Among non-siliceous oxides, alumina has good mechanical properties, high temperature resistance and corrosion resistance, while mesoporous alumina (MA) has adjustable pore size, large specific surface area, large pore volume and low production cost, which is widely used in catalysis, controlled drug release, adsorption and other fields, such as cracking, hydrocracking and hydrodesulfurization of petroleum raw materials.Microporous Aluminiumoxide wordt vaak gebruikt in de industrie, maar het heeft direct invloed op de activiteit van aluminiumoxide, de levensduur en selectiviteit van katalysator. In het proces van uitlaatzuivering van de auto, zullen de afgezette verontreinigende stoffen van motorolie -additieven bijvoorbeeld cola vormen, wat zal leiden tot de blokkade van katalysatorporiën, waardoor de activiteit van katalysator wordt verminderd. Oppervlakteactieve stof kan worden gebruikt om de structuur van aluminiumoxide -drager aan te passen om de katalytische prestaties te vormen.
MA heeft een beperkingseffect en de actieve metalen worden gedeactiveerd na calcinatie op hoge temperatuur. Bovendien stort de mesoporeuze structuur na calcinatie op hoge temperatuur in, het MA-skelet is in amorfe toestand en kan de oppervlakte-zuurgraad niet voldoen aan de vereisten op het gebied van functionalisatie. Modification treatment is often needed to improve the catalytic activity, mesoporous structure stability, surface thermal stability and surface acidity of MA materials.Common modification groups include metal heteroatoms (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, etc.) and metal oxides (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, etc.)Loaded on the surface of MA or doped into the skelet.
De speciale elektronenconfiguratie van zeldzame aardelementen zorgt ervoor dat zijn verbindingen speciale optische, elektrische en magnetische eigenschappen hebben en wordt gebruikt in katalytische materialen, foto -elektrische materialen, adsorptiematerialen en magnetische materialen. Zeldzame aardmesoporeuze materialen kunnen de eigenschap zuur (alkali) aanpassen, de zuurstofvacature verhogen en metaal nanokristallijne katalysator synthetiseren met uniforme dispersie en stabiele nanometerschaal. Geschikte poreuze materialen en zeldzame aardes kunnen de oppervlaktedispersie van metaalnanokrystalen en de stabiliteit en de stabiliteit en de stabiele resistentie van katalysters verbeteren. In dit artikel zal zeldzame aardmodificatie en functionalisatie van MA worden geïntroduceerd om de katalytische prestaties, thermische stabiliteit, zuurstofopslagcapaciteit, specifiek oppervlak en poriënstructuur te verbeteren.
1 mA voorbereiding
1.1 Voorbereiding van aluminiumoxide drager
De voorbereidingsmethode van aluminiumorganisatie bepaalt de poriestructuurverdeling en de gemeenschappelijke voorbereidingsmethoden omvatten pseudo-boehmite (PB) dehydratiemethode en SOL-gelmethode. Pseudoboehmite (PB) werd voor het eerst voorgesteld door Calvet en H+bevorderde peptisatie om γ-ALOOH colloïdale PB te verkrijgen die interlayer water bevat, dat werd gecalcineerd en gedehydrateerd bij hoge temperatuur om aluminiumoxide te vormen. Volgens verschillende grondstoffen wordt het vaak verdeeld in neerslagmethode, carbonisatiemethode en alcoholaluminium hydrolysemethode. De colloïdale oplosbaarheid van PB wordt beïnvloed door kristalliniteit en wordt het geoptimaliseerd met de toename van de kristalliniteit en wordt ook beïnvloed door werkprocesparameters.
PB wordt meestal bereid met de neerslagmethode. Alkali wordt toegevoegd aan aluminaatoplossing of zuur wordt toegevoegd aan aluminaatoplossing en neergeslagen om gehydrateerde aluminiumoxide (alkali -neerslag) te verkrijgen, of zuur wordt toegevoegd aan aluminaatprecipitatie om aluminiumoxide -monohydraat te verkrijgen, dat vervolgens wordt gewassen, gedroogd en gedroogd en gedroogd en gekald om PB te verkrijgen. De neerslagmethode is gemakkelijk te bedienen en lage kosten, wat vaak wordt gebruikt bij de industriële productie, maar het wordt beïnvloed door vele factoren (oplossing pH, concentratie, temperatuur, enz.) En die voorwaarde voor het verkrijgen van deeltje met een betere dispergeerbaarheid is streng. In de carbonisatiemethode kan Al (OH) 3is verkregen door de reactie van CO2and Naalo2 en PB worden verkregen na veroudering. Deze methode heeft de voordelen van eenvoudige werking, hoge productkwaliteit, geen vervuiling en lage kosten, en kan aluminiumoxide bereiden met hoge katalytische activiteit, uitstekende corrosieweerstand en een hoog specifiek oppervlak met lage investeringen en hoog rendement. Aluminium alkoxide hydrolysemethode wordt vaak gebruikt om een hoog zuivere PB te bereiden. Aluminium alkoxide wordt gehydrolyseerd om aluminiumoxide-monohydraat te vormen en vervolgens behandeld om PB met hoge zuiverheid te verkrijgen, die een goede kristalliniteit, uniforme deeltjesgrootte, geconcentreerde poriegrootteverdeling en hoge integriteit van sferische deeltjes heeft. Het proces is echter complex en het is moeilijk te herstellen vanwege het gebruik van bepaalde giftige organische oplosmiddelen.
