Silis däl oksidleriň arasynda alýumina gowy mehaniki häsiýetlere, ýokary temperatura garşylyga we poslama garşylyga eýe, mezoporoz alýumini (MA) sazlanyp bilinýän gözenegiň ululygyna, uly aýratyn meýdany, uly gözenegiň göwrümi we katalizde giňden ulanylýan pes önümçilik bahasy bar, gözegçilik edilýän neşe serişdeleriniň goýberilmegi, adsorbsiýa we nebit çig malynyň ýarylmagy, gidrokrackirlenmegi we gidrodulfurizasiýasy ýaly beýleki ugurlar. Mikroply alumina senagatda köplenç ulanylýar, ýöne ol alýuminiň işine, katalizatoryň hyzmat ediş möhletine we saýlanyşyna gönüden-göni täsir eder.Mysal üçin, awtoulag tükeniksizligini arassalamak prosesinde, hereketlendirijiniň ýag goşundylaryndan goýlan hapalaýjy maddalar koks emele getirer, bu bolsa katalizator gözenekleriniň petiklenmegine getirer we şeýlelik bilen katalizatoryň işjeňligini peselder.MA emele getirmek üçin alýumin göterijiniň gurluşyny sazlamak üçin Surfaktant ulanylyp bilner. Katalitik öndürijiligini gowulandyryň.
MA çäklendiriji täsir edýär we ýokary temperatura kalsinasiýasyndan soň işjeň metallar ýapylýar.Mundan başga-da, ýokary temperaturaly kalsinasiýadan soň mezopor gurluşy ýykylýar, MA skeleti amorf ýagdaýdadyr we ýerüsti kislotasy işleýiş pudagyndaky talaplaryny kanagatlandyryp bilmez.Katalitiki işjeňligi, mezopor gurluşyň durnuklylygyny, ýerüsti ýylylyk durnuklylygyny we MA materiallarynyň ýerüsti kislotasyny gowulandyrmak üçin modifikasiýa bejergisi zerurdyr. Adaty modifikasiýa toparlaryna metal heteroatomlar (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr we ş.m.) girýär. ) we metal oksidleri (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7 we ş.m.) MA-nyň üstüne ýüklenen ýa-da skelete atylan.
Seýrek toprak elementleriniň ýörite elektron konfigurasiýasy birleşmeleri ýörite optiki, elektrik we magnit häsiýetlerine eýe edýär we katalitik materiallarda, fotoelektrik materiallarynda, adsorbsion materiallarynda we magnit materiallarynda ulanylýar.Seýrek üýtgedilen mezoporoz materiallar kislotanyň (aşgar) häsiýetini sazlap, kislorod boşlugyny ýokarlandyryp we birmeňzeş dispersiýa we durnukly nanometr şkalasy bilen metal nanokristally katalizatory sintez edip biler. Degişli gözenekli materiallar we seýrek topraklar metal nanokristallaryň ýerüsti ýaýramagyny we durnuklylygy we uglerodyň çökmegini gowulaşdyryp biler. katalizatorlaryň garşylygy.Bu kagyzda katalitik öndürijiligini, ýylylyk durnuklylygyny, kislorod saklaýyş kuwwatyny, belli bir ýer meýdany we gözenek gurluşyny gowulandyrmak üçin seýrek ýer üýtgemegi we MA-nyň işlemegi giriziler.
1 MA taýýarlyk
1.1 uçurym göterijini taýýarlamak
Alýumin göterijiniň taýýarlaýyş usuly gözenek gurluşynyň paýlanyşyny kesgitleýär we umumy taýýarlyk usullaryna pseudo-boehmite (PB) suwsuzlandyryş usuly we sol-gel usuly girýär.Pseudoboehmite (PB) ilkinji gezek Kalwet tarapyndan teklip edildi we H + alýumini emele getirmek üçin ýokary temperaturada kalsinlenen we suwsuzlandyrylan interlay suwy bolan γ-AlOOH kolloid PB almak üçin peptizasiýany öňe sürdi.Dürli çig mallara görä, köplenç ýagyş usulyna, karbonlaşdyrma usulyna we alkogoluminium gidroliz usulyna bölünýär. PB-iň kolloid erginligi kristallyga täsir edýär we kristallygyň ýokarlanmagy bilen optimallaşdyrylýar we iş prosesiniň parametrleri hem täsir edýär.
