Diantara oksida non-siliceous, alumina miboga sipat mékanis alus, résistansi suhu luhur sarta lalawanan korosi, bari alumina mesoporous (MA) boga ukuran pori adjustable, aréa permukaan husus badag, volume pori badag sarta ongkos produksi low, nu loba dipaké dina katalisis, release ubar dikawasa, adsorption sarta widang lianna, kayaning cracking, hydrocracking na hydrodesulfurization bahan baku minyak bumi.Alumina microporous ilahar dipaké dina industri, tapi eta bakal langsung mangaruhan aktivitas alumina, hirup layanan na selectivity of katalis. Salaku conto, dina prosés purifikasi knalpot mobil, polutan anu disimpen tina aditif minyak mesin bakal ngabentuk coke, anu bakal nyababkeun sumbatan pori-pori katalis, sahingga ngirangan kagiatan katalis. Surfactant bisa dipaké pikeun nyaluyukeun struktur pamawa alumina pikeun ngabentuk MA.Improve kinerja katalitik na.
MA gaduh pangaruh konstrain, sareng logam aktif dinonaktipkeun saatos kalsinasi suhu luhur. Salaku tambahan, saatos kalsinasi suhu luhur, struktur mesoporous runtuh, kerangka MA aya dina kaayaan amorf, sareng kaasaman permukaan henteu tiasa nyumponan saratna dina fungsionalisasi. Perawatan modifikasi sering diperyogikeun pikeun ningkatkeun kagiatan katalitik, stabilitas struktur mesoporous, stabilitas termal permukaan sareng kaasaman permukaan bahan MA. Grup modifikasi umum kalebet heteroatom logam (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, jsb. ) jeung oksida logam (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, jsb.) Dimuat dina beungeut MA atawa doped kana rorongkong.
Konfigurasi éléktron husus unsur-unsur bumi jarang ngajadikeun sanyawa na boga sipat optik husus, listrik jeung magnét, sarta dipaké dina bahan katalitik, bahan photoelectric, bahan adsorption jeung bahan magnét. Bahan mesoporous anu dirobih jarang bumi tiasa nyaluyukeun sipat asam (alkali), ningkatkeun kakosongan oksigén, sareng nyintésis katalis nanocrystalline logam kalayan dispersi seragam sareng skala nanometer stabil. Bahan porous anu cocog sareng bumi jarang tiasa ningkatkeun dispersi permukaan nanocrystals logam sareng stabilitas sareng déposisi karbon. résistansi katalis. Dina tulisan ieu, modifikasi bumi jarang sareng fungsionalisasi MA bakal diwanohkeun pikeun ningkatkeun kamampuan katalitik, stabilitas termal, kapasitas neundeun oksigén, daérah permukaan khusus sareng struktur pori.
1 Persiapan MA
1.1 Nyiapkeun pamawa alumina
Métode persiapan pamawa alumina nangtukeun distribusi struktur pori na, sareng metode persiapan umumna kalebet metode dehidrasi pseudo-boehmite (PB) sareng metode sol-gél. Pseudoboehmite (PB) munggaran diajukeun ku Calvet, sarta H+ ngamajukeun peptisasi pikeun meunangkeun γ-AlOOH koloid PB nu ngandung cai interlayer, nu dikalsinasi jeung dehidrasi dina suhu luhur pikeun ngabentuk alumina. Numutkeun bahan baku béda, éta mindeng dibagi kana métode présipitasi, metoda carbonization jeung alcoholaluminum hidrolisis method.The kaleyuran koloid of PB kapangaruhan ku crystallinity, sarta eta dioptimalkeun ku kanaékan crystallinity, sarta ogé kapangaruhan ku parameter prosés operasi.
PB biasana disiapkeun ku métode présipitasi. Alkali ditambahkeun kana leyuran aluminat atawa asam ditambahkeun kana leyuran aluminat jeung endapanana pikeun meunangkeun hydrated alumina (présipitasi alkali), atawa asam ditambahkeun kana présipitasi aluminat pikeun meunangkeun alumina monohydrate, nu lajeng dikumbah, garing sarta calcined pikeun meunangkeun PB. Métode présipitasi gampang dioperasikeun sareng béaya rendah, anu sering dianggo dina produksi industri, tapi dipangaruhan ku sababaraha faktor (solusi pH, konsentrasi, suhu, jsb.) .Sareng éta kaayaan pikeun kéngingkeun partikel anu langkung saé dispersibility ketat. Dina padika karbonisasi, Al(OH) 3 dicandak ku réaksi CO2 sareng NaAlO2, sareng PB tiasa dicandak saatos sepuh. Metoda ieu boga kaunggulan operasi basajan, kualitas produk luhur, euweuh polusi jeung béaya rendah, sarta bisa nyiapkeun alumina kalawan aktivitas katalitik tinggi, résistansi korosi alus teuing jeung aréa permukaan spésifik tinggi kalawan investasi lemah sareng return.Aluminium alkoksida metoda hidrolisis tinggi mindeng dipaké. pikeun nyiapkeun PB-purity tinggi. Aluminium alkoxide ieu dihidrolisis pikeun ngabentuk aluminium oksida monohydrate, lajeng dirawat pikeun ménta-purity tinggi PB, nu boga crystallinity alus, ukuran partikel seragam, distribusi ukuran pori kentel jeung integritas tinggi partikel buleud. Nanging, prosésna rumit, sareng hese pulih kusabab pamakean pangleyur organik beracun anu tangtu.