Bovendien worden anorganische zouten of organische verbindingen van metalen vaak gebruikt voor het bereiden van aluminiumoxide-voorlopers door SOL-gelmethode, en puur water of organische oplosmiddelen worden toegevoegd om oplossingen te bereiden om SOL te genereren, die vervolgens worden gelegd, gedroogd en geroosterd. Momenteel is het bereidingsproces van aluminiumoxide nog steeds verbeterd op basis van de PB-dehydratiemethode, en de carbonisatiemethode is de belangrijkste methode geworden voor industriële aluminiumoxideproductie vanwege de economie en milieubescherming. Alumina opgesteld door SOL-gelmethode heeft veel aandacht getrokken vanwege de meer uniforme poriegrootte verdeling, die een potentiële methode is, maar een potentiële methode is, maar moet worden verbonden om de industriële toepassing te realiseren.
1.2 mA voorbereiding
Conventionele aluminiumoxide kan niet voldoen aan de functionele vereisten, dus het is noodzakelijk om krachtige MA voor te bereiden. De synthesemethoden omvatten meestal: Nano-casting-methode met koolstofvorm als harde sjabloon; Synthese van SDA: verdamping-geïnduceerd zelfassemblageproces (EISA) in aanwezigheid van zachte sjablonen zoals SDA en andere kationische, anionische of niet-ionische oppervlakteactieve stoffen.
1.2.1 EISA -proces
De zachte sjabloon wordt gebruikt in zure conditie, die het gecompliceerde en tijdrovende proces van harde membraanmethode vermijdt en de continue modulatie van het diafragma kan realiseren. De voorbereiding van MA door EISA heeft veel aandacht getrokken vanwege de gemakkelijke beschikbaarheid en reproduceerbaarheid. Verschillende mesoporeuze structuren kunnen worden voorbereid. The pore size of MA can be adjusted by changing the hydrophobic chain length of surfactant or adjusting the molar ratio of hydrolysis catalyst to aluminum precursor in solution.Therefore, EISA, also known as one-step synthesis and modification sol-gel method of high surface area MA and ordered mesoporous alumina (OMA), has been applied to various soft templates, such as P123, F127, Triethanolamine (thee), enz. EISA kan het co-assemblyproces van organoaluminiumvoorlopers vervangen, zoals aluminium alkoxiden en oppervlakteactieve sjablonen, meestal aluminium isopropoxide en p123, voor het verstrekken van mesoporeus materialen. Gevormd door oppervlakteactieve micellen in SOL.
In het EISA-proces kan het gebruik van niet-waterige oplosmiddelen (zoals ethanol) en organische complexerende middelen de hydrolyse en condensatiesnelheid van organoaluminiumvoorlopers effectief vertragen en de zelfassemblage van OMA-materialen induceren, zoals Al (of) 3and-aluminium isopropoxide. In niet-waterige vluchtige oplosmiddelen verliezen oppervlakteactieve sjablonen echter meestal hun hydrofiliciteit/hydrofobiciteit. Vanwege de vertraging van hydrolyse en polycondensatie heeft het tussenproduct bovendien een hydrofobe groep, waardoor het moeilijk is om te interageren met de oppervlakteactieve sjabloon. Alleen wanneer de concentratie van oppervlakteactieve stof en de mate van hydrolyse en polycondensatie van aluminium geleidelijk worden verhoogd in het proces van oplosmiddelverdamping, kan de zelfassemblage van sjabloon en aluminium plaatsvinden. Daarom zullen veel parameters die de verdampingsomstandigheden van oplosmiddelen en de hydrolyse- en condensatiereactie van voorlopers, zoals temperatuur, relatieve vochtigheid, katalysator, oplosmiddelverdampingssnelheid, enz. Beïnvloeden, de uiteindelijke assemblagestructuur beïnvloeden. Zoals getoond in Fig. 1, OMA-materialen met een hoge thermische stabiliteit en hoge katalytische prestaties werden gesynthetiseerd door door solvotherm ondersteunde verdamping geïnduceerde zelfassemblage (SA-EISA). Solvotherme behandeling bevorderde de volledige hydrolyse van aluminiumvoorlopers om kleine clusteraluminiumhydroxylgroepen met kleine grootte te vormen, die de interactie tussen oppervlakteactieve stoffen en aluminium verbeterden. Twee-dimensionale hexagonale mesofase werd gevormd in EISA-proces en bij 400 ℃ om OMA-materiaal te vormen. In het traditionele EISA -proces gaat het verdampingsproces gepaard met de hydrolyse van organoaluminium voorloper, dus de verdampingsomstandigheden hebben een belangrijke invloed op de reactie en de uiteindelijke structuur van OMA. De solvothermische behandelingsstap bevordert de volledige hydrolyse van de aluminiumvoorloper en produceert gedeeltelijk gecondenseerde geclusterde aluminiumhydroxylgroepen. Vergeleken met MA bereid met de traditionele EISA-methode, heeft OMA bereid door de SA-EISA-methode een hoger porievolume, een beter specifiek oppervlak en een betere thermische stabiliteit. In de toekomst kan de EISA-methode worden gebruikt om ultra-grote diafragma MA met een hoge conversieratio en uitstekende selectiviteit te bereiden zonder te gebruiken.