PB adatça ýagyş usuly bilen taýýarlanýar.Alkuminiý erginine ýa-da kislota alýumin erginine goşulýar we gidrirlenen alýumini (aşgar ýagyşy) almak üçin çökdürilýär, ýa-da alýumin monohidratyny almak üçin alýumin ýagyşyna kislota goşulýar, soň bolsa ýuwulýar, guradylýar we PB almak üçin hasaplanýar.Ygalyň usuly işlemek aňsat we gymmaty pes, bu köplenç senagat önümçiliginde ulanylýar, ýöne köp faktorlara täsir edýär (ergin pH, konsentrasiýa, temperatura we ş.m.). Has gowy ýaýramagy bilen bölejikleri almak üçin bu şert gaty berk.Karbonlaşdyrma usulynda, CO2and NaAlO2 we PB reaksiýasy bilen alnan Al (OH) 3is, garrandan soň alyp bolýar.Bu usul ýönekeý işlemegiň, önümiň ýokary hiliniň, hapalanmazlygyň we arzan bahanyň artykmaçlyklaryna eýedir we ýokary katalitik işjeňligi, ajaýyp poslama garşylygy we pes maýa goýumlary we ýokary girdejili ýokary ýerüsti meýdany bilen alumini taýýarlap biler. Alýumin alkoksid gidroliz usuly köplenç ulanylýar ýokary arassalykly PB taýýarlamak.Alýumin alkoksid alýumin oksidi monohidraty emele getirmek üçin gidrolizlenýär we soňra gowy kristallylygy, birmeňzeş bölejik ölçegi, gözenegiň ululygynyň paýlanyşy we sferik bölejikleriň ýokary bitewiligi bolan ýokary arassalygy almak üçin bejerilýär.Şeýle-de bolsa, bu proses çylşyrymly we käbir zäherli organiki erginleri ulanmak sebäpli dikeltmek kyn.
Mundan başga-da, alýumini prekursorlaryny sol-gel usuly bilen taýýarlamak üçin organiki däl duzlar ýa-da metallaryň organiki birleşmeleri ulanylýar we sol öndürmek üçin çözgütleri taýýarlamak üçin arassa suw ýa-da organiki erginler goşulýar, soň bolsa jellenýär, guradylýar we gowrulýar.Häzirki wagtda alýumini taýýarlamak prosesi PB suwsuzlandyryş usuly esasynda kämilleşdirilýär we karbonlaşdyrma usuly ykdysadyýeti we daşky gurşawy goramak sebäpli senagat alýumini öndürmegiň esasy usulyna öwrüldi. Sol-gel usuly bilen taýýarlanan Alýumin köp adamy özüne çekdi potensial usul bolan gözenegiň ululygynyň birmeňzeş paýlanmagy sebäpli, ýöne senagat taýdan ulanylmagy üçin kämilleşdirilmeli.
1.2 MA taýýarlyk
Adaty alýumina funksional talaplary kanagatlandyryp bilmeýär, şonuň üçin ýokary öndürijilikli MA taýýarlamaly.Sintez usullary adatça öz içine alýar: gaty şablon ýaly uglerod galyply nano guýma usuly;SDA sintezi: SDA we beýleki kationiki, anion ýa-da nonion däl surfaktantlar ýaly ýumşak şablonlaryň barlygynda bugarmak bilen öz-özüňi ýygnamak prosesi (EISA).
1.2.1 EISA prosesi
Softumşak şablon gaty membranaly usulyň çylşyrymly we köp wagt talap edýän prosesinden gaça durýan we aperturanyň üznüksiz modulýasiýasyny amala aşyryp bilýän kislotaly ýagdaýda ulanylýar.MA-nyň EISA tarapyndan taýýarlanmagy, aňsatlygy we köpelmegi sebäpli köpleriň ünsüni özüne çekdi.Dürli mezoporoz gurluşlar taýýarlanyp bilner.MA-nyň gözenek ululygy, sýrfaktantyň gidrofob zynjyrynyň uzynlygyny üýtgetmek ýa-da gidroliz katalizatorynyň ergininde alýumin prekursoryna bolan mukdaryny sazlamak arkaly sazlanyp bilner. Şonuň üçin EISA, bir basgançakly sintez we beýik ýeriň sol-gel usuly hökmünde hem tanalýar. MA meýdany we sargyt edilen mezoporoz alýumin (OMA), P123, F127, trietanolamin (çaý) we ş.m. ýaly dürli ýumşak şablonlara ulanyldy EISA alýumin alkoksidler we surfaktant şablonlar ýaly organoalýumin prekursorlarynyň bilelikde ýygnamak işini çalşyp biler. , adatça alýumin izopropoksid we P123, mezoporoz materiallar bilen üpjün etmek üçin. EISA prosesiniň üstünlikli ösmegi, durnukly sol almak we solda surfaktant mikreller tarapyndan emele gelen mezofazanyň ösmegine ýol açmak üçin gidroliz we kondensasiýa kinetikasynyň takyk sazlanmagyny talap edýär.
