Inter ne-siliciozaj oksidoj, alumino-tero havas bonajn mekanikajn ecojn, altan temperaturreziston kaj korodreziston, dum mezopora alumino-tero (MA) havas alĝustigeblan porgrandecon, grandan specifan surfacareon, grandan porvolumenon kaj malaltan produktokoston, kio estas vaste uzata en katalizo, kontrolita medikamentliberigo, adsorbado kaj aliaj kampoj, kiel ekzemple fendado, hidrofendado kaj hidrodesulfurado de naftaj krudmaterialoj. Mikropora alumino-tero estas ofte uzata en la industrio, sed ĝi rekte influas la aktivecon de alumino-tero, la servodaŭron kaj selektivecon de katalizilo. Ekzemple, en la procezo de purigo de aŭtomobilaj ellasgasoj, la deponitaj poluaĵoj de motoroleaj aldonaĵoj formos kolaon, kiu kondukos al la blokado de katalizaj poroj, tiel reduktante la aktivecon de la katalizilo. Surfaktanto povas esti uzata por alĝustigi la strukturon de alumino-tera portanto por formi MA. Plibonigas ĝian katalizan agadon.
MA havas limigan efikon, kaj la aktivaj metaloj malaktiviĝas post alt-temperatura kalciniĝo. Krome, post alt-temperatura kalciniĝo, la mezopora strukturo kolapsas, la MA-skeleto estas en amorfa stato, kaj la surfaca acideco ne povas plenumi siajn postulojn en la kampo de funkciigo. Modifa traktado ofte necesas por plibonigi la katalizan aktivecon, mezopora strukturostabilecon, surfacan termikan stabilecon kaj surfacan acidecon de MA-materialoj. Oftaj modifaj grupoj inkluzivas metalajn heteroatomojn (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, ktp.) kaj metalajn oksidojn (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, ktp.) ŝarĝitajn sur la surfacon de MA aŭ dopitajn en la skeleton.
La speciala elektrona konfiguracio de rarateraj elementoj donas al ĝiaj kombinaĵoj specialajn optikajn, elektrajn kaj magnetajn ecojn, kaj estas uzata en katalizaj materialoj, fotoelektraj materialoj, adsorbaj materialoj kaj magnetaj materialoj. Rarateraj modifitaj mezoporaj materialoj povas ĝustigi acidajn (alkalajn) ecojn, pliigi oksigenan vakancon, kaj sintezi metalajn nanokristalajn katalizilojn kun unuforma disperso kaj stabila nanometra skalo. Taŭgaj poraj materialoj kaj raraj teroj povas plibonigi la surfacan disperson de metalaj nanokristaloj kaj la stabilecon kaj karbonan deponan reziston de kataliziloj. En ĉi tiu artikolo, raratera modifo kaj funkciigo de MA estos prezentitaj por plibonigi katalizan rendimenton, termikan stabilecon, oksigenan stokan kapaciton, specifan surfacareon kaj porstrukturon.
1 MA-preparo
1.1 preparado de alumino-terporta portanto
La preparmetodo de alumino-portatoro determinas ĝian porstrukturan distribuon, kaj ĝiaj komunaj preparmetodoj inkluzivas pseŭdo-boehmitan (PB) dehidratiĝan metodon kaj sol-ĝelan metodon. Pseŭdo-boehmiton (PB) unue proponis Calvet, kaj H+ antaŭenigis peptigon por akiri γ-AlOOH koloidan PB enhavantan intertavolan akvon, kiu estis kalcinita kaj dehidratigita je alta temperaturo por formi aluminon. Laŭ malsamaj krudmaterialoj, ĝi ofte estas dividita en precipitaĵan metodon, karbonigmetodon kaj alkoholaluminian hidrolizan metodon. La koloidan solveblecon de PB influas kristaleco, kaj ĝi estas optimumigita kun la pliiĝo de kristaleco, kaj ankaŭ influas funkciajn procezajn parametrojn.
PB estas kutime preparata per precipitaĵa metodo. Alkalo estas aldonita en aluminatan solvaĵon aŭ acido estas aldonita en aluminatan solvaĵon kaj precipitaĵita por akiri hidratigitan aluminon (alkala precipitaĵo), aŭ acido estas aldonita en aluminatan precipitaĵon por akiri aluminatan monohidraton, kiu poste estas lavita, sekigita kaj kalcinita por akiri PB. La precipitaĵa metodo estas facile uzebla kaj malmultekosta, ofte uzata en industria produktado, sed ĝi estas influata de multaj faktoroj (pH de la solvaĵo, koncentriĝo, temperaturo, ktp.). Kaj la kondiĉoj por akiri partiklon kun pli bona dispersebleco estas striktaj. En la karbiga metodo, Al(OH)3 estas akirita per la reakcio de CO2 kaj NaAlO2, kaj PB povas esti akirita post maljuniĝo. Ĉi tiu metodo havas la avantaĝojn de simpla funkciigo, alta produktokvalito, senpoluado kaj malalta kosto, kaj povas prepari aluminon kun alta kataliza aktiveco, bonega korodrezisto kaj alta specifa surfacareo kun malalta investo kaj alta rendimento. La aluminia alkoksida hidroliza metodo ofte estas uzata por prepari altpurecan PB. Aluminia alkoksido estas hidrolizita por formi aluminian oksidan monohidraton, kaj poste traktita por akiri altpurecan PB, kiu havas bonan kristalecon, unuforman partiklan grandecon, koncentritan porgrandecan distribuon kaj altan integrecon de sferaj partikloj. Tamen, la procezo estas kompleksa, kaj malfacilas reakiri ĝin pro la uzo de certaj toksaj organikaj solviloj.