Salaku tambahan, uyah anorganik atanapi sanyawa organik tina logam biasana dianggo pikeun nyiapkeun prékursor alumina ku metode sol-gél, sareng cai murni atanapi pangleyur organik ditambah pikeun nyiapkeun solusi pikeun ngahasilkeun sol, anu teras dijel, garing sareng dipanggang. Ayeuna, prosés persiapan alumina masih ningkat dina dasar metode dehidrasi PB, sareng metode karbonisasi parantos janten metodeu utama pikeun produksi alumina industri kusabab ékonomi sareng perlindungan lingkungan.Alumina anu disiapkeun ku metode sol-gél parantos narik perhatian. kusabab distribusi ukuran pori anu langkung seragam, anu mangrupikeun metode anu poténsial, tapi kedah dironjatkeun pikeun ngawujudkeun aplikasi industri.
1.2 Persiapan MA
alumina konvensional teu bisa minuhan sarat fungsi, jadi perlu nyiapkeun-kinerja tinggi MA. Metodeu sintésis biasana ngawengku: métode nano-casting kalawan kapang karbon salaku citakan teuas; Sintésis SDA: Évaporasi-ngainduksi prosés rakitan diri (EISA) ku ayana témplat lemes sapertos SDA sareng surfaktan kationik, anionik atanapi nonionik sanés.
1.2.1 prosés EISA
The template lemes dipaké dina kaayaan asam, nu avoids prosés pajeulit jeung waktu-consuming metoda mémbran teuas tur bisa ngawujudkeun modulasi kontinyu tina aperture. Persiapan MA ku EISA geus narik loba perhatian kusabab kasadiaan gampang sarta reproducibility. Struktur mesoporous béda bisa disiapkeun. Ukuran pori MA bisa disaluyukeun ku cara ngarobah panjang ranté hidrofobik surfactant atawa nyaluyukeun rasio molar tina katalis hidrolisis jeung prékursor aluminium dina solution.Therefore, EISA, ogé katelah sintésis hiji-hambalan jeung modifikasi metoda sol-gél permukaan luhur. aréa MA jeung maréntahkeun alumina mesoporous (OMA), geus dilarapkeun ka sagala rupa template lemes, kayaning P123, F127, triethanolamine (teh), jsb EISA bisa ngaganti prosés ko-assembly of prékursor organoaluminum, kayaning alkoxides aluminium sarta témplat surfactant, ilaharna isopropoxide aluminium sarta P123, pikeun nyadiakeun mesoporous materials.The ngembangkeun suksés prosés EISA merlukeun adjustment tepat hidrolisis jeung kinétik kondensasi pikeun ménta stabil. sol sarta ngidinan ngembangkeun mesophase dibentuk ku micelles surfactant dina sol.
Dina prosés EISA, pamakéan pangleyur non-cai (sapertos étanol) jeung agén complexing organik bisa éféktif ngalambatkeun turun hidrolisis jeung laju kondensasi prékursor organoaluminum sarta ngainduksi timer assembly bahan OMA, kayaning Al (OR) 3 jeung aluminium isoprooksida. Sanajan kitu, dina pangleyur volatile non-air, template surfactant biasana leungit hydrophilicity / hydrophobicity maranéhanana. Salaku tambahan, Alatan reureuh hidrolisis sareng polikondensasi, produk panengah ngagaduhan gugus hidrofobik, anu matak hésé berinteraksi sareng template surfactant. Ngan lamun konsentrasi surfactant jeung darajat hidrolisis jeung polycondensation aluminium anu laun ngaronjat dina prosés évaporasi pangleyur bisa timer assembly of template jeung aluminium lumangsung. Ku alatan éta, loba parameter nu mangaruhan kaayaan évaporasi pangleyur jeung hidrolisis jeung réaksi kondensasi prékursor, kayaning hawa, kalembaban relatif, katalis, laju évaporasi pangleyur, jeung sajabana, bakal mangaruhan struktur assembly final. Ditémbongkeun saperti dina Gbr. 1, bahan OMA kalawan stabilitas termal tinggi jeung kinerja katalitik tinggi anu disintésis ku solvothermal ditulungan évaporasi ngainduksi timer assembly (SA-EISA). perlakuan solvothermal diwanohkeun hidrolisis lengkep prékursor aluminium pikeun ngabentuk gugus hidroksil aluminium klaster leutik-ukuran, nu ditingkatkeun interaksi antara surfactants na aluminium.Two-dimensi mesophase héksagonal kabentuk dina prosés EISA na calcined di 400 ℃ pikeun ngabentuk bahan OMA. Dina prosés EISA tradisional, prosés évaporasi dipirig ku hidrolisis prékursor organoaluminum, ku kituna kaayaan évaporasi boga pangaruh penting dina réaksi jeung struktur ahir OMA. Lengkah perlakuan solvothermal promotes hidrolisis lengkep prékursor aluminium sarta ngahasilkeun sawaréh condensed klaster aluminium hydroxyl groups.OMA kabentuk dina rupa-rupa kaayaan évaporasi. Dibandingkeun jeung MA disiapkeun ku métode EISA tradisional, OMA disiapkeun ku métode SA-EISA boga volume pori luhur, aréa permukaan husus hadé tur stabilitas termal hadé. Dina mangsa nu bakal datang, métode EISA bisa dipaké pikeun nyiapkeun MA aperture ultra-badag kalayan laju konversi tinggi na selectivity unggulan tanpa ngagunakeun agén reaming.