EISA prosesinde suwly erginleri (etanol ýaly) we organiki çylşyrymly serişdeleri ulanmak organoalýumin prekursorlarynyň gidrolizini we kondensasiýa tizligini netijeli haýalladyp biler we Al (OR) 3and ýaly OMA materiallarynyň öz-özüni ýygnamagyna itergi berip biler. alýumin izopropoksid.Şeýle-de bolsa, suwsuz üýtgäp durýan erginlerde, surfaktant şablonlar adatça gidrofilligini / gidrofobiýasyny ýitirýärler.Mundan başga-da, gidroliziň we polikondensasiýanyň gijikmegi sebäpli aralyk önümiň gidrofob topary bar, bu bolsa surfaktant şablon bilen täsirleşmegi kynlaşdyrýar.Diňe erginli bugarmak prosesinde sýrfaktantyň konsentrasiýasy we gidroliz derejesi we alýuminiň polikondensasiýa derejesi kem-kemden ýokarlananda şablon bilen alýuminiň öz-özüni ýygnamagy bolup biler.Şonuň üçin, erginleriň bugarmak şertlerine we temperatura, otnositel çyglylyk, katalizator, çözüjiniň bugarmak derejesi we ş.m. ýaly gidroliz we prekursorlaryň kondensasiýa reaksiýasyna täsir edýän köp parametrler soňky gurnama gurluşyna täsir eder.Injirde görkezilişi ýaly.1, ýokary ýylylyk durnuklylygy we ýokary katalitik öndürijiligi bolan OMA materiallary, solwotermiki kömekçi bugarmak bilen örtülen öz-özüni ýygnamak (SA-EISA) bilen sintez edildi.solwotermiki bejergisi, alýumin prekursorlarynyň doly gidrolizine kömek edip, ownuk ululykdaky klaster alýumin gidroksil toparlaryny emele getirdi, bu bolsa surfaktantlar bilen alýuminiň özara täsirini güýçlendirdi. Iki ölçegli altyburçly mezofaza EISA prosesinde emele geldi we OMA materialyny emele getirmek üçin 400 at hasaplandy.Adaty EISA prosesinde bugarmak prosesi organoalýumin prekursorynyň gidrolizi bilen bilelikde bolýar, şonuň üçin bugarmak şertleri OMA-nyň reaksiýasyna we soňky gurluşyna möhüm täsir edýär.Solwotermiki bejeriş ädimi alýumin prekursorynyň doly gidrolizine kömek edýär we bölekleýin kondensirlenen klasterli alýumin gidroksil toparlaryny öndürýär. OMA bugarmagyň köp şertlerinde emele gelýär.Adaty EISA usuly bilen taýýarlanan MA bilen deňeşdirilende, SA-EISA usuly bilen taýýarlanan OMA gözenegiň göwrümine, has gowy ýer meýdanyna we ýylylyk durnuklylygyna eýe.Geljekde EISA usuly ýokary öwrüliş tizligi we reaming agentini ulanman ajaýyp saýlama ululygy bolan ultra-uly apertura MA taýýarlamak üçin ulanylyp bilner.
OMA materiallaryny sintezlemek üçin SA-EISA usulynyň 1-nji diagrammasy
1.2.2 beýleki amallar
Adaty MA taýýarlygy, anyk mezopor gurluşyna ýetmek üçin sintez parametrlerine takyk gözegçilik etmegi talap edýär we sintez prosesini kynlaşdyrýan şablon materiallaryny aýyrmak hem kyn.Häzirki wagtda köp edebiýat MA-nyň dürli şablonlar bilen sintezini habar berdi.Soňky ýyllarda gözleg, esasan, suwly erginde alýumin izopropoksidiň şablonlary hökmünde MA-nyň glýukoza, sukroz we krahmal bilen sintezine gönükdirildi. Bu MA materiallarynyň köpüsi alýumin nitratdan, sulfatdan we alkoksidden alýumin çeşmesi hökmünde sintez edilýär.MA CTAB, PB-ni alýumin çeşmesi hökmünde gönüden-göni üýtgetmek arkaly hem alynýar.Dürli gurluş aýratynlyklary bolan MA, ýagny Al2O3) -1, Al2O3) -2 we al2o3And gowy termiki durnuklylyga eýe.Surfaktantyň goşulmagy, PB-iň mahsus kristal gurluşyny üýtgetmeýär, ýöne bölejikleriň saklanyş tertibini üýtgedýär.Mundan başga-da, Al2O3-3-iň emele gelmegi, organiki çözüji PEG ýa-da PEG töwereginde jemlenýän nanopartikullaryň ýelmeşmegi netijesinde emele gelýär.Şeýle-de bolsa, Al2O3-1 gözenegiň ululygy gaty dar.Mundan başga-da, palladim esasly katalizatorlar sintetik MA bilen daşaýjy hökmünde taýýarlandy. Metanyň ýanmak reaksiýasynda Al2O3-3 tarapyndan goldanýan katalizator gowy katalitik öndürijiligini görkezdi.
Ilkinji gezek deňeşdirip alanyňda dar gözenek ululygy bolan MA arzan we alýumin baý alýumin gara şlak ABD ulanyp taýýarlandy.Önümçilik prosesi pes temperaturada we adaty basyşda gazyp almak prosesini öz içine alýar.Gazyp almak prosesinde galan gaty bölejikler daşky gurşawy hapalamaz we pes töwekgelçilik bilen ýygnalyp ýa-da anyk ulanylanda doldurgyç ýa-da agregat hökmünde gaýtadan ulanylyp bilner.Sintezlenen MA-nyň aýratyn ýer meýdany 123 ~ 162m2 / g, gözenegiň ululygy dar, iň ýokary radiusy 5,3nm, gözenek 0,37 sm3 / g.Material nano ululykda we kristalyň ululygy takmynan 11nm.Gaty ýagdaý sintezi, kliniki taýdan ulanmak üçin radiokimiki sorujy öndürmek üçin ulanylyp bilinýän MA-ny sintez etmek üçin täze bir prosesdir.Alýumin hlorid, ammiak karbonat we glýukoza çig mallary 1: 1.5: 1.5 nisbatynda garylýar we MA täze berk mehaniki himiki reaksiýa bilen sintez edilýär. 131I termiki batareýa enjamlarynda jemlenip, konsentrasiýadan soň 131I-iň umumy hasyly 90 bolýar %, we alnan131I [NaI] ergininiň ýokary radioaktiw konsentrasiýasy bar (1,7TBq / mL), şeýlelik bilen tiroid rak keselini bejermek üçin uly doza131I [NaI] kapsulalarynyň ulanylmagyna düşünýär.