Krome, neorganikaj saloj aŭ organikaj komponaĵoj de metaloj estas ofte uzataj por prepari alumino-terajn antaŭulojn per la sol-ĝela metodo, kaj pura akvo aŭ organikaj solviloj estas aldonitaj por prepari solvaĵojn por generi solvaĵo, kiu poste estas ĝeligita, sekigita kaj rostita. Nuntempe, la preparprocezo de alumino-teraĵo estas ankoraŭ plibonigita surbaze de la PB-dehidratiga metodo, kaj la karbiga metodo fariĝis la ĉefa metodo por industria alumino-teraĵproduktado pro ĝia ekonomio kaj media protekto. Alumino-teraĵo preparita per la sol-ĝela metodo altiris multan atenton pro sia pli unuforma pora grandecdistribuo, kio estas potenciala metodo, sed ĝi bezonas esti plibonigita por realigi industrian aplikon.
1.2 MA-preparo
Konvencia alumino-tero ne povas plenumi la funkciajn postulojn, do necesas prepari alt-efikecan MA. La sintezmetodoj kutime inkluzivas: nanofandadan metodon kun karbona muldilo kiel malmola ŝablono; Sintezo de SDA: Vaporiĝo-induktita mem-asemblea procezo (EISA) en la ĉeesto de molaj ŝablonoj kiel SDA kaj aliaj katjonaj, anjonaj aŭ nejonaj surfaktantoj.
1.2.1 EISA-procezo
La mola ŝablono estas uzata en acida stato, kio evitas la komplikan kaj tempopostulan procezon de la metodo de malmola membranado kaj povas realigi la kontinuan moduladon de aperturo. La preparado de MA per EISA altiris multan atenton pro ĝia facila havebleco kaj reproduktebleco. Diversaj mezoporaj strukturoj povas esti preparitaj. La porgrandeco de MA povas esti ĝustigita per ŝanĝo de la hidrofoba ĉenlongo de surfaktanto aŭ per ĝustigo de la molara proporcio de hidroliza katalizilo al aluminia antaŭulo en solvaĵo. Tial, EISA, ankaŭ konata kiel unupaŝa sintezo kaj modifa sol-ĝela metodo de alt-surfaca MA kaj ordigita mezopora alumino (OMA), estis aplikita al diversaj molaj ŝablonoj, kiel ekzemple P123, F127, trietanolamino (teo), ktp. EISA povas anstataŭigi la kun-asemblean procezon de organoaluminiaj antaŭuloj, kiel ekzemple aluminiaj alkoksidoj kaj surfaktant-ŝablonoj, tipe aluminia izopropoksido kaj P123, por provizi mezoporajn materialojn. La sukcesa disvolviĝo de la EISA-procezo postulas precizan ĝustigon de hidrolizo kaj kondensiĝa kinetiko por akiri stabilan solvaĵon kaj permesi la disvolviĝon de mezofazo formita de surfaktant-miceloj en solvaĵo.