Fig. 1 Stroomdiagram van SA-EISA-methode voor het synthetiseren van OMA-materialen
1.2.2 Andere processen
Conventionele MA -preparaat vereist een precieze controle van syntheseparameters om een duidelijke mesoporeuze structuur te bereiken, en de verwijdering van sjabloonmaterialen is ook een uitdaging, wat het syntheseproces compliceert. Momenteel hebben veel literatuur de synthese van MA met verschillende sjablonen gemeld. In de afgelopen jaren was het onderzoek voornamelijk gericht op de synthese van MA met glucose, sucrose en zetmeel als sjablonen door aluminium isopropoxide in waterige oplossing. De meeste van deze MA -materialen worden gesynthetiseerd uit aluminiumnitraat, sulfaat en alkoxide als aluminiumbronnen. MA CTAB wordt ook verkregen door directe modificatie van PB als aluminiumbron. MA met verschillende structurele eigenschappen, dwz al2o3) -1, al2o3) -2 en al2o3 en heeft een goede thermische stabiliteit. De toevoeging van oppervlakteactieve stof verandert niet de inherente kristalstructuur van PB, maar verandert de stapelmodus van deeltjes. Bovendien wordt de vorming van AL2O3-3 gevormd door de hechting van nanodeeltjes gestabiliseerd door organische oplosmiddel PEG of aggregatie rond PEG. De poriegrootteverdeling van AL2O3-1 is echter erg smal. Bovendien werden op palladium gebaseerde katalysatoren bereid met synthetische MA als drager. In methaan verbrandingsreactie vertoonde de katalysator ondersteund door AL2O3-3 goede katalytische prestaties.
Voor het eerst werd MA met een relatief smalle poriegrootteverdeling bereid met behulp van goedkope en aluminiumrijk aluminium zwarte slak Abd. Het productieproces omvat het extractieproces bij lage temperatuur en normale druk. De vaste deeltjes die in het extractieproces achterblijven, zullen het milieu niet vervuilen en kunnen worden opgestapeld met een laag risico of hergebruikt als vulstof of aggregaat in concrete toepassing. Het specifieke oppervlak van de gesynthetiseerde MA is 123 ~ 162m2/g, de poriegrootteverdeling is smal, de piekradius is 5,3 nm en de porositeit is 0,37 cm3/g. Het materiaal is nano-formaat en de kristalgrootte is ongeveer 11 nm. Solid-state synthese is een nieuw proces om MA te synthetiseren, dat kan worden gebruikt om radiochemisch absorberend te produceren voor klinisch gebruik. Aluminiumchloride, ammoniumcarbonaat en glucose-grondstoffen worden gemengd in een molaire verhouding van 1: 1,5: 1,5 en MA wordt gesynthetiseerd door een nieuwe mechanochemische reacties voor vaste toestand. Door concentreren van 131i in thermische batterijapparatuur, is de totale opbrengst van 131i na concentratie 90%en de verkregen 131i [NAI], een hoge radio-actieve concentratie (1.7tbq/ml). Dus het realiseren van het gebruik van grote dosis131i [NAI] capsules voor behandeling met schildklierkanker.