Jemläp aýtsak, geljekde köp derejeli sargyt gözenek gurluşlaryny gurmak, materiallaryň gurluşyny, morfologiýasyny we ýerüsti himiki aýratynlyklaryny netijeli sazlamak, uly ýer meýdany we sargyt gurçuk MA döretmek üçin kiçi molekulýar şablonlar hem döredilip bilner.Arzan şablonlary we alýumin çeşmelerini öwreniň, sintez prosesini optimizirläň, sintez mehanizmini aýdyňlaşdyryň we amaly ugrukdyryň.
2 MA üýtgetmek usuly
MA göterijide işjeň komponentleri birmeňzeş paýlamagyň usullary emdirmek, in-situ sint-sis, ýagyş, ion çalşygy, mehaniki garyşmak we eremek bolup, olaryň arasynda ilkinji ikisi iň köp ulanylýar.
2.1 in-situ sintez usuly
Funksional üýtgetmede ulanylýan toparlar materialyň skelet gurluşyny üýtgetmek we durnuklaşdyrmak we katalitik öndürijiligini gowulandyrmak üçin MA taýýarlanylanda goşulýar.Amal 2-nji suratda görkezilýär. Liu we başg.şablon hökmünde P123 bilen Ni / Mo-Al2O3in situ sintez edildi.Ni we Mo ikisi hem MA-nyň mezopor gurluşyny bozmazdan sargyt edilen MA kanallarynda dargadyldy we katalitik öndürijiligi gowulaşdy.Sintezlenen gamma-al2o3substratda in-situ ösüş usulyny kabul etmek, γ-Al2O3, MnO2-Al2O3has has uly BET aýratyn meýdany we gözenek göwrümi bilen deňeşdirilende, gözenegiň ululygy bilen paýlanylýan bimodal mezopor gurluşyna eýe.MnO2-Al2O3has çalt adsorbsion tizligi we F- üçin ýokary netijelilik, amaly amaly amaly şertleri üçin amatly pH amaly diapazony (pH = 4 ~ 10) bar.MnO2-Al2O3is-iň gaýtadan işleýşi γ-Al2O-dan has gowy. Gurluş durnuklylygy hasam optimizirlenmeli.Jemläp aýtsak, in-situ sintezi bilen alnan MA üýtgedilen materiallar oňat gurluş tertibine, toparlar we alýumin göterijileriň arasynda güýçli täsirleşmä, berk kombinasiýa, uly material ýüküne eýe we katalitik reaksiýa prosesinde işjeň komponentleriň dökülmegine sebäp bolmak aňsat däl. we katalitik öndürijiligi ep-esli gowulaşdy.
2-nji surat, in-situ sintezi bilen işleýän MA-ny taýýarlamak
2.2 emdirmek usuly
Kataliziň, adsorbsiýanyň we şuňa meňzeşleriň täsirine düşünmek üçin taýýarlanan MA-ny üýtgedilen topara çümdürmek we bejergiden soň üýtgedilen MA materialyny almak.Saý we ş.m.Sol-gel usuly bilen P123-den MA taýýarlady we güýçli adsorbsion öndürijiligi bilen amin üýtgedilen MA materialyny almak üçin etanol we tetraetilenpentamin erginine siňdirdi.Mundan başga-da, Belkacemi we başgalar.Sargyt edilen sink doply üýtgedilen MA materiallaryny almak üçin ZnCl2 çözgüdi bilen çümdürildi. Aýratyn ýer meýdany we gözenegiň göwrümi degişlilikde 394m2 / g we 0,55 sm3 / g.In-situ sintez usuly bilen deňeşdirilende, emdirmek usuly has gowy element dispersiýasyna, durnukly mezopor gurluşyna we gowy adsorbsion ýerine ýetirijiligine eýedir, ýöne işjeň komponentler bilen alýumin göterijiniň özara täsir güýji gowşak, katalitik işjeňligi daşarky faktorlar bilen aňsat päsgelçilik döredýär.