En la EISA-procezo, la uzo de ne-akvaj solviloj (kiel etanolo) kaj organikaj kompleksaj agentoj povas efike malrapidigi la hidrolizon kaj kondensiĝan rapidecon de organoaluminiaj antaŭuloj kaj stimuli la mem-asembleon de OMA-materialoj, kiel Al(OR)3 kaj aluminio-izopropoksido. Tamen, en ne-akvaj volatilaj solviloj, surfaktant-ŝablonoj kutime perdas sian hidrofilecon/hidrofobecon. Krome, pro la prokrasto de hidrolizo kaj polikondensiĝo, la meza produkto havas hidrofoban grupon, kio malfaciligas la interagadon kun la surfaktant-ŝablono. Nur kiam la koncentriĝo de surfaktant kaj la grado de hidrolizo kaj polikondensiĝo de aluminio iom post iom pliiĝas dum la procezo de solventa vaporiĝo, povas okazi la mem-asembleo de ŝablono kaj aluminio. Tial, multaj parametroj, kiuj influas la vaporiĝajn kondiĉojn de solviloj kaj la hidrolizon kaj kondensiĝan reakcion de antaŭuloj, kiel temperaturo, relativa humideco, katalizilo, solventa vaporiĝa rapideco, ktp., influos la finan asemblean strukturon. Kiel montrite en fig. 1, OMA-materialoj kun alta termika stabileco kaj alta kataliza efikeco estis sintezitaj per solvoterma vaporiĝ-induktita mem-asembleo (SA-EISA). Solvoterma traktado antaŭenigis la kompletan hidrolizon de aluminiaj antaŭuloj por formi malgrand-grandajn aretajn aluminiajn hidroksilgrupojn, kio plibonigis la interagadon inter surfaktantoj kaj aluminio. Dudimensia seslatera mezofazo estis formita en la EISA-procezo kaj kalcinita je 400℃ por formi OMA-materialon. En la tradicia EISA-procezo, la vaporiĝprocezo estas akompanata de la hidrolizo de organoaluminia antaŭulo, do la vaporiĝkondiĉoj havas gravan influon sur la reakcio kaj la fina strukturo de OMA. La solvoterma traktadpaŝo antaŭenigas la kompletan hidrolizon de la aluminia antaŭulo kaj produktas parte densigitajn aretajn aluminiajn hidroksilgrupojn. OMA estas formita sub vasta gamo de vaporiĝkondiĉoj. Kompare kun MA preparita per la tradicia EISA-metodo, OMA preparita per la SA-EISA-metodo havas pli altan porvolumenon, pli bonan specifan surfacareon kaj pli bonan termikan stabilecon. Estonte, la EISA-metodo povas esti uzata por prepari ultra-grand-aperturan MA kun alta konverta indico kaj bonega selektiveco sen uzi alesan agenton.
Fig. 1 fludiagramo de SA-EISA metodo por sintezi OMA-materialojn
1.2.2 aliaj procezoj
Konvencia MA-preparado postulas precizan kontrolon de sintezaj parametroj por atingi klaran mezoporan strukturon, kaj la forigo de ŝablonmaterialoj ankaŭ estas malfacila, kio komplikas la sintezprocezon. Nuntempe, multaj literaturoj raportis la sintezon de MA kun malsamaj ŝablonoj. En la lastaj jaroj, la esplorado ĉefe fokusiĝis al la sintezo de MA kun glukozo, sakarozo kaj amelo kiel ŝablonoj per aluminio-izopropoksido en akva solvaĵo. La plej multaj el ĉi tiuj MA-materialoj estas sintezitaj el aluminio-nitrato, sulfato kaj alkoksido kiel aluminio-fontoj. MA CTAB ankaŭ povas esti akirita per rekta modifo de PB kiel aluminio-fonto. MA kun malsamaj strukturaj ecoj, ekzemple Al2O3)-1, Al2O3)-2 kaj al2o3, havas bonan termikan stabilecon. La aldono de surfaktanto ne ŝanĝas la enecan kristalan strukturon de PB, sed ŝanĝas la stakigan manieron de partikloj. Krome, la formado de Al2O3-3 estas formita per la adhero de nanopartikloj stabiligitaj per organika solvilo PEG aŭ agrego ĉirkaŭ PEG. Tamen, la pora grandecdistribuo de Al2O3-1 estas tre mallarĝa. Krome, paladio-bazitaj kataliziloj estis preparitaj kun sinteza MA kiel portanto. En metana bruligreakcio, la katalizilo subtenata de Al₂O₃-3 montris bonan katalizan efikecon.
Por la unua fojo, MA kun relative mallarĝa pora grandecdistribuo estis preparita uzante malmultekostan kaj aluminioriĉan nigran aluminian skorion ABD. La produktada procezo inkluzivas ekstraktan procezon je malalta temperaturo kaj normala premo. La solidaj partikloj restantaj en la ekstrakta procezo ne poluas la medion, kaj povas esti amasigitaj kun malalta risko aŭ reuzataj kiel plenigaĵo aŭ agregaĵo en betonaj aplikoj. La specifa surfaca areo de la sintezita MA estas 123~162 m²/g. La pora grandecdistribuo estas mallarĝa, la pinto-radiuso estas 5,3 nm, kaj la poreco estas 0,37 cm³/g. La materialo estas nano-granda kaj la kristala grandeco estas ĉirkaŭ 11 nm. Solidstata sintezo estas nova procezo por sintezi MA, kiu povas esti uzata por produkti radiokemian absorbilon por klinika uzo. Krudmaterialoj de aluminio-klorido, amonia karbonato kaj glukozo estas miksitaj en molara proporcio de 1: 1,5: 1,5, kaj MA estas sintezita per nova solidstata mekanokemia reakcio. Koncentrante 131I en termika bateria ekipaĵo, la totala rendimento de 131I post koncentriĝo estas 90%, kaj la akirita 131I[NaI] solvaĵo havas altan radioaktivan koncentriĝon (1,7 TBq/mL), tiel realigante la uzon de granddozaj 131I[NaI] kapsuloj por traktado de tiroida kancero.
