक्रिया संवेदना एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल्स, ऊर्जा निर्मिती आणि अँटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग्ससाठी वापरली जाईल. ही उपकरणे निश्चित ऑप्टिकल पथ लांबीसह स्टॅक केलेले फिल्म्स आहेत, त्यामुळे अपवर्तक निर्देशांक आणि जाडी नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. सध्या, उच्च अपवर्तक निर्देशांक असलेले टायटॅनियम डायऑक्साइड आणि झिरकोनियम ऑक्साईड आणि कमी अपवर्तक निर्देशांक असलेले सिलिकॉन डायऑक्साइड अशा उपकरणांची रचना आणि बांधणीसाठी वापरतात. . विविध पृष्ठभागाच्या रासायनिक गुणधर्मांसह सामग्रीची उपलब्धता श्रेणी विस्तृत केली आहे, ज्यामुळे प्रगत फोटॉन सेन्सर डिझाइन करणे शक्य होते. ऑप्टिकल उपकरणांच्या डिझाईनमध्ये एमए आणि ऑक्सिहायड्रॉक्साइड फिल्म्सचा परिचय मोठ्या क्षमता दर्शवितो कारण अपवर्तक निर्देशांक सिलिकॉन डायऑक्साइड सारखा असतो. परंतु रासायनिक गुणधर्म भिन्न आहेत.

3.4 थर्मल स्थिरता

तापमानाच्या वाढीसह, सिंटरिंगमुळे MA उत्प्रेरकाच्या वापराच्या प्रभावावर गंभीरपणे परिणाम होतो आणि विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ कमी होते आणि γ-Al2O3in क्रिस्टलीय टप्प्याचे δ आणि θ ते χ टप्प्यांत रूपांतर होते. दुर्मिळ पृथ्वी सामग्रीमध्ये चांगली रासायनिक स्थिरता आणि थर्मल स्थिरता, उच्च अनुकूलता आणि सहज उपलब्ध आणि स्वस्त कच्चा माल असतो. दुर्मिळ पृथ्वी घटकांच्या जोडणीमुळे वाहकाची थर्मल स्थिरता, उच्च तापमान ऑक्सिडेशन प्रतिरोध आणि यांत्रिक गुणधर्म सुधारू शकतात आणि वाहकाच्या पृष्ठभागाची आम्लता समायोजित करू शकतात. ला आणि सी हे सामान्यतः वापरलेले आणि अभ्यासलेले बदल घटक आहेत. लू वेइगुआंग आणि इतरांना आढळले की दुर्मिळ पृथ्वी घटकांच्या जोडणीमुळे ॲल्युमिना कणांचा मोठ्या प्रमाणात प्रसार रोखला गेला, La आणि Ce ने ॲल्युमिनाच्या पृष्ठभागावरील हायड्रॉक्सिल गटांचे संरक्षण केले, सिंटरिंग आणि फेज ट्रान्सफॉर्मेशन प्रतिबंधित केले आणि उच्च तापमानामुळे मेसोपोरस संरचनेचे नुकसान कमी केले. . तयार केलेल्या ॲल्युमिनामध्ये अजूनही उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि छिद्रांचे प्रमाण आहे. तथापि, खूप जास्त किंवा खूप कमी दुर्मिळ पृथ्वी घटक ॲल्युमिनाची थर्मल स्थिरता कमी करेल. ली यान्किउ आणि इतर. 5% La2O3to γ-Al2O3 जोडले, ज्यामुळे थर्मल स्थिरता सुधारली आणि छिद्रांचे प्रमाण आणि ॲल्युमिना कॅरियरचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ वाढले. आकृती 6 मधून पाहिल्याप्रमाणे, La2O3 γ-Al2O3 मध्ये जोडले, दुर्मिळ पृथ्वी संमिश्र वाहकाची थर्मल स्थिरता सुधारा.