Gbr. 1 diagram aliran metoda SA-EISA pikeun sintésis bahan OMA
1.2.2 prosés séjén
préparasi MA konvensional merlukeun kontrol tepat parameter sintésis pikeun ngahontal struktur mesoporous jelas, sarta ngaleupaskeun bahan template ogé nangtang, nu complicates prosés sintésis. Kiwari, loba literatur geus ngalaporkeun sintésis MA kalawan template béda. Dina taun anyar, panalungtikan utamana fokus kana sintésis MA kalawan glukosa, sukrosa jeung aci salaku citakan ku aluminium isopropoxide dina cai solution.Most bahan MA ieu disintésis tina aluminium nitrat, sulfat jeung alkoksida salaku sumber aluminium. MA CTAB ogé dimeunangkeun ku modifikasi langsung tina PB salaku sumber aluminium. MA mibanda sipat struktural béda, nyaéta Al2O3) -1, Al2O3) -2 jeung al2o3 Jeung boga stabilitas termal alus. Penambahan surfaktan teu ngarobah struktur kristal alamiah PB, tapi ngarobah mode tumpukan partikel. Sajaba ti éta, formasi Al2O3-3 kabentuk ku adhesion of nanopartikel stabilized ku pangleyur organik PEG atawa aggregation sabudeureun PEG. Tapi, distribusi ukuran pori Al2O3-1 sempit pisan. Sajaba ti éta, katalis dumasar-palladium disiapkeun kalawan MA sintétik salaku carrier.Dina réaksi durukan métana, katalis dirojong ku Al2O3-3 némbongkeun kinerja katalitik alus.
Pikeun kahiji kalina, MA kalawan sebaran ukuran pori rélatif sempit ieu disiapkeun ku ngagunakeun mirah jeung aluminium-euyeub aluminium slag hideung ABD. Prosés produksi ngawengku prosés ékstraksi dina suhu lemah sareng tekanan normal. Partikel padet anu ditinggalkeun dina prosés ékstraksi moal ngotoran lingkungan, sareng tiasa ditumpuk kalayan résiko anu rendah atanapi dianggo deui salaku pangisi atanapi agrégat dina aplikasi beton. Wewengkon permukaan spésifik tina MA disintésis nyaéta 123 ~ 162m2 / g, Sebaran ukuran pori sempit, radius puncakna 5.3nm, sareng porositasna 0.37 cm3 / g. Bahanna ukuranana nano sareng ukuran kristal sakitar 11nm. Sintésis solid-state mangrupikeun prosés énggal pikeun nyintésis MA, anu tiasa dianggo pikeun ngahasilkeun nyerep radiokimia pikeun panggunaan klinis. Aluminium klorida, amonium karbonat jeung glukosa bahan baku dicampurkeun dina nisbah molar of 1: 1,5: 1,5, sarta MA disintésis ku réaksi mechanochemical solid-state anyar. %, sareng larutan 131I[NaI] ngagaduhan konsentrasi radioaktif anu luhur (1.7TBq/mL), sahingga merealisasikan pamakéan kapsul dose131I[NaI] badag pikeun pengobatan kanker tiroid.
Pikeun nyimpulkeun, dina mangsa nu bakal datang, témplat molekular leutik ogé bisa dimekarkeun pikeun ngawangun multi-tingkat maréntahkeun struktur pori, éféktif ngaluyukeun struktur, morfologi jeung sipat kimia permukaan bahan, sarta ngahasilkeun aréa permukaan badag sarta maréntahkeun wormhole MA. Ngajalajah template mirah jeung sumber aluminium, ngaoptimalkeun prosés sintésis, netelakeun mékanisme sintésis jeung pituduh prosés.