Samenvattend kunnen in de toekomst ook kleine moleculaire sjablonen worden ontwikkeld om geordende poriënstructuren op meerdere niveaus te construeren, de structuur, morfologie en chemische eigenschappen van materialen effectief aan te passen en een groot oppervlak te genereren en een ma van het gewarmgat te genereren. Verken goedkope sjablonen en aluminiumbronnen, optimaliseer het syntheseproces, verduidelijk het synthesemechanisme en begeleid het proces.
Modificatiemethode van 2 Ma
De methoden om actieve componenten op uniform te verdelen op MA-drager omvatten impregnering, in-situ synthe-SIS, neerslag, ionenuitwisseling, mechanisch mengen en smelten, waaronder de eerste twee het meest worden gebruikt.
2.1 In-situ synthesemethode
Groepen die worden gebruikt bij functionele modificatie worden toegevoegd bij het bereiden van MA om de skeletstructuur van het materiaal te wijzigen en te stabiliseren en de katalytische prestaties te verbeteren. Het proces wordt getoond in figuur 2. Liu et al. gesynthetiseerde Ni/Mo-Al2O3in-situ met P123 als sjabloon. Zowel Ni als MO werden verspreid in geordende MA -kanalen, zonder de mesoporeuze structuur van MA te vernietigen, en de katalytische prestaties waren duidelijk verbeterd. Het aannemen van een in-situ groeimethode op een gesynthetiseerde GAMMA-AL2O3SUBSTRATE, vergeleken met γ-AL2O3, MNO2-AL2O3HAS grotere BET-specifiek oppervlak en porievolume en heeft een bimodale mesoporeuze structuur met smalle poriegrootteverdeling. MNO2-AL2O3HAS snelle adsorptiesnelheid en hoge efficiëntie voor F-, en heeft een breed pH-toepassingsbereik (pH = 4 ~ 10), dat geschikt is voor praktische industriële toepassingsomstandigheden. De recyclingprestaties van MnO2-Al2O3is beter dan die van γ-AL2O.Structurele stabiliteit moet verder worden geoptimaliseerd. Samenvattend hebben de MA-gemodificeerde materialen verkregen door in-situ synthese een goede structurele volgorde, sterke interactie tussen groepen en aluminiumoxidedragers, strakke combinatie, grote materiaalbelasting en zijn niet eenvoudig om het afstoten van actieve componenten in het katalytische reactieproces te veroorzaken en de katalytische prestaties zijn aanzienlijk verbeterd.
Fig. 2 Bereiding van gefunctionaliseerde MA door in-situ synthese
2.2 Impregnatiemethode
De voorbereide MA onderdompelen in de gemodificeerde groep en het verkrijgen van het gemodificeerde MA -materiaal na behandeling, om de effecten van katalyse, adsorptie en dergelijke te realiseren. Cai et al. Bereid MA van P123 door SOL-gelmethode, en geweekte deze in ethanol en tetraethylenpentamine-oplossing om amino gemodificeerd MA-materiaal te verkrijgen met sterke adsorptieprestaties. Bovendien zijn Belkacemi et al. gedompeld in ZnCl2Solution door hetzelfde proces om geordende zink -gedoteerde gemodificeerde MA -materialen te verkrijgen. Het specifieke oppervlak en het porievolume zijn respectievelijk 394m2/g en 0,55 cm3/g. Vergeleken met de in-situ synthesemethode, heeft de impregnatiemethode een betere elementendispersie, stabiele mesoporeuze structuur en goede adsorptieprestaties, maar de interactiekracht tussen actieve componenten en aluminiumoxidator is zwak en de katalytische activiteit wordt gemakkelijk verstoord door externe factoren.
3 Functionele voortgang
De synthese van Rare Earth MA met speciale eigenschappen is de ontwikkelingstrend in de toekomst. Momenteel zijn er veel synthesemethoden. De procesparameters beïnvloeden de prestaties van MA. Het specifieke oppervlak, de porievolume en de poriediameter van MA kunnen worden aangepast door sjabloontype en aluminium voorlopersamenstelling. De calcinatietemperatuur en concentratie van polymeren sjabloon beïnvloeden het specifieke oppervlak en het porievolume van MA. Suzuki en Yamauchi vonden dat de calcinatietemperatuur werd verhoogd van 500 ℃ tot 900 ℃. De diafragma kan worden verhoogd en het oppervlak kan worden verminderd. Bovendien verbetert de zeldzame aardmodificatiebehandeling de activiteit, oppervlaktethermische stabiliteit, structurele stabiliteit en oppervlakte -zuurgraad van MA -materialen in het katalytische proces en voldoet aan de ontwikkeling van MA -functionalisatie.