Resumante, estonte, oni ankaŭ povos disvolvi malgrandajn molekulajn ŝablonojn por konstrui plurnivelajn ordigitajn porstrukturojn, efike adapti la strukturon, morfologion kaj surfacajn kemiajn ecojn de materialoj, kaj generi grandan surfacan areon kaj ordigitajn vermtruajn MA-ojn. Esploru malmultekostajn ŝablonojn kaj fontojn de aluminio, optimumigu la sintezprocezon, klarigu la sintezmekanismon kaj gvidu la procezon.
Modifmetodo de 2 MA
La metodoj por unuforme distribui aktivajn komponantojn sur MA-portanto inkluzivas impregnadon, surlokan sintezon, precipitaĵon, joninterŝanĝon, mekanikan miksadon kaj fandadon, inter kiuj la unuaj du estas la plej ofte uzataj.
2.1 surloka sinteza metodo
Grupoj uzataj en funkcia modifo estas aldonitaj dum la procezo de preparado de MA por modifi kaj stabiligi la skeletstrukturon de la materialo kaj plibonigi la katalizan funkciadon. La procezo estas montrita en Figuro 2. Liu kaj aliaj sintezis Ni/Mo-Al2O3 in situ kun P123 kiel ŝablono. Kaj Ni kaj Mo estis dispersigitaj en ordigitaj MA-kanaloj, sen detrui la mezoporan strukturon de MA, kaj la kataliza funkciado estis evidente plibonigita. Adoptante in-situ kreskometodon sur sintezita gama-al2o3 substrato, kompare kun γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 havas pli grandan BET-specifan surfacareon kaj porvolumenon, kaj havas bimodalan mezoporan strukturon kun mallarĝa porgrandeca distribuo. MnO2-Al2O3 havas rapidan adsorban rapidecon kaj altan efikecon por F-, kaj havas larĝan pH-aplikintervalon (pH=4~10), kio taŭgas por praktikaj industriaj aplikaĵkondiĉoj. La recikla funkciado de MnO2-Al2O3 estas pli bona ol tiu de γ-Al2O. Struktura stabileco bezonas esti plue optimumigita. Resume, la MA-modifitaj materialoj akiritaj per surloka sintezo havas bonan strukturan ordon, fortan interagadon inter grupoj kaj alumino-teraj portantoj, densan kombinaĵon, grandan materialan ŝarĝon, kaj ne facile kaŭzas la deĵetadon de aktivaj komponantoj en la kataliza reakcia procezo, kaj la kataliza agado estas signife plibonigita.
Fig. 2 Preparado de funkciigita MA per surloka sintezo
2.2 metodo de fekundigo
Mergante la preparitan MA en la modifitan grupon, kaj akirante la modifitan MA-materialon post traktado, por realigi la efikojn de katalizo, adsorbado kaj similaj. Cai kaj aliaj preparis MA el P123 per sol-ĝela metodo, kaj trempis ĝin en etanolo kaj tetraetilenpentamina solvaĵo por akiri amino-modifitan MA-materialon kun forta adsorba agado. Krome, Belkacemi kaj aliaj trempis ĝin en ZnCl2-solvaĵo per la sama procezo por akiri ordigitajn zink-dopitajn modifitajn MA-materialojn. La specifa surfaca areo kaj porvolumeno estas 394 m²/g kaj 0,55 cm³/g, respektive. Kompare kun la surloka sinteza metodo, la impregna metodo havas pli bonan elementan disperson, stabilan mezoporan strukturon kaj bonan adsorban agadon, sed la interaga forto inter la aktivaj komponantoj kaj la alumina portanto estas malforta, kaj la kataliza agado estas facile influata de eksteraj faktoroj.
3 funkcia progreso
La sintezo de raratera MA kun specialaj ecoj estas la evoluiga tendenco en la estonteco. Nuntempe ekzistas multaj sintezmetodoj. La procezaj parametroj influas la rendimenton de MA. La specifa surfacareo, porvolumeno kaj pordiametro de MA povas esti adaptitaj per ŝablonspeco kaj aluminio-antaŭula konsisto. La kalciniĝa temperaturo kaj polimera ŝablonkoncentriĝo influas la specifan surfacareon kaj porvolumenon de MA. Suzuki kaj Yamauchi trovis, ke la kalciniĝa temperaturo estis pliigita de 500℃ ĝis 900℃. La aperturo povas esti pliigita kaj la surfacareo povas esti reduktita. Krome, la raratera modiftraktado plibonigas la aktivecon, surfacan termikan stabilecon, strukturan stabilecon kaj surfacan acidecon de MA-materialoj en la kataliza procezo, kaj kontentigas la evoluon de MA-funkciigo.