Métode modifikasi 2 MA
Metodeu ngadistribusikaeun seragam komponén aktif dina pamawa MA ngawengku impregnation, in-situ synthe-sis, présipitasi, bursa ion, campur mékanis jeung lebur, diantara nu dua kahiji nu paling ilahar dipake.
2.1 Métode sintésis in-situ
Grup dipaké dina modifikasi hanca ditambahkeun dina prosés Nyiapkeun ma ngaropea jeung nyaimbangkeun struktur rangka bahan jeung ngaronjatkeun kinerja katalitik. Prosésna ditémbongkeun dina Gambar 2. Liu et al. disintésis Ni / Mo-Al2O3in situ kalawan P123 salaku citakan. Duanana Ni jeung Mo ieu dispersed dina saluran MA maréntahkeun, tanpa ngaruksak struktur mesoporous MA, sarta kinerja katalitik ieu écés ningkat. Ngadopsi métode pertumbuhan in-situ dina gamma-al2o3substrat disintésis, Dibandingkeun jeung γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 ngabogaan BET aréa permukaan husus sarta volume pori leuwih badag, sarta mibanda struktur mesoporous bimodal kalawan distribusi ukuran pori sempit. MnO2-Al2O3 boga laju adsorption gancang jeung efisiensi tinggi pikeun F-, sarta ngabogaan rentang aplikasi pH lega (pH = 4 ~ 10), nu cocog pikeun kaayaan aplikasi industri praktis. Kinerja daur ulang MnO2-Al2O3 langkung saé tibatan γ-Al2O. Stabilitas struktural kedah dioptimalkeun deui. Pikeun nyimpulkeun, MA bahan dirobah diala ku sintésis in-situ boga urutan struktural alus, interaksi kuat antara grup na operator alumina, kombinasi ketat, beban bahan badag, sarta henteu gampang ngabalukarkeun shedding komponén aktif dina prosés réaksi katalitik. , sarta kinerja katalitik ieu nyata ningkat.
Gbr. 2 Persiapan MA functionalized ku sintésis in-situ
2.2 métode impregnation
Immersing MA disusun kana grup dirobah, sarta meunangkeun bahan MA dirobah sanggeus perlakuan, ku kituna pikeun ngawujudkeun efek tina katalisis, adsorption jeung kawas. Cai et al. disiapkeun MA ti P123 ku metoda sol-gél, sarta soaked eta dina étanol jeung solusi tetraethylenepentamine pikeun ménta amino dirobah bahan MA kalawan kinerja adsorption kuat. Sajaba ti éta, Belkacemi et al. dipped di ZnCl2solution ku prosés anu sarua pikeun ménta séng doped dirobah MA materials.The spésifik aréa permukaan jeung volume pori anu 394m2 / g jeung 0,55 cm3 / g, mungguh. Dibandingkeun jeung métode sintésis di-situ, métode impregnation boga dispersi unsur hadé, struktur mesoporous stabil sarta kinerja adsorption alus, tapi gaya interaksi antara komponén aktip tur pamawa alumina lemah, sarta aktivitas katalitik gampang diganggu ku faktor éksternal.
3 kamajuan fungsional
Sintésis MA bumi jarang kalayan sipat khusus mangrupikeun tren pangembangan di hareup. Ayeuna, aya seueur metode sintésis. Parameter prosés mangaruhan kinerja MA. Wewengkon permukaan spésifik, volume pori sareng diaméter pori MA tiasa disaluyukeun ku jinis template sareng komposisi prékursor aluminium. Suhu kalsinasi sareng konsentrasi témplat polimér mangaruhan daérah permukaan khusus sareng volume pori MA. Suzuki jeung Yamauchi kapanggih yén suhu kalsinasi ieu ngaronjat tina 500 ℃ ka 900 ℃. aperture The bisa ngaronjat sarta aréa permukaan bisa ngurangan. Salaku tambahan, perlakuan modifikasi bumi jarang ningkatkeun kagiatan, stabilitas termal permukaan, stabilitas struktural sareng kaasaman permukaan bahan MA dina prosés katalitik, sareng nyumponan pangembangan fungsionalisasi MA.