3 funksional ösüş
Aýratyn aýratynlyklary bolan seýrek toprak MA-nyň sintezi geljekde ösüş tendensiýasydyr.Häzirki wagtda köp sintez usullary bar.Amal parametrleri MA-nyň işine täsir edýär.MA-nyň aýratyn üst meýdany, gözenegiň göwrümi we gözenegiň diametri şablon görnüşi we alýumin prekursor düzümi bilen sazlanyp bilner.Kalsinasiýa temperaturasy we polimer şablon konsentrasiýasy belli bir ýer meýdanyna we gözenegiň göwrümine täsir edýär.Suzuki we Yamauchi, kalsinasiýa temperaturasynyň 500 from-dan 900 was çenli ýokarlanandygyny anykladylar .Arturany köpeldip we ýerüsti meýdany azaldyp bolar.Mundan başga-da, seýrek topragy üýtgetmek bejergisi katalitik prosesinde MA materiallarynyň işjeňligini, ýerüsti ýylylyk durnuklylygyny, gurluş durnuklylygyny we ýerüsti kislotasyny gowulandyrýar we MA işleýşiniň ösüşine laýyk gelýär.
3.1 Defluorinasiýa adsorbenti
Hytaýda agyz suwundaky ftor çynlakaý zyýanly.Mundan başga-da, senagat sink sulfat ergininde ftor düzüminiň köpelmegi elektrod plastinkasynyň poslamagyna, iş gurşawynyň ýaramazlaşmagyna, elektrik sinkiniň hiliniň peselmegine we kislota öndürmek ulgamynda gaýtadan işlenen suwuň azalmagyna getirer. we suwuklandyrylan düşek peçini gyzdyrýan flýu gazynyň elektroliz prosesi.Häzirki wagtda adsorbsion usuly çygly deflýorasiýanyň umumy usullarynyň arasynda iň özüne çekiji bolup durýar. Şeýle-de bolsa, adsorbsion kuwwatynyň pesligi, elýeterli pH diapazony, ikinji derejeli hapalanma we ş.m. ýaly käbir kemçilikler bar.Işjeňleşdirilen uglerod, amorf alýumin, işjeňleşdirilen alýumin we beýleki adsorbentler suwuň deflorasiýasy üçin ulanyldy, ýöne adsorbentleriň bahasy ýokary, F-bitarap erginiň ýa-da ýokary konsentrasiýasynyň adsorbsion kuwwaty pes. Işjeň alýumin iň giň ýaýrady ftoridiň ýokaşmagy üçin adsorbent, bitarap pH bahasy bilen ftoridiň saýlanmagy sebäpli öwrenildi, ýöne ftoridiň adsorbsion kuwwaty bilen çäklenýär we diňe pH <6 derejesinde ftoridiň adsorbsion öndürijiligi bolup biler. MA giň ünsi çekdi surfaceerüsti aýratyn meýdany, gözenegiň ululygy täsiri, kislota bazasynyň öndürijiligi, ýylylyk we mehaniki durnuklylygy sebäpli daşky gurşawyň hapalanmagyna gözegçilik etmekde.Kundu we başgalar.maksimum ftor adsorbsion kuwwaty 62,5 mg / g bolan MA taýýarlady.MA-nyň ftor adsorbsion kuwwaty, belli bir ýer meýdany, ýerüsti funksional toparlar, gözenegiň ululygy we gözenegiň umumy ululygy ýaly gurluş aýratynlyklaryna uly täsir edýär. MA-nyň gurluşyny we işleýşini sazlamak, adsorbsion işini gowulandyrmagyň möhüm usulydyr.
La gaty kislotasy we ftor gatylygy sebäpli La bilen ftor ionlarynyň arasynda güýçli ýakynlyk bar.Soňky ýyllarda käbir gözlegleriň netijesinde La-nyň ftoridiň adsorbsion kuwwatyny ýokarlandyryp biljekdigi ýüze çykaryldy.Şeýle-de bolsa, seýrek toprak adsorbentleriniň gurluş taýdan durnuklylygy sebäpli, seýrek topraklar ergine siňip, ikinji derejeli suw hapalanmagyna we adamyň saglygyna zyýan ýetirýär.Beýleki tarapdan, suw gurşawynda alýuminiň ýokary konsentrasiýasy adam saglygyna zäherlerden biridir.Şonuň üçin, gowy durnuklylygy bolan we ftor aýyrmak prosesinde beýleki elementleriň syzdyrylmagy ýa-da az syzdyrylmagy bilen birleşýän adsorbentiň bir görnüşini taýýarlamaly.La we Ce tarapyndan üýtgedilen MA emdirmek usuly bilen taýýarlandy (La / MA we Ce / MA).Seýrek ýer oksidleri ilkinji gezek MA ýüzüne üstünlikli ýüklenip, deflýorasiýa has ýokarydy. Ftor aýyrmagyň esasy mehanizmleri elektrostatik adsorbsiýa we himiki adsorbsiýa, ýerüsti polo positiveitel zarýadyň elektron çekilmegi we ligand alyş-çalyş reaksiýasy ýerüsti gidroksil bilen birleşýär adsorbent üstündäki gidroksil funksional topary F- bilen wodorod baglanyşygyny döredýär, La we Ce-iň üýtgemegi ftor adsorbsion kuwwatyny ýokarlandyrýar, La / MA has köp gidroksil adsorbsion ýerlerini öz içine alýar we F-nyň adsorbsion kuwwaty La / MA tertibinde > Ce / MA> MA.Başdaky konsentrasiýanyň ýokarlanmagy bilen, ftor adsorbsion kuwwaty ýokarlanýar. PH 5 ~ 9 bolanda adsorbsion täsiri iň gowusy, ftor adsorbsion prosesi Langmuir izotermiki adsorbsion modeli bilen laýyk gelýär.Mundan başga-da, alýumindäki sulfat ionlarynyň hapalary nusgalaryň hiline ep-esli derejede täsir edip biler.Seýrek toprak üýtgedilen alýumin bilen baglanyşykly gözlegler geçirilen hem bolsa, gözlegleriň köpüsi senagat taýdan ulanmak kyn bolan adsorbent prosesine gönükdirilendir. Geljekde sink sulfat ergininde ftor toplumynyň bölüniş mehanizmini öwrenip bileris. we ftor ionlarynyň göçüş aýratynlyklary, sink gidrometallurgiýa ulgamynda sink sulfat ergininiň deflorizasiýasy üçin täsirli, arzan we täzelenip bilýän ftor ion adsorbentini alyň we seýrek toprak MA nano adsorbentine esaslanýan ýokary ftor erginini bejermek üçin gözegçilik modelini dörediň.