3.1 Senfluorinacia Adsorbanto
La fluoro en trinkakvo en Ĉinio estas grave damaĝa. Krome, la pliiĝo de fluora enhavo en industria zinka sulfata solvaĵo kondukos al korodo de la elektroda plato, difektiĝo de la labormedio, malpliiĝo de la kvalito de elektra zinko kaj malpliiĝo de la kvanto de reciklita akvo en la acidprodukta sistemo kaj elektroliza procezo de fluidigita lita forno rostanta fumgason. Nuntempe, la adsorba metodo estas la plej alloga inter la komunaj metodoj de malseka senfluorigo. Tamen, ekzistas kelkaj mankoj, kiel malbona adsorba kapacito, mallarĝa disponebla pH-intervalo, sekundara poluado kaj tiel plu. Aktivigita karbono, amorfa alumino, aktivigita alumino kaj aliaj adsorbantoj estis uzataj por defluorigi akvon, sed la kosto de adsorbantoj estas alta, kaj la adsorba kapacito de F-en neŭtrala solvaĵo aŭ alta koncentriĝo estas malalta. Aktivigita alumino fariĝis la plej vaste studita adsorbanto por fluorida forigo pro ĝia alta afineco kaj selektiveco al fluorido ĉe neŭtrala pH-valoro, sed ĝi estas limigita de la malbona adsorba kapacito de fluorido, kaj nur ĉe pH <6 ĝi povas havi bonan fluoridan adsorban rendimenton. MA altiris vastan atenton en media polua kontrolo pro ĝia granda specifa surfacareo, unika pora grandecefiko, acido-baza rendimento, termika kaj mekanika stabileco. Kundu kaj aliaj preparis MA kun maksimuma fluora adsorba kapacito de 62.5 mg/g. La fluora adsorba kapacito de MA estas multe influita de ĝiaj strukturaj karakterizaĵoj, kiel specifa surfacareo, surfacaj funkciaj grupoj, pora grandeco kaj totala pora grandeco. Alĝustigo de strukturo kaj rendimento de MA estas grava maniero plibonigi ĝian adsorban rendimenton.
Pro la malmola acido de La kaj la malmola bazeco de fluoro, ekzistas forta afineco inter La kaj fluoraj jonoj. En la lastaj jaroj, kelkaj studoj trovis, ke La kiel modifilo povas plibonigi la adsorban kapaciton de fluorido. Tamen, pro la malalta struktura stabileco de rarateraj adsorbantoj, pli da raraj teroj estas lesivitaj en la solvaĵon, rezultante en sekundara akvopoluado kaj damaĝo al homa sano. Aliflanke, alta koncentriĝo de aluminio en akva medio estas unu el la venenoj por homa sano. Tial necesas prepari specon de kompozita adsorbanto kun bona stabileco kaj sen lesivado aŭ malpli da lesivado de aliaj elementoj en la fluora forigprocezo. MA modifita per La kaj Ce estis preparita per la impregna metodo (La/MA kaj Ce/MA). Raraj teraj oksidoj estis sukcese ŝarĝitaj sur MA-surfacon por la unua fojo, kiu havis pli altan defluorinan efikecon. La ĉefaj mekanismoj de fluoroforigo estas elektrostatika adsorbado kaj kemia adsorbado, la elektrona altiro de surfaca pozitiva ŝargo kaj la ligando-interŝanĝa reakcio kombiniĝas kun surfaca hidroksilo, la hidroksila funkcia grupo sur la adsorba surfaco generas hidrogenan ligon kun F⁻, la modifo de La kaj Ce plibonigas la adsorban kapaciton de fluoro, La/MA enhavas pli da hidroksilaj adsorbaj lokoj, kaj la adsorba kapacito de F estas en la ordo de La/MA>Ce/MA>MA. Kun la pliiĝo de la komenca koncentriĝo, la adsorba kapacito de fluoro pliiĝas. La adsorba efiko estas plej bona kiam pH estas 5~9, kaj la adsorba procezo de fluoro konformas al la izoterma adsorba modelo de Langmuir. Krome, la malpuraĵoj de sulfataj jonoj en alumino-tero ankaŭ povas signife influi la kvaliton de specimenoj. Kvankam la rilata esplorado pri rara-tera modifita alumino-tero jam estis efektivigita, plejparto de la esplorado fokusiĝas al la procezo de adsorbilo, kiun malfacilas uzi industrie. Estonte, ni povos studi la disociiĝan mekanismon de fluoraj kompleksoj en zinka sulfata solvaĵo kaj la migradajn karakterizaĵojn de fluoraj jonoj, akiri efikan, malaltkostan kaj renovigeblan fluorajn jonan adsorbilon por defluorigi zinkan sulfatan solvaĵon en zinka hidrometalurgia sistemo, kaj establi procesregan modelon por trakti altfluoran solvaĵon bazitan sur rara-tera MA nanoadsorbilo.