3.1 Defluorination Adsorbent
Fluorine dina cai nginum di Cina parah ngabahayakeun. Sajaba ti éta, kanaékan eusi fluorine dina leyuran séng sulfat industri bakal ngakibatkeun korosi plat éléktroda, deterioration lingkungan gawé, turunna kualitas séng listrik jeung panurunan dina jumlah cai daur ulang dina sistem pembuatan asam. jeung prosés éléktrolisis tungku ranjang fluidized roasting gas flue. Dina hadir, métode adsorption téh paling pikaresepeun diantara métode umum tina defluorination.However baseuh, aya sababaraha shortcomings, kayaning kapasitas adsorption goréng, rentang pH sempit sadia, polusi sekundér jeung saterusna. Karbon diaktipkeun, alumina amorf, alumina diaktipkeun jeung adsorbents séjén geus dipaké pikeun defluorination cai, tapi biaya adsorbents tinggi, sarta kapasitas adsorption F-di leyuran nétral atawa konsentrasi luhur low.Activated alumina geus jadi paling lega. ngulik adsorbent pikeun ngaleungitkeun fluorida kusabab afinitas anu luhur sareng selektivitas ka fluorida dina nilai pH nétral, tapi diwatesan ku adsorpsi anu goréng. kapasitas fluorida, sarta ngan dina pH<6 bisa mibanda kinerja adsorption fluorida alus.MA geus narik perhatian lega dina kontrol polusi lingkungan kusabab aréa permukaan spésifik badag na, pangaruh ukuran pori unik, kinerja asam-basa, stabilitas termal jeung mékanis. Kundu et al. disiapkeun MA kalawan kapasitas adsorption fluorine maksimum 62,5 mg / g. Kapasitas adsorption fluorine of MA ieu greatly dipangaruhan ku ciri struktural na, kayaning aréa permukaan husus, gugus fungsi permukaan, ukuran pori sarta ukuran pori total. Adjustment struktur jeung kinerja MA mangrupa cara penting pikeun ngaronjatkeun kinerja adsorption na.
Alatan asam teuas tina La jeung dasar teuas tina fluorine, aya afinitas kuat antara La jeung ion fluorine. Dina taun-taun ayeuna, sababaraha panilitian mendakan yén La salaku modifier tiasa ningkatkeun kapasitas adsorpsi fluorida. Sanajan kitu, alatan stabilitas struktural low of adsorbents jarang bumi, beuki earths jarang leached kana solusi, hasilna polusi cai sekundér jeung ngarugikeun ka kaséhatan manusa. Di sisi anu sanés, konsentrasi aluminium anu luhur dina lingkungan cai mangrupikeun salah sahiji racun pikeun kaséhatan manusa. Ku alatan éta, perlu nyiapkeun jenis adsorbent komposit jeung stabilitas alus tur euweuh leaching atawa kirang leaching elemen séjén dina prosés panyabutan fluorine. MA dirobah ku La na Ce ieu disiapkeun ku métode impregnation (La / MA jeung Ce / MA). oksida bumi jarang anu hasil dimuat dina beungeut MA pikeun kahiji kalina, nu miboga kinerja defluorination luhur. Mékanisme utama panyabutan fluorine nyaéta adsorption éléktrostatik jeung adsorption kimiawi, daya tarik éléktron permukaan muatan positif jeung réaksi bursa ligan ngagabungkeun jeung hidroksil permukaan, nu gugus fungsi hidroksil dina permukaan adsorbent ngahasilkeun beungkeut hidrogén jeung F-, modifikasi La na Ce ngaronjatkeun kapasitas adsorption of fluorine, La / MA ngandung leuwih situs adsorption hidroksil, sarta kapasitas adsorption F dina urutan La / MA> Ce / MA> MA. Jeung kanaékan konsentrasi awal, kapasitas adsorption of fluorine increases.The pangaruh adsorption téh pangalusna lamun pH nyaeta 5 ~ 9, sarta prosés adsorption of fluorine accords kalawan Langmuir modél adsorption isothermal. Salaku tambahan, pangotor ion sulfat dina alumina ogé tiasa mangaruhan sacara signifikan kualitas sampel. Sanajan panalungtikan patali dina jarang bumi dirobah alumina geus dilumangsungkeun, lolobana panalungtikan museurkeun kana prosés adsorbent, nu hese dipaké industrially.In mangsa nu bakal datang, urang bisa diajar mékanisme disosiasi kompléks fluorine dina leyuran séng sulfat. jeung ciri migrasi ion fluorine, meunangkeun éfisién, béaya rendah jeung renewable ion fluorine adsorbent pikeun defluorination leyuran séng sulfat dina sistem séng hydrometallurgy, jeung ngadegkeun modél kontrol prosés pikeun ngubaran solusi fluorine tinggi dumasar kana taneuh jarang MA nano adsorbent.