3.2 Katalizator
3.2.1 Metanyň gury reformasy
Seýrek ýer gözenekli materiallaryň kislotasyny (esasy) sazlap, kislorod boşlugyny ýokarlandyryp biler we katalizatorlary birmeňzeş dispersiýa, nanometr şkalasy we durnuklylygy bilen sintez edip biler.Köplenç asylly metallary we CO2 metanizasiýasyny katalizlemek üçin geçiş metallaryny goldamak üçin ulanylýar.Häzirki wagtda seýrek toprak üýtgedilen mezoporoz materiallar metanyň gury reformasy (MDR), VOK-laryň fotokatalitiki zaýalanmagy we guýruk gazynyň arassalanmagy ugrunda ösýär. Asylly metallar (Pd, Ru, Rh we ş.m.) we beýleki geçiş metallary bilen deňeşdirilende. Co, Fe we ş.m.), Ni / Al2O3 katalizator has ýokary katalitik işjeňligi we saýlamagy, ýokary durnuklylygy we metanyň arzan bahasy üçin giňden ulanylýar.Şeýle-de bolsa, Ni / Al2O3lead-iň üstündäki Ni nanopartikullarynyň sintezleýji we uglerod çökdürilmegi katalizatoryň çalt öçürilmegine.Şonuň üçin çaltlaşdyryjy goşmak, katalizator göterijisini üýtgetmek we katalitiki işjeňligi, durnuklylygy we ýanmaga garşylygy gowulandyrmak üçin taýýarlyk ýoluny gowulandyrmak zerurdyr.Umuman, seýrek toprak oksidleri birmeňzeş katalizatorlarda gurluş we elektroniki höweslendiriji hökmünde ulanylyp bilner we CeO2 Ni-iň ýaýramagyny gowulandyrýar we güýçli metal goldawy arkaly Ni metalynyň häsiýetlerini üýtgedýär.
MA metallaryň ýaýramagyny güýçlendirmek we işjeň metallaryň aglomerasiýasynyň öňüni almak üçin giňden ulanylýar.La2O3 ýokary kislorod saklaýyş kuwwaty öwrülişik prosesinde uglerodyň garşylygyny güýçlendirýär we La2O3 ýokary reforma işjeňligi we çydamlylygy bolan Co-nyň mezoporoz alýumine ýaýramagyny goldaýar.La2O3promoter Co / MA katalizatorynyň MDR işjeňligini ýokarlandyrýar we katalizator üstünde Co3O4and CoAl2O4phazalar emele gelýär. Şeýle-de bolsa, ýokary dargadylan La2O3has 8nm ~ 10nm ownuk däneler.MDR prosesinde, katalizatoryň üstünde CxHy-nyň netijeli ýok edilmegine sebäp bolan La2O3and CO2-de ýerleşýän La2O2CO3mesofazanyň arasyndaky özara täsir.La2O3 has ýokary elektron dykyzlygyny üpjün etmek we 10% Co / MA-da kislorod boşlugyny ýokarlandyrmak arkaly wodorodyň azalmagyna kömek edýär.“La2O3” -iň goşulmagy, “CH4consumption” -yň görünýän işjeňleşdirme energiýasyny peseldýär.Şonuň üçin CH4-iň öwrüliş tizligi 1073K K.-da 93,7% -e çenli ýokarlandy. La2O3-iň goşulmagy katalitik işjeňligini gowulaşdyrdy, H2-iň azalmagyna kömek etdi, Co0 işjeň ýerleriniň sanyny köpeltdi, az mukdarda uglerod öndürdi we kislorod boşlugyny 73,3% ýokarlandyrdy.