La to MA सह नॅनो-तंतुमय कणांचे डोपिंग करण्याच्या प्रक्रियेत, BET पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि MA-La चे छिद्र मात्रा MA पेक्षा जास्त असते जेव्हा उष्णता उपचार तापमान वाढते, आणि La सह डोपिंगचा उच्च पातळीवर सिंटरिंगवर स्पष्टपणे मंद प्रभाव पडतो. तापमान अंजीर मध्ये दाखवल्याप्रमाणे. 7, तापमानाच्या वाढीसह, ला धान्याच्या वाढीची आणि टप्प्यातील परिवर्तनाची प्रतिक्रिया रोखते, तर अंजीर. 7a आणि 7c नॅनो-तंतुमय कणांचे संचय दर्शवतात. अंजीर मध्ये 7b, 1200℃ वर कॅल्सीनेशनद्वारे तयार केलेल्या मोठ्या कणांचा व्यास सुमारे 100nm आहे. हे MA चे महत्त्वपूर्ण सिंटरिंग चिन्हांकित करते. याव्यतिरिक्त, MA-1200 च्या तुलनेत, MA-La-1200 उष्णता उपचारानंतर एकत्रित होत नाही. ला जोडल्यामुळे, नॅनो-फायबर कणांमध्ये सिंटरिंग क्षमता अधिक चांगली असते. उच्च कॅलसिनेशन तापमानातही, डोप केलेले ला अजूनही MA पृष्ठभागावर अत्यंत विखुरलेले आहे. C3H8 ऑक्सिडेशन अभिक्रियामध्ये Pd उत्प्रेरकाचा वाहक म्हणून ला सुधारित MA वापरला जाऊ शकतो.

अंजीर. 6 दुर्मिळ पृथ्वी घटकांसह आणि त्याशिवाय सिंटरिंग ॲल्युमिनाचे स्ट्रक्चर मॉडेल

अंजीर. 7 MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) आणि MA-La-1200(d) च्या TEM प्रतिमा

4 निष्कर्ष

दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित एमए सामग्रीची तयारी आणि कार्यात्मक अनुप्रयोगाची प्रगती सादर केली आहे. दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित एमए मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. उत्प्रेरक अनुप्रयोग, थर्मल स्थिरता आणि शोषणामध्ये बरेच संशोधन केले गेले असले तरी, अनेक सामग्रीची किंमत जास्त आहे, डोपिंगचे प्रमाण कमी आहे, खराब ऑर्डर आहे आणि औद्योगिकीकरण करणे कठीण आहे. पुढील कार्य भविष्यात करणे आवश्यक आहे: दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित MA ची रचना आणि रचना अनुकूल करा, योग्य प्रक्रिया निवडा, कार्यात्मक विकास पूर्ण करा; खर्च कमी करण्यासाठी आणि औद्योगिक उत्पादन लक्षात घेण्यासाठी कार्यात्मक प्रक्रियेवर आधारित प्रक्रिया नियंत्रण मॉडेल स्थापित करा; चीनच्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या संसाधनांचे जास्तीत जास्त फायदे मिळवण्यासाठी, आपण दुर्मिळ पृथ्वी MA सुधारणेची यंत्रणा शोधली पाहिजे, दुर्मिळ पृथ्वी सुधारित MA तयार करण्याचा सिद्धांत आणि प्रक्रिया सुधारली पाहिजे.

निधी प्रकल्प: शानक्सी विज्ञान आणि तंत्रज्ञान एकंदर नाविन्यपूर्ण प्रकल्प (2011KTDZ01-04-01); शानक्सी प्रांत 2019 विशेष वैज्ञानिक संशोधन प्रकल्प (19JK0490); 2020 विशेष वैज्ञानिक संशोधन प्रकल्प Huaqing कॉलेज, शी 'एक आर्किटेक्चर आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठ (20KY02)

स्रोत: दुर्मिळ पृथ्वी