3.2 Katalis
3.2.1 Reformasi garing métana
Rare earth tiasa nyaluyukeun kaasaman (kebasaan) bahan porous, ningkatkeun kakosongan oksigén, sareng nyintésis katalis kalayan dispersi seragam, skala nanometer sareng stabilitas. Hal ieu sering dianggo pikeun ngadukung logam mulia sareng logam transisi pikeun ngatalisan métanasi CO2. Ayeuna, bahan mesoporous anu dirobih jarang bumi nuju ka arah reformasi garing métana (MDR), degradasi fotokatalitik VOC sareng pemurnian gas buntut. Dibandingkeun sareng logam mulia (sapertos Pd, Ru, Rh, jsb) sareng logam transisi anu sanés (sapertos Co, Fe, jsb), Ni / Al2O3katalis loba dipaké pikeun aktivitas katalitik luhur sarta selectivity, stabilitas tinggi na béaya rendah pikeun métana. Sanajan kitu, sintering jeung déposisi karbon nanopartikel Ni dina beungeut Ni / Al2O3 ngakibatkeun deactivation gancang tina katalis. Ku alatan éta, perlu pikeun nambahkeun accelerant, ngaropéa pamawa katalis jeung ningkatkeun jalur persiapan pikeun ngaronjatkeun aktivitas katalitik, stabilitas jeung lalawanan scorch. Sacara umum, oksida bumi jarang bisa dipaké salaku promoters struktural jeung éléktronik dina katalis hétérogén, sarta CeO2 ngaronjatkeun dispersi Ni sarta ngarobah sipat logam Ni ngaliwatan interaksi rojongan logam kuat.
MA loba dipaké pikeun ngaronjatkeun dispersi logam, sarta nyadiakeun restraint pikeun logam aktip pikeun nyegah agglomeration maranéhna. La2O3with kapasitas gudang oksigén tinggi ngaronjatkeun résistansi karbon dina prosés konvérsi, sarta La2O3promotes dispersi Co on alumina mesoporous, nu boga aktivitas reforming tinggi na resilience. The La2O3promoter ngaronjatkeun aktivitas MDR of Co / MA katalis, sarta Co3O4and CoAl2O4phases kabentuk dina surface.However katalis, nu kacida dispersed La2O3has séréal leutik 8nm ~ 10nm. Dina prosés MDR, interaksi in-situ antara La2O3and CO2formed La2O2CO3mesophase, nu ngainduksi éliminasi éféktif CxHy dina beungeut katalis. La2O3 ngamajukeun réduksi hidrogén ku cara nyayogikeun dénsitas éléktron anu langkung luhur sareng ningkatkeun kakosongan oksigén dina 10% Co/MA. Penambahan La2O3 ngurangan énergi aktivasina katempo tina CH4consumption. Ku alatan éta, Laju konversi CH4 ngaronjat nepi ka 93,7% dina 1073K K. Sajaba ti La2O3 ngaronjatkeun aktivitas katalitik, diwanohkeun réduksi H2, ngaronjat jumlah situs aktip Co0, ngahasilkeun karbon kirang disimpen jeung ngaronjat oksigén kosong ka 73,3%.
Ce jeung Pr anu dirojong on Ni / Al2O3katalis ku metoda impregnation volume sarua dina Li Xiaofeng. Saatos nambihan Ce sareng Pr, selektivitas ka H2 ningkat sareng selektivitas ka CO turun. The MDR dirobah ku Pr miboga kamampuh katalitik alus teuing, sarta selektivitas ka H2increased ti 64,5% ka 75,6%, sedengkeun selectivity mun CO turun tina 31,4% Peng Shujing et al. dipaké metoda sol-gél, Ce-dirobah MA ieu disiapkeun kalawan isopropoxide aluminium, pangleyur isopropanol jeung cerium nitrat hexahydrate. Wewengkon permukaan husus produk ieu rada ngaronjat. Penambahan Ce ngurangan aggregation of nanopartikel rod-kawas dina beungeut MA. Sababaraha gugus hidroksil dina beungeut γ- Al2O3 dasarna katutupan ku sanyawa Ce. Stabilitas termal MA ieu ningkat, sarta euweuh transformasi fase kristal lumangsung sanggeus calcination di 1000 ℃ pikeun 10 hours.Wang Baowei et al. disiapkeun MA bahan CeO2-Al2O4ku métode coprecipitation. CeO2 kalawan séréal leutik kubik ieu seragam dispersed dina alumina. Saatos ngadukung Co sareng Mo on CeO2-Al2O4, interaksi antara alumina sareng komponén aktif Co sareng Mo sacara efektif dihambat ku CEO2.