3.1 Defluoreringsadsorbens
De fluor in drinkwater in China is ernstig schadelijk. Bovendien zal de toename van het fluorgehalte in de industriële zinksulfaatoplossing leiden tot de corrosie van de elektrodeplaat, de verslechtering van de werkomgeving, de afname van de kwaliteit van elektrisch zink en de afname van de hoeveelheid gerecycled water in het zuursysteem en het elektrolyseproces van gefluidiseerd bedriet van het rooster van het rooster van het rooster. Momenteel is de adsorptiemethode de meest aantrekkelijke van de gemeenschappelijke methoden van natte defluorinatie. Er zijn echter enkele tekortkomingen, zoals slechte adsorptiecapaciteit, smal beschikbaar pH -bereik, secundaire vervuiling, enzovoort. 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 Adsorptiecapaciteit van fluoride, en alleen bij pH <6 kan het goede fluoride-adsorptieprestaties hebben. MA heeft grote aandacht getrokken in de controle van de milieuvervuiling vanwege het grote specifieke oppervlak, unieke poriegrootte-effect, zuur-base prestaties, thermische en mechanische stabiliteit. Kundu et al. bereid MA met een maximale fluoradsorptiecapaciteit van 62,5 mg/g. De fluoradsorptiecapaciteit van MA wordt sterk beïnvloed door zijn structurele kenmerken, zoals specifiek oppervlak, functionele oppervlaktegroepen, poriegrootte en totale poriegrootte. Vermogen van structuur en prestaties van MA is een belangrijke manier om de adsorptieprestaties ervan te verbeteren.
Vanwege het harde zuur van LA en de harde basiciteit van fluor, is er een sterke affiniteit tussen LA en fluorionen. In de afgelopen jaren hebben sommige onderzoeken aangetoond dat LA als modificator de adsorptiecapaciteit van fluoride kan verbeteren. Vanwege de lage structurele stabiliteit van zeldzame aarde -adsorbentia worden echter meer zeldzame aardes in de oplossing uitgeloogd, wat resulteert in secundaire watervervuiling en schade aan de menselijke gezondheid. Aan de andere kant is een hoge concentratie aluminium in wateromgeving een van de gifstoffen voor de menselijke gezondheid. Daarom is het noodzakelijk om een soort samengestelde adsorbens voor te bereiden met een goede stabiliteit en geen uitloging of minder uitloging van andere elementen in het fluorverwijderingsproces. MA aangepast door LA en CE werd opgesteld door Impregnation Method (LA/MA en CE/MA). Zeldzame aardoxiden werden voor het eerst met succes geladen op MA-oppervlak, die een hogere defluorinatieprestaties hadden. De belangrijkste mechanismen van fluorverwijdering zijn elektrostatische adsorptie en chemische adsorptie, de elektronenattractie van oppervlakte-lading en ligand-uitwisselingsreacties met oppervlaktehydroxyl, de hydroxylfunctionele groep op de ADSorbent Surface de modificatie van de modificatie van de modificatie van de modificatie van de modificatie van de modificatie van de modificatie van het oppervlak van de modificatie. Adsorptiecapaciteit van fluor, LA/MA bevat meer hydroxyladsorptieplaatsen en de adsorptiecapaciteit van F is in de volgorde van La/Ma> Ce/Ma> MA. Met de toename van de initiële concentratie neemt de adsorptiecapaciteit van fluor toe. Het adsorptie -effect is het beste wanneer de pH 5 ~ 9 is en het adsorptieproces van fluor overeenkomt met Langmuir isothermisch adsorptiemodel. Bovendien kunnen de onzuiverheden van sulfaationen in aluminiumoxide ook de kwaliteit van monsters aanzienlijk beïnvloeden. Although the related research on rare earth modified alumina has been carried out, most of the research focuses on the process of adsorbent, which is difficult to be used industrially.In the future, we can study the dissociation mechanism of fluorine complex in zinc sulfate solution and the migration characteristics of fluorine ions, obtain efficient, low-cost and renewable fluorine ion adsorbent for defluorination of zinc sulfate solution in Zinkhydrometallurgy -systeem, en vestig een procescontrolemodel voor de behandeling van hoge fluoroplossing op basis van zeldzame aardma nano -adsorbens.
3.2 katalysator
3.2.1 Droge hervorming van methaan
Zeldzame aarde kan de zuurgraad (basiciteit) van poreuze materialen aanpassen, de zuurstofvacature verhogen en katalysatoren synthetiseren met uniforme dispersie, nanometerschaal en stabiliteit. Het wordt vaak gebruikt om nobele metalen en overgangsmetalen te ondersteunen om de methanatie van CO2 te katalyseren. Momenteel ontwikkelen zeldzame aardmesoporeuze materialen zich in de richting van methaan droge hervorming (MDR), fotokatalytische afbraak van VOS en staartgaszuivering. De sinter- en koolstofafzetting van Ni -nanodeeltjes op het oppervlak van Ni/Al2O3lead echter tot de snelle deactivering van de katalysator. Daarom is het noodzakelijk om een versnelling toe te voegen, de katalysatordrager te wijzigen en de voorbereidingsroute te verbeteren om de katalytische activiteit, stabiliteit en brandende weerstand te verbeteren. In het algemeen kunnen zeldzame aardoxiden worden gebruikt als structurele en elektronische promotors in heterogene katalysatoren, en stelt CEO22 van de dispersie van Ni en verandert de eigenschappen van metallische Ni door sterke interactie tussen metaalondersteuning.