3.2 Katalizilo
3.2.1 Seka reformado de metano
Rara tero povas ĝustigi la acidecon (bazecon) de poraj materialoj, pliigi oksigenan vakancon, kaj sintezi katalizilojn kun unuforma disperso, nanometra skalo kaj stabileco. Ĝi ofte estas uzata por subteni noblajn metalojn kaj transirmetalojn por katalizi la metanigon de CO2. Nuntempe, raraj teroj modifitaj mezoporaj materialoj evoluas al metana seka reformado (MDR), fotokataliza degradiĝo de VOC-oj kaj purigo de vostgasoj. Kompare kun noblaj metaloj (kiel Pd, Ru, Rh, ktp.) kaj aliaj transirmetaloj (kiel Co, Fe, ktp.), Ni/Al2O3 katalizilo estas vaste uzata pro sia pli alta kataliza aktiveco kaj selektiveco, alta stabileco kaj malalta kosto por metano. Tamen, la sintrado kaj karbona deponado de Ni-nanopartikloj sur la surfaco de Ni/Al2O3 kondukas al rapida malaktivigo de la katalizilo. Tial necesas aldoni akcelilon, modifi la katalizilan portanton kaj plibonigi la preparan vojon por plibonigi la katalizan aktivecon, stabilecon kaj brulreziston. Ĝenerale, rarateraj oksidoj povas esti uzataj kiel strukturaj kaj elektronikaj promociiloj en heterogenaj kataliziloj, kaj CeO2 plibonigas la disperson de Ni kaj ŝanĝas la ecojn de metala Ni per forta metala subtena interago.
MA estas vaste uzata por plibonigi la disperson de metaloj kaj provizi retenon por aktivaj metaloj por malhelpi ilian aglomeradon. La2O3 kun alta oksigena stoka kapacito plibonigas la karbonan reziston en la konverta procezo, kaj La2O3 antaŭenigas la disperson de Co sur mezopora alumino-tero, kiu havas altan reforman agadon kaj rezistecon. La La2O3-reklamanto pliigas la MDR-agadon de Co/MA-katalizilo, kaj Co3O4 kaj CoAl2O4-fazoj formiĝas sur la katalizila surfaco. Tamen, la tre dispersita La2O3 havas malgrandajn grajnojn de 8nm~10nm. En la MDR-procezo, la surloka interagado inter La2O3 kaj CO2 formis La2O2CO3-mezofazon, kiu induktis la efikan eliminon de CxHy sur la katalizila surfaco. La2O3 antaŭenigas hidrogenan redukton provizante pli altan elektronan densecon kaj pliigante oksigenan vakancon en 10%Co/MA. La aldono de La2O3 reduktas la ŝajnan aktivigan energion de CH4-konsumado. Tial, la konverta indico de CH4 pliiĝis al 93,7% je 1073K K. La aldono de La2O3 plibonigis la katalizan aktivecon, antaŭenigis la redukton de H2, pliigis la nombron de Co0 aktivaj lokoj, produktis malpli da deponita karbono kaj pliigis la oksigenan vakancon al 73,3%.
Ce kaj Pr estis subtenataj sur Ni/Al₂O₃ katalizilo per egalvolumena impregnada metodo en Li Xiaofeng. Post aldono de Ce kaj Pr, la selektiveco al H₂ pliiĝis kaj la selektiveco al CO malpliiĝis. La MDR modifita per Pr havis bonegan katalizan kapablon, kaj la selektiveco al H₂ pliiĝis de 64,5% al 75,6%, dum la selektiveco al CO malpliiĝis de 31,4%. Peng Shujing et al. uzis sol-ĝelan metodon. Ce-modifita MA estis preparita kun aluminio izopropoksido, izopropanola solvilo kaj ceria nitrato heksahidrato. La specifa surfacareo de la produkto iomete pliiĝis. La aldono de Ce reduktis la agregon de bastonformaj nanopartikloj sur la MA-surfaco. Kelkaj hidroksilaj grupoj sur la surfaco de γ-Al₂O₃ estis baze kovritaj de Ce-komponaĵoj. La termika stabileco de MA pliboniĝis, kaj neniu kristala faztransformo okazis post kalciniĝo je 1000℃ dum 10 horoj. Wang Baowei et al. preparita MA-materialo CeO2-Al2O4 per kunprecipitada metodo. CeO2 kun kubaj etaj grajnoj estis unuforme dispersita en alumino. Post subtenado de Co kaj Mo sur CeO2-Al2O4, la interago inter alumino kaj la aktivaj komponantoj Co kaj Mo estis efike inhibiciita de CEO2.
La rarateraj promociiloj (La, Ce, y kaj Sm) estas kombinitaj kun Co/MA katalizilo por MDR, kaj la procezo estas montrita en fig. 3. La rarateraj promociiloj povas plibonigi la disperson de Co sur MA-portanto kaj inhibicii la aglomeradon de Co-partikloj. Ju pli malgranda la partikla grandeco, des pli forta la Co-MA-interagado, des pli forta la kataliza kaj sinteriga kapablo en YCo/MA-katalizilo, kaj la pozitivaj efikoj de pluraj promociiloj sur MDR-aktiveco kaj karbona deponado. Fig. 4 estas HRTEM-bildo post MDR-traktado je 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 dum 8 horoj. Co-partikloj ekzistas en la formo de nigraj punktoj, dum MA-portantoj ekzistas en la formo de griza koloro, kiu dependas de la diferenco de elektrona denseco. En HRTEM-bildo kun 10% Co/MA (fig. 4b), oni observas aglomeraĵon de Co-metalaj partikloj sur Ma-portantoj. La aldono de raratera promociilo reduktas Co-partiklojn al 11.0nm~12.5nm. YCo/MA havas fortan Co-MA-interagadon, kaj ĝia sinteriga agado estas pli bona ol aliaj kataliziloj. Krome, kiel montrite en figuroj 4b ĝis 4f, kavaj karbonaj nanodratoj (CNF) estas produktitaj sur la kataliziloj, kiuj restas en kontakto kun la gasfluo kaj malhelpas la malaktivigon de la katalizilo.