Promotor bumi jarang (La, Ce, y sareng Sm) Digabungkeun sareng katalis Co / MA pikeun MDR, sareng prosésna dipidangkeun dina Gbr. 3. nu promoters bumi langka bisa ngaronjatkeun dispersi Co on pamawa MA jeung ngahambat agglomeration partikel ko. nu leutik ukuran partikel, nu kuat interaksi Co-MA, nu kuat katalitik jeung sintering kamampuhan dina YCo / MA katalis, jeung épék positif sababaraha promoters on aktivitas MDR jeung déposisi karbon.Gbr. 4 mangrupikeun gambar HRTEM saatos perlakuan MDR dina 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 salami 8 jam. Partikel Co aya dina bentuk bintik hideung, sedengkeun pamawa MA aya dina bentuk abu, anu gumantung kana bédana dénsitas éléktron. dina gambar HRTEM kalawan 10% Co / MA (gbr. 4b), aglomerasi partikel logam Co dititénan dina operator maTambahan promoter bumi langka ngurangan partikel Co mun 11.0nm ~ 12.5nm. YCo / MA gaduh interaksi Co-MA anu kuat, sareng kinerja sinteringna langkung saé tibatan katalis anu sanés. Sajaba ti éta, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 4b nepi ka 4f, kawat nano karbon kerung (CNF) dihasilkeun dina katalis, nu tetep dina kontak jeung aliran gas sarta nyegah katalis ti deactivation.
Gbr. 3 Pangaruh tambahan taneuh jarang dina sipat fisik jeung kimia sarta kinerja katalitik MDR katalis Co/MA
3.2.2 Katalis déoksidasi
Fe2O3/Meso-CeAl, katalis deoksidasi basis Fe-Ce-doped, disusun ku dehidrogénasi oksidatif 1- butene kalawan CO2 salaku oksidan lemes, sarta dipaké dina sintésis 1,3- butadiena (BD). Ce ieu kacida dispersed dina matrix alumina, sarta Fe2O3 / meso ieu kacida dispersed Fe2O3 / Meso-CeAl-100 katalis teu ngan boga spésiés beusi kacida dispersed jeung sipat struktural alus, tapi ogé boga kapasitas gudang oksigén alus, ku kituna boga adsorption alus sarta kapasitas aktivasina. tina CO2. Ditémbongkeun saperti dina Gambar 5, gambar TEM némbongkeun yén Fe2O3 / Meso-CeAl-100 nyaéta regularIt nunjukeun yen struktur saluran cacing-kawas MesoCeAl-100 nyaeta leupas sarta porous, nu mangpaat pikeun dispersi bahan aktif, bari kacida dispersed Ce. hasil doped dina matriks alumina. The logam mulia katalis bahan palapis minuhan standar émisi ultra-low kandaraan motor geus ngembangkeun struktur pori, stabilitas hydrothermal alus sarta kapasitas gudang oksigén badag.
3.2.3 Katalis pikeun Kandaraan
Pd-Rh ngadukung komplek bumi jarang dumasar-aluminium kuarter AlCeZrTiOx sareng AlLaZrTiOx pikeun kéngingkeun bahan palapis katalis otomotif. Mesoporous basis aluminium langka kompléks Pd-Rh / ALC bisa hasil dipaké salaku katalis purifikasi knalpot kandaraan CNG kalawan durability alus, sarta efisiensi konversi CH4, komponén utama gas knalpot kandaraan CNG, nyaeta saluhur 97,8%. Ngadopsi metoda hiji-hambalan hydrotherMAl nyiapkeun bahan komposit ma bumi langka pikeun ngawujudkeun timer assembly, Maréntahkeun prékursor mesoporous kalawan kaayaan metastable sarta aggregation tinggi anu disintésis, sarta sintésis RE-Al conformed kana modél "unit tumuwuh sanyawa" , sahingga merealisasikan purifikasi tina knalpot mobil pos-dipasang tilu arah converter katalitik.
Gambar 4 HRTEM ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) jeung SmCo/MA(f)
Gbr. 5 gambar TEM (A) jeung diagram unsur EDS (b,c) tina Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 kinerja luminous
Éléktron unsur-unsur bumi jarang gampang bungah pikeun transisi antara tingkat énergi anu béda sareng ngaluarkeun cahaya. Ion bumi jarang dipaké salaku aktivator pikeun nyiapkeun bahan luminescent. Ion bumi jarang bisa dimuat dina beungeut microspheres kerung aluminium fosfat ku métode kopresipitasi jeung métode bursa ion, sarta bahan luminescent AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) bisa disiapkeun. Panjang gelombang luminescent aya di deukeut ultraviolét region.MA dijieun kana film ipis alatan inersia anak, diéléktrik konstanta sarta konduktivitas low, nu ngajadikeun eta lumaku pikeun alat listrik jeung optik, film ipis, halangan, sensor, jeung sajabana. dipaké pikeun sensing respon kristal photonic hiji diménsi, generasi énergi jeung coatings anti-pantulan. Alat-alat ieu ditumpuk pilem sareng panjang jalur optik anu pasti, ku kituna perlu ngadalikeun indéks réfraktif sareng ketebalan. Dina ayeuna, titanium dioksida sareng zirconium oksida kalayan indéks réfraktif anu luhur sareng silikon dioksida kalayan indéks réfraktif anu rendah sering dianggo pikeun ngarancang sareng ngawangun alat sapertos kitu. . Kisaran kasadiaan bahan sareng sipat kimia permukaan anu béda-béda dilegaan, anu ngamungkinkeun pikeun ngarancang sénsor foton canggih. Perkenalan film MA sareng oxyhydroxide dina desain alat optik nunjukkeun poténsi anu ageung sabab indéks réfraktifna sami sareng silikon dioksida.Tapi sipat kimiana béda.