MA wordt veel gebruikt om de dispersie van metalen te verbeteren en beperking te bieden voor actieve metalen om hun agglomeratie te voorkomen. La2O3 met hoge zuurstofopslagcapaciteit verbetert de koolstofweerstand in het conversieproces en La2O3 bevordert de dispersie van CO over mesoporeuze aluminiumoxide, die een hoge hervormingsactiviteit en veerkracht heeft. De La2O3Promoter verhoogt de MDR -activiteit van CO/MA -katalysator en CO3O4and Coal2O4Phases worden gevormd op het katalysatoroppervlak. De sterk gedispergeerde La2O3Has kleine korrels van 8 nm ~ 10 nm. In het MDR-proces, de in-situ interactie tussen LA2O3 en CO2-formaat La2O2CO3Mesophase, die de effectieve eliminatie van CXHY op het katalysatoroppervlak induceerde. LA2O3PROMOTES WATERGRAAFVERWIJS door een hogere elektronendichtheid te bieden en de zuurstofvacature bij 10%CO/MA te verbeteren. De toevoeging van LA2O3 reduceert de schijnbare activeringsenergie van CH4 -consumptie. Daarom heeft de conversiepercentage van CH4Increed tot 93,7% bij 1073K K.
CE en PR werden ondersteund op Ni/AL2O3Catalyst door gelijke volume -impregnatiemethode in Li Xiaofeng. Na het toevoegen van CE en PR daalde de selectiviteit voor H2In -Crafeed en de selectiviteit voor CO. De MDR gemodificeerd door PR had een uitstekende katalytische vaardigheid en de selectiviteit voor H2Increed van 64,5% naar 75,6%, terwijl de selectiviteit naar CO afnam van 31,4% Peng Shujing et al. Gebruikte sol-gelmethode, Ce-gemodificeerde MA werd bereid met aluminium isopropoxide, isopropanol-oplosmiddel en ceriumnitraathexahydraat. Het specifieke oppervlak van het product was enigszins verhoogd. De toevoeging van CE verminderde de aggregatie van staafachtige nanodeeltjes op het MA-oppervlak. Sommige hydroxylgroepen op het oppervlak van γ- Al2O3 waren in principe bedekt met CE-verbindingen. De thermische stabiliteit van MA werd verbeterd en er vond geen kristalfasetransformatie plaats na calcinatie bij 1000 ℃ gedurende 10 uur. Wang Baowei et al. voorbereid MA-materiaal CEO2-AL2O4BY Coprecipitatiemethode. CEO2 met kubieke kleine korrels was uniform verspreid in aluminiumoxide. Na ondersteuning van Co en MO op CEO2-AL2O4 werd de interactie tussen aluminiumoxide en actieve component CO en MO effectief geremd door CEO2
De zeldzame aardpromotors (LA, CE, Y en SM) worden gecombineerd met Co/MA -katalysator voor MDR en het proces wordt getoond in Fig. 3. De zeldzame aardpromotors kunnen de dispersie van CO over MA -drager verbeteren en de agglomeratie van CO -deeltjes remmen. Hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe sterker de co-MA-interactie, hoe sterker het katalytische en sinteringsvermogen in YCO/MA-katalysator en de positieve effecten van verschillende promoters op MDR-activiteit en koolstofafzetting. Fig. 4 is een HRTEM -afbeelding na MDR -behandeling bij 1023K, CO2: CH4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 gedurende 8 uur. CO -deeltjes bestaan in de vorm van zwarte vlekken, terwijl MA -dragers bestaan in de vorm van grijs, die afhankelijk is van het verschil in elektronendichtheid. In HRTEM -beeld met 10%CO/MA (Fig. 4B) wordt de agglomeratie van CO -metalen deeltjes waargenomen op MA -driegers. YCO/MA heeft een sterke co-MA-interactie en de sinterprestaties ervan zijn beter dan andere katalysatoren. Bovendien, zoals getoond in Fig. 4B tot 4F, holle koolstofnanodraden (CNF) worden geproduceerd op de katalysatoren, die in contact blijven met de gasstroom en voorkomen dat de katalysator deactivering heeft.