Fig. 3 Efiko de aldono de rara tero sur fizikajn kaj kemiajn ecojn kaj MDR-katalizan agadon de Co/MA-katalizilo
3.2.2 Deoksidiga katalizilo
Fe2O3/Mezo-CeAl, Ce-dopita Fe-bazita deoksidiga katalizilo, estis preparita per oksidiga dehidratigo de 1-buteno kun CO2 kiel mola oksidanto, kaj estis uzita en la sintezo de 1,3-butadieno (BD). Ce estis tre disigita en alumina matrico, kaj Fe2O3/mezo estis tre disigita. Fe2O3/Mezo-CeAl-100 katalizilo ne nur havas tre disigitajn ferspeciojn kaj bonajn strukturajn ecojn, sed ankaŭ havas bonan oksigenan stokan kapaciton, do ĝi havas bonan adsorban kaj aktivigan kapaciton de CO2. Kiel montrite en Figuro 5, TEM-bildoj montras, ke Fe2O3/Mezo-CeAl-100 estas regula. Ĝi montras, ke la vermo-simila kanala strukturo de MesoCeAl-100 estas loza kaj pora, kio utilas por la disperso de aktivaj ingrediencoj, dum tre disigita Ce estas sukcese dopita en alumina matrico. La tegaĵa materialo el nobla metalo katalizilo, kiu plenumas la ultramalaltan emisian normon de motorveturiloj, evoluigis porstrukturon, bonan hidroterman stabilecon kaj grandan oksigenan stokan kapaciton.
3.2.3 Katalizilo por Veturiloj
Pd-Rh-subtenataj kvaternaraj aluminio-bazitaj rarateraj kompleksoj AlCeZrTiOx kaj AlLaZrTiOx por akiri aŭtomobilajn katalizilajn tegaĵmaterialojn. Mezopora aluminio-bazita rarateraj kompleksoj Pd-Rh/ALC povas esti sukcese uzata kiel katalizilo por purigo de CNG-veturila degaso kun bona daŭreco, kaj la konverta efikeco de CH4, la ĉefa komponanto de CNG-veturila degaso, estas tiel alta kiel 97.8%. Oni adoptis hidrotermalan unupaŝan metodon por prepari tiun rarateran ma kompozitan materialon por realigi mem-asembleon. Ordigitaj mezoporaj antaŭuloj kun metastabila stato kaj alta agrego estis sintezitaj, kaj la sintezo de RE-Al konformis al la modelo de "komponaĵa kreskunuo", tiel realigante la purigon de aŭtomobila degaso-post-muntita tridirekta kataliztransformilo.
Fig. 4 HRTEM-bildoj de ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) kaj SmCo/MA(f)
Fig. 5 TEM-bildo (A) kaj EDS-elementa diagramo (b,c) de Fe2O3/Mezo-CeAl-100
3.3 luma agado
Elektronoj de rarateraj elementoj facile ekscitiĝas por transiri inter malsamaj energiniveloj kaj elsendi lumon. Rarateraj jonoj ofte estas uzataj kiel aktivigiloj por prepari lumineskajn materialojn. Rarateraj jonoj povas esti ŝarĝitaj sur la surfacon de kavaj mikrosferoj el aluminiofosfato per kunprecipitada metodo kaj jona interŝanĝa metodo, kaj lumineskaj materialoj AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) povas esti preparitaj. La lumineska ondolongo estas en la proksima ultraviola regiono. MA estas transformita en maldikajn filmojn pro sia inercio, malalta dielektrika konstanto kaj malalta konduktiveco, kio igas ĝin aplikebla al elektraj kaj optikaj aparatoj, maldikaj filmoj, bariloj, sensiloj, ktp. Ĝi ankaŭ povas esti uzata por sensaj respondaj unu-dimensiaj fotonaj kristaloj, energigenerado kaj kontraŭreflektaj tegaĵoj. Ĉi tiuj aparatoj estas staplitaj filmoj kun difinita optika vojlongo, do necesas kontroli refraktan indicon kaj dikecon. Nuntempe, titana dioksido kaj zirkonia oksido kun alta refrakta indico kaj silicia dioksido kun malalta refrakta indico ofte estas uzataj por desegni kaj konstrui tiajn aparatojn. La havebla gamo de materialoj kun malsamaj surfacaj kemiaj ecoj estas plivastigita, kio ebligas la dezajnon de progresintaj fotonsensiloj. La enkonduko de MA kaj oksihidroksidaj filmoj en la dezajno de optikaj aparatoj montras grandan potencialon, ĉar la refrakta indico similas al tiu de silicia dioksido. Sed la kemiaj ecoj estas malsamaj.