3.4 stabilitas termal
Jeung kanaékan suhu, sintering serius mangaruhan efek pamakéan katalis MA, sarta aréa permukaan husus nurun sarta fase kristalin γ-Al2O3in transforms kana δ na θ kana fase χ. Bahan bumi jarang gaduh stabilitas kimiawi anu saé sareng stabilitas termal, adaptasi anu luhur, sareng bahan baku anu gampang sayogi sareng murah. Penambahan unsur bumi jarang tiasa ningkatkeun stabilitas termal, résistansi oksidasi suhu luhur sareng sipat mékanis tina pamawa, sareng nyaluyukeun kaasaman permukaan carrier.La sareng Ce mangrupikeun unsur modifikasi anu paling sering dianggo sareng diulik. Lu Weiguang sareng anu sanésna mendakan yén tambihan unsur bumi jarang sacara efektif nyegah panyebaran bulk partikel alumina, La sareng Ce ngajagi gugus hidroksil dina permukaan alumina, ngahambat sintering sareng transformasi fase, sareng ngirangan karusakan suhu luhur kana struktur mesoporous. . alumina nu disiapkeun masih boga aréa permukaan husus tinggi na volume pori.Najan kitu, teuing atawa saeutik teuing unsur bumi jarang bakal ngurangan stabilitas termal tina alumina. Li Yanqiu et al. ditambahkeun 5% La2O3to γ-Al2O3, nu ningkat stabilitas termal jeung ngaronjat volume pori sarta aréa permukaan husus tina pamawa alumina. Salaku bisa ditempo ti Gambar 6, La2O3 ditambahkeun kana γ-Al2O3, Ningkatkeun stabilitas termal tina pamawa komposit bumi jarang.
Dina prosés doping partikel nano-serat sareng La ka MA, luas permukaan BET sareng volume pori MA-La langkung luhur tibatan MA-La nalika suhu perlakuan panas ningkat, sareng doping sareng La gaduh pangaruh retarding anu jelas dina sintering di luhur. suhu. sakumaha ditémbongkeun dina Gbr. 7, jeung kanaékan suhu, La nyegah réaksi tumuwuhna sisikian jeung transformasi fase, bari anjir. 7a jeung 7c nembongkeun akumulasi partikel nano-serat. dina Gbr. 7b, diaméter partikel badag dihasilkeun ku calcination di 1200 ℃ nyaeta ngeunaan 100nm.It nandaan sintering signifikan tina MA. Salaku tambahan, dibandingkeun sareng MA-1200, MA-La-1200 henteu agrégat saatos perlakuan panas. Kalayan tambihan La, partikel serat nano gaduh kamampuan sintering anu langkung saé. malah dina suhu calcination luhur, doped La masih kacida dispersed dina beungeut MA. La dirobah MA bisa dipaké salaku pamawa katalis Pd dina réaksi oksidasi C3H8.
Gbr. 6 Modél struktur sintering alumina kalawan jeung tanpa elemen taneuh jarang
Gambar 7 TEM MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) sareng MA-La-1200 (d)
4 Kacindekan
Kamajuan persiapan sareng aplikasi fungsional bahan MA anu dirobih bumi jarang diwanohkeun. Langka bumi dirobah MA loba dipaké. Sanajan loba panalungtikan geus dipigawé dina aplikasi katalitik, stabilitas termal jeung adsorption, loba bahan boga ongkos tinggi, jumlah doping low, urutan goréng jeung hese industrialisasi. Karya di handap ieu kudu dipigawé dina mangsa nu bakal datang: ngaoptimalkeun komposisi jeung struktur jarang bumi dirobah MA, pilih prosés luyu, Minuhan ngembangkeun fungsi; Ngadegkeun modél kontrol prosés dumasar kana prosés fungsional pikeun ngirangan biaya sareng ngawujudkeun produksi industri; Dina raraga pikeun maksimalkeun pungsi kaunggulan sumberdaya langka bumi Cina urang, urang kudu ngajajah mékanisme modifikasi MA jarang bumi, ngaronjatkeun téori jeung prosés Nyiapkeun jarang bumi dirobah MA.
Project Dana: Shaanxi Élmu jeung Téhnologi Project Inovasi Gemblengna (2011KTDZ01-04-01); Propinsi Shaanxi 2019 Proyék Panalungtikan Ilmiah Husus (19JK0490); 2020 proyék panalungtikan ilmiah khusus Huaqing College, Xi 'an Universitas Arsitéktur sareng Téknologi (20KY02)
Sumber: Rare Earth
waktos pos: Jun-15-2021