Ce we Pr, Li Sýaofengde deň göwrümli emdirmek usuly bilen Ni / Al2O3 katalizatorda goldanyldy.Ce we Pr goşulandan soň, H2-e bolan seçimlilik we CO-e bolan seçimlilik peseldi.Pr tarapyndan üýtgedilen MDR ajaýyp katalitik ukybyna eýe bolup, H2-e bolan seçimlilik 64,5% -den 75,6% -e çenli ýokarlandy, CO-e bolan seçimlilik 31,4% -den Peng Şujing we ş.m. azaldy.ulanylýan sol-gel usuly, Ce üýtgedilen MA alýumin izopropoksid, izopropanol erginçisi we seriý nitrat geksahidrat bilen taýýarlandy.Önümiň aýratyn meýdany birneme ýokarlandy.Ce-iň goşulmagy, MA ýüzündäki hasa meňzeş nanobölejikleriň jemlenişini azaltdy.- Al2O3 üstündäki käbir gidroksil toparlary esasan Ce birleşmeleri bilen örtüldi.MA-nyň ýylylyk durnuklylygy gowulaşdy we 10 1000 1000 calc hasaplanylandan soň kristal fazanyň üýtgemegi bolup geçmedi. Wang Baowei we ş.m.taýýarlanan MA materialy CeO2-Al2O4by köpeltmek usuly.CeO2 kub kiçijik däneler alýuminde birmeňzeş ýaýrady.CeO2-Al2O4-de Co we Mo-ni goldandan soň, uçurymlar bilen Co we Mo işjeň komponentleriniň arasyndaky täsir CEO2 tarapyndan netijeli saklandy.
Seýrek topragy öňe sürýänler (La, Ce, y we Sm) MDR üçin Co / MA katalizatory bilen birleşdirilýär we amal injirde görkezilýär.3. seýrek topragy öňe sürýänler, MA göterijisinde Co-nyň ýaýramagyny gowulaşdyryp, bölejikleriň aglomerasiýasyny saklap bilerler.bölejikleriň göwrümi näçe kiçi bolsa, Co-MA täsiri şonça-da güýçli bolar, YCo / MA katalizatorynda katalitik we sinterlemek ukyby şonça güýçli bolar we birnäçe höweslendirijiniň MDR işjeňligine we uglerodyň çökdürilmegine oňyn täsirleri.4, 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1-de MDR bejergisinden soň HRTEM iMAge.Co bölejikleri gara tegmiller görnüşinde bar, MA göterijiler bolsa elektron dykyzlygynyň tapawudyna bagly çal reňkde bar.HRTEM şekilinde 10% Co / MA (4b surat), Co metal bölejikleriniň aglomerasiýasy ma göterijilerde bolýar. Seýrek toprak berijiniň goşulmagy Co bölejiklerini 11.0nm ~ 12.5nm çenli azaldar.YCo / MA güýçli Co-MA täsirine eýedir we sintezleýiş netijesi beýleki katalizatorlardan has gowudyr.injirde görkezilişi ýaly.4b-den 4f-a çenli, gaz akymy bilen aragatnaşyk saklaýan we katalizatoryň ýapylmagynyň öňüni alýan katalizatorlarda boş uglerod nanowirleri (CNF) öndürilýär.
3-nji surat Seýrek topragyň goşulmagynyň fiziki we himiki aýratynlyklaryna we Co / MA katalizatorynyň MDR katalitik öndürijiligine täsiri
3.2.2 Deoksidasiýa katalizatory
Fe2O3 / Meso-CeAl, Ce esasly doksidleşme katalizatory, 1-buteni CO2as ýumşak oksidant bilen oksidleýji degidrojenasiýa bilen taýýarlandy we 1,3-butadieniň (BD) sintezinde ulanyldy.Ce alýumin matrisasynda ýokary derejede ýaýrady we Fe2O3 / meso ýokary derejede dargadyldyFe2O3 / Meso-CeAl-100 katalizatory diňe bir ýokary ýaýran demir görnüşlerine we oňat gurluş aýratynlyklaryna eýe bolman, eýsem gowy kislorod saklaýyş ukybyna eýe, şonuň üçin gowy adsorbsiýa we işjeňleşdirme kuwwatyna eýe CO2.5-nji suratda görkezilişi ýaly, TEM şekilleri Fe2O3 / Meso-CeAl-100-iň yzygiderli bolandygyny görkezýär MesoCeAl-100-iň gurçuk ýaly kanal gurluşynyň gowşak we gözenekdigini görkezýär, bu işjeň maddalaryň ýaýramagy üçin peýdaly, ýokary dargadylan Ce alýumin matrisasynda üstünlikli dopirlendi.Awtoulag serişdeleriniň aşa pes zyňyndy standartyna laýyk gelýän asylly metal katalizator örtük materialy gözenek gurluşyny, gowy gidrotermiki durnuklylygy we uly kislorod saklaýyş kuwwatyny ösdürdi.
3.2.3 Ulaglar üçin katalizator
Pd-Rh awtoulag katalizator örtük materiallaryny almak üçin dört taraplaýyn alýumin esasly seýrek toprak toplumlary AlCeZrTiOx we AlLaZrTiOx goldaýar.mezoporoz alýuminiý esasly seýrek toprak toplumy Pd-Rh / ALC oňat çydamlylygy bolan CNG ulagyň tükenik arassalaýjy katalizatory hökmünde üstünlikli ulanylyp bilner we CNG ulagynyň gaz gazynyň esasy düzüm bölegi bolan CH4-iň öwrüliş netijeliligi 97,8% -e ýetýär.Öz-özüňi ýygnamagy amala aşyrmak üçin seýrek ýer toprakly birleşýän materialy taýýarlamak üçin gidrotermal bir basgançakly usuly kabul ediň, metastable ýagdaýy we ýokary agregasiýasy bilen sargyt edilen mezopor prekursorlary sintez edildi we RE-Al sintezi “goşma ösüş birligi” modeline laýyk geldi. , şeýlelik bilen, üç taraplaýyn katalitik öwrüjisinden soň gurlan awtoulag tükenikleriniň arassalanmagyna göz ýetirýär.