3.4 termika stabileco
Kun la plialtiĝo de temperaturo, sintrado grave influas la uzefikon de MA-katalizilo, kaj la specifa surfacareo malpliiĝas kaj γ-Al2O3 en la kristala fazo transformiĝas en δ kaj θ al χ fazojn. Rarateraj materialoj havas bonan kemian stabilecon kaj termikan stabilecon, altan adaptiĝemon, kaj facile haveblajn kaj malmultekostajn krudmaterialojn. La aldono de rarateraj elementoj povas plibonigi la termikan stabilecon, altan temperaturoksidiĝan reziston kaj mekanikajn ecojn de la portanto, kaj ĝustigi la surfacan acidecon de la portanto. La kaj Ce estas la plej ofte uzataj kaj studitaj modifaj elementoj. Lu Weiguang kaj aliaj trovis, ke la aldono de rarateraj elementoj efike malhelpis la amasan difuzon de alumino-teraj partikloj, La kaj Ce protektis la hidroksilajn grupojn sur la surfaco de alumino, inhibis sintradon kaj faztransformon, kaj reduktis la damaĝon de alta temperaturo al mezopora strukturo. La preparita alumino ankoraŭ havas altan specifan surfacareon kaj porvolumenon. Tamen, tro multe aŭ tro malmulte da rarateraj elementoj reduktos la termikan stabilecon de alumino. Li Yanqiu kaj aliaj. aldonis 5% da La2O3 al γ-Al2O3, kio plibonigis la termikan stabilecon kaj pliigis la porvolumenon kaj specifan surfacareon de la alumino-ter-portanto. Kiel videblas el Figuro 6, La2O3 aldonita al γ-Al2O3 plibonigas la termikan stabilecon de raratera kompozita portanto.
En la procezo de dopado de nanofibraj partikloj per La al MA, la BET-surfaca areo kaj porvolumeno de MA-La estas pli altaj ol tiuj de MA kiam la varmotraktado-temperaturo pliiĝas, kaj dopado per La havas evidentan malrapidigan efikon sur sintrado je alta temperaturo. Kiel montrite en figuro 7, kun la pliiĝo de temperaturo, La inhibas la reagon de grenokresko kaj faztransformo, dum figuroj 7a kaj 7c montras la amasiĝon de nanofibraj partikloj. En figuro 7b, la diametro de grandaj partikloj produktitaj per kalciniĝo je 1200℃ estas ĉirkaŭ 100nm. Ĝi markas la signifan sintradon de MA. Krome, kompare kun MA-1200, MA-La-1200 ne agregiĝas post varmotraktado. Kun la aldono de La, nanofibraj partikloj havas pli bonan sintran kapablon. Eĉ je pli alta kalciniĝo-temperaturo, dopita La estas ankoraŭ tre disigita sur la MA-surfaco. La-modifita MA povas esti uzata kiel portanto de Pd-katalizilo en C3H8-oksidiga reakcio.
Fig. 6 Struktura modelo de sinteriga alumino-tero kun kaj sen raraj teraj elementoj
Fig. 7 TEM-bildoj de MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) kaj MA-La-1200 (d)
4 Konkludo
Estas prezentita la progreso en la preparado kaj funkcia apliko de rarateraj MA-materialoj modifitaj. Rarateraj MA-modifitaj estas vaste uzataj. Kvankam multe da esplorado estis farita pri kataliza apliko, termika stabileco kaj adsorbado, multaj materialoj havas altan koston, malaltan dopan kvanton, malbonan ordon kaj malfacile industriigeblajn. La jenaj laboroj devas esti faritaj en la estonteco: optimumigi la konsiston kaj strukturon de rarateraj MA-modifitaj, elekti la taŭgan procezon, plenumi la funkcian disvolviĝon; Establi procesregan modelon bazitan sur funkcia procezo por redukti kostojn kaj realigi industrian produktadon; Por maksimumigi la avantaĝojn de la rarateraj resursoj de Ĉinio, ni devus esplori la mekanismon de rarateraj MA-modifoj, plibonigi la teorion kaj procezon de preparado de rarateraj MA-modifitaj.
Fondusprojekto: Ŝanŝjia Ĝenerala Scienca kaj Teknologia Noviga Projekto (2011KTDZ01-04-01); Ŝanŝjia Provinco Speciala Scienca Esplorprojekto 2019 (19JK0490); 2020 speciala scienca esplorprojekto de Huaqing Kolegio, Ŝjiana Universitato de Arkitekturo kaj Teknologio (20KY02)
Fonto: Rara Tero
Afiŝtempo: Jul-04-2022