Fig. 3 Effect van zeldzame aarde -toevoeging op fysische en chemische eigenschappen en MDR -katalytische prestaties van Co/MA -katalysator
3.2.2 Deoxidatiekatalysator
Fe2O3/meso-ceal, een CE-gedoteerde Fe-gebaseerde deoxidatiekatalysator, werd bereid door oxidatieve dehydrogenering van 1- buene met CO2AS-zachte oxidatiemiddel en werd gebruikt in de synthese van 1,3-butadieen (BD). CE was sterk gedispergeerd in aluminiumoxide-matrix en Fe2O3/meso was sterk dispersedFe2O3/meso-cal-100 katalysator, niet alleen heeft zeer gedispergeerde ijzersoorten en goede structurele eigenschappen, maar heeft ook een goede zuurstofopslagcapaciteit, dus heeft het een goede adsorptie en activeringscapaciteit van CO2. Zoals getoond in figuur 5, laten TEM-afbeeldingen zien dat Fe2O3/meso-cal-100 regulier is, laat zien dat de wormachtige kanaalstructuur van Mesoceal-100 los en poreus is, wat gunstig is voor de dispersie van actieve ingrediënten, terwijl zeer verspreide CE succesvol is gedoteerd in aluminiummatrix. Het edelmetaalkatalysatorcoatingmateriaal dat voldoet aan de ultra-lage emissienorm van motorvoertuigen heeft poriënstructuur ontwikkeld, goede hydrothermische stabiliteit en grote zuurstofopslagcapaciteit.
3.2.3 Katalysator voor voertuigen
PD-RH ondersteunde quaternaire aluminium-gebaseerde zeldzame aardcomplexen alcezrtiox en allazrtiox om automotive katalysatorcoatingmaterialen te verkrijgen. Mesoporeuze aluminium-gebaseerde zeldzame aardcomplex PD-RH/ALC kan met succes worden gebruikt als een CNG-voertuiguitlaatzuiveringskatalysator met een goede duurzaamheid, en de conversie-efficiëntie van CH4, het hoofdcomponent van uitlaatgas van CNG-voertuig, is zo hoog als 97,8%. Neem een hydrothermische one-stappenmethode over om dat zeldzame MA-composietmateriaal van de aarde voor te bereiden om zelfassemblage, geordende mesoporeuze voorlopers met metastabiele toestand en hoge aggregatie te realiseren, en de synthese van REAL conformeerde aan het model van "Compound Growth Unit", waardoor de zuivering van automatische uitlaatputten na de montage na de montage catalytische convertere.
Fig. 4 HRTEM -afbeeldingen van Ma (A), Co/Ma (B), Laco/Ma (C), Ceco/Ma (D), YCO/MA (E) en SMCO/MA (F)
Fig. 5 TEM-afbeelding (A) en EDS Element Diagram (B, C) van Fe2O3/Meso-Ceal-100
3.3 Liggende prestaties
Elektronen van zeldzame aardelementen zijn gemakkelijk enthousiast om over te gaan tussen verschillende energieniveaus en licht uit te zenden. Zeldzame aardionen worden vaak gebruikt als activatoren om luminescerende materialen te bereiden. Zeldzame aardionen kunnen worden geladen op het oppervlak van aluminium fosfaat holle microsferen door coprecipitatiemethode en ionenuitwisselingsmethode, en luminescente materialen ALPO4∶RE (LA, CE, PR, ND) kunnen worden voorbereid. De luminescente golflengte bevindt zich in het nabije ultraviolette gebied. MA wordt tot dunne films gemaakt vanwege de traagheid, lage diëlektrische constante en lage geleidbaarheid, waardoor het toepasbaar is op elektrische en optische apparaten, dunne films, barrières, sensoren, enz. Het kan ook worden gebruikt voor het detecteren van een dimensionale fotonische kristallen, energie-generatie en anti-anti-anti-reflectie-coatings. Deze apparaten zijn gestapelde films met een duidelijke optische padlengte, dus het is noodzakelijk om de brekingsindex en dikte te regelen. Bij aanwezigheid van titaniumdioxide en zirkoniumoxide met hoge brekingsindex en siliciumdioxide met lage brekingsindex worden vaak gebruikt om dergelijke apparaten te ontwerpen en te bouwen. Het beschikbaarheidsbereik van materialen met verschillende chemische oppervlakte -eigenschappen wordt uitgebreid, waardoor het mogelijk is om geavanceerde fotonsensoren te ontwerpen. De introductie van MA- en oxyhydroxidefilms in het ontwerp van optische apparaten vertoont een groot potentieel omdat de brekingsindex vergelijkbaar is met die van siliciumdioxide. Maar de chemische eigenschappen zijn verschillend.