4-nji surat ma (a), Co / MA (b), LaCo / MA (c), CeCo / MA (d), YCo / MA (e) we SmCo / MA (f) suratlarynyň HRTEM suratlary
Fe2O3 / Meso-CeAl-100-iň 5-nji surat TEM şekili (A) we EDS element diagrammasy (b, c)
3.3 ýagty öndürijilik
Seýrek toprak elementleriniň elektronlary dürli energiýa derejeleriniň arasynda geçiş we ýagtylyk çykarmak üçin aňsatlyk bilen tolgunýarlar.Seýrek ýer ionlary köplenç lýumesent materiallary taýýarlamak üçin işjeňleşdiriji hökmünde ulanylýar.Alýumin fosfat çukurly mikrosferalaryň üstüne seýrek toprak ionlaryny ýüklemek usuly we ion alyş-çalyş usuly bilen ýükläp bolýar we AlPO4∶RE (La, Ce, Pr, Nd) lýumesent materiallary taýýarlanyp bilner.Lýumesent tolkun uzynlygy ultramelewşe sebitde ýerleşýär. MA inersiýasy, pes dielektrik hemişelik we pes geçirijiligi sebäpli inçe filmlere düşürilýär, bu bolsa elektrik we optiki enjamlara, inçe filmlere, päsgelçiliklere, datçiklere we ş.m. ulanylýar. bir ölçegli fotonik kristallary, energiýa öndürmek we şöhlelendirme garşy örtükleri duýmak üçin ulanylýar.Bu enjamlar belli bir optiki ýol uzynlygy bilen örtülen filmlerdir, şonuň üçin refraktiw görkezijini we galyňlygy gözegçilikde saklamaly. Häzirki wagtda ýokary refraktiw görkeziji bolan titanium dioksidi we sirkonium oksidi we pes refraktiw görkeziji bolan kremniniň dioksidi köplenç şeýle enjamlary taslamak we gurmak üçin ulanylýar. .Dürli ýerüsti himiki aýratynlyklary bolan materiallaryň elýeterliligi giňeldi, bu ösen foton datçiklerini dizaýn etmäge mümkinçilik berýär.Optiki enjamlaryň dizaýnynda MA we oksigidroksid filmleriniň ornaşdyrylmagy uly potensialy görkezýär, sebäbi refraktiw görkeziji kremniniň dioksidine meňzeýär. Chemicalöne himiki aýratynlyklary başga.
3.4 ýylylyk durnuklylygy
Temperaturanyň ýokarlanmagy bilen sinterlemek MA katalizatorynyň ulanylyşyna çynlakaý täsir edýär we belli bir ýer meýdany azalýar we γ-Al2O3in kristal fazasy δ we θ fazalara öwrülýär.Seýrek ýer materiallary gowy himiki durnuklylyga we ýylylyk durnuklylygyna, ýokary uýgunlaşma we aňsat elýeterli we arzan çig mallara eýe.Seýrek toprak elementleriniň goşulmagy ýylylyk durnuklylygyny, ýokary temperaturanyň okislenmegine garşylygy we daşaýjynyň mehaniki aýratynlyklaryny gowulaşdyryp biler we daşaýjynyň üstki kislotasyny sazlap biler. La we Ce iň köp ulanylýan we öwrenilen üýtgetme elementleri.Lu Weiguang we beýlekiler seýrek toprak elementleriniň goşulmagynyň alýumin bölejikleriniň köp ýaýramagynyň öňüni alyp biljekdigini, La we Ce alýuminiň üstündäki gidroksil toparlaryny goraýandygyny, sintezlemegiň we fazanyň üýtgemeginiň öňüni alandygyny we ýokary temperaturanyň mezopor gurluşyna zeper ýetendigini anykladylar. .Taýýarlanan alýumina henizem ýokary ýerüsti meýdany we gözenek göwrümi bar. Şeýle-de bolsa, seýrek toprak elementi alýuminiň ýylylyk durnuklylygyny peselder.Li qanqiu we başg.5% La2O3to γ-Al2O3 goşdy, bu ýylylyk durnuklylygyny ýokarlandyrdy we gözenek göwrümini we alýumin daşaýjynyň aýratyn ýer meýdanyny ýokarlandyrdy.6-njy suratdan görnüşi ýaly, La2O3 γ-Al2O3 goşuldy, seýrek toprak birleşýän göterijiniň ýylylyk durnuklylygyny ýokarlandyryň.
La-MA bilen nano-süýümli bölejikleri doping etmekde, BET üstki meýdany we MA