3.4 Thermische stabiliteit
Met de toename van de temperatuur beïnvloedt sinteren ernstig het gebruikseffect van MA-katalysator, en het specifieke oppervlak neemt af en γ-AL2O3in kristallijne fase transformeert in δ en θ naar χ fasen. Zeldzame aardmaterialen hebben een goede chemische stabiliteit en thermische stabiliteit, hoog aanpassingsvermogen en gemakkelijk beschikbare en goedkope grondstoffen. De toevoeging van zeldzame aardelementen kan de thermische stabiliteit, oxidatieweerstand op hoge temperatuur en mechanische eigenschappen van de drager verbeteren en de oppervlakte -zuurgraad van de drager en CE aanpassen zijn de meest gebruikte en bestudeerde modificatie -elementen. Lu Weiguang en anderen ontdekten dat de toevoeging van zeldzame aardelementen effectief de bulkdiffusie van aluminiumoxide -deeltjes, LA en CE verhinderde, de hydroxylgroepen op het oppervlak van aluminiumoxide beschermden, sintering en fasetransformatie remden en de schade van hoge temperatuur tot mesoporeuze structuur verminderden. Het voorbereide aluminiumoxide heeft nog steeds een hoog specifiek oppervlak en het porievolume. Maar te veel of te weinig zeldzame aardelement zal de thermische stabiliteit van aluminiumoxide verminderen. Li Yanqiu et al. 5% LA2O3TO γ-AL2O3 toegevoegd, die de thermische stabiliteit verbeterde en het porievolume en het specifieke oppervlak van aluminiumorganisatie verhoogde. Zoals te zien is in figuur 6, verbetert La2O3added tot γ-Al2O3 de thermische stabiliteit van zeldzame aardcomposietdrager.
In het proces van doping nano-vezelachtige deeltjes met LA tot MA, zijn het BET-oppervlak en het porievolume van MA-LA hoger dan die van MA wanneer de warmtebehandelingstemperatuur toeneemt, en doping met LA heeft een duidelijk vertragend effect op sinteren bij hoge temperatuur. zoals getoond in Fig. 7, met de toename van de temperatuur, remt LA de reactie van korrelgroei en fasetransformatie, terwijl Fig. 7a en 7c tonen de accumulatie van nano-vezelachtige deeltjes. In Fig. 7B is de diameter van grote deeltjes geproduceerd door calcinatie bij 1200 ℃ ongeveer 100 nm. Het is de significante sintering van MA. Bovendien, vergeleken met MA-1200, is MA-LA-1200 niet geaggregeerd na warmtebehandeling. Met de toevoeging van LA hebben nanofiberdeeltjes een beter sinteren vermogen. Zelfs bij hogere calcinatietemperatuur is gedoteerde LA nog steeds sterk verspreid op MA -oppervlak. LA Modified MA kan worden gebruikt als drager van PD -katalysator bij C3H8oxidatiereactie.
Fig. 6 Structuurmodel van sinterend aluminiumoxide met en zonder zeldzame aardelementen
Fig. 7 TEM-afbeeldingen van MA-400 (A), MA-1200 (B), MA-LA-400 (C) en MA-LA-1200 (D)
4 Conclusie
De voortgang van de voorbereiding en de functionele toepassing van zeldzame aardgemodificeerde MA -materialen wordt geïntroduceerd. Zeldzame aardgemodificeerde MA wordt veel gebruikt. Hoewel veel onderzoek is gedaan naar katalytische toepassing, thermische stabiliteit en adsorptie, hebben veel materialen hoge kosten, lage dopinghoeveelheid, slechte orde en zijn ze moeilijk geïndustrialiseerd. Het volgende werk moet in de toekomst worden gedaan: optimaliseer de samenstelling en structuur van zeldzame aardgemodificeerde MA, selecteer het juiste proces, voldoen aan de functionele ontwikkeling; Stel een procescontrolemodel op op basis van functioneel proces om de kosten te verlagen en de industriële productie te realiseren; Om de voordelen van de zeldzame aardebronnen van China te maximaliseren, moeten we het mechanisme van zeldzame aardma -aanpassing onderzoeken, de theorie verbeteren en het proces van het bereiden van zeldzame aardgemodificeerde MA.
Fondsproject: Shaanxi Science and Technology Algemene Innovation Project (2011KTDZ01-04-01); SHAANXI PROVINCE 2019 Speciaal wetenschappelijk onderzoeksproject (19JK0490); 2020 Speciaal wetenschappelijk onderzoeksproject van Huaqing College, XI 'An University of Architecture and Technology (20Ky02)
Bron: zeldzame aarde
Posttijd: juni-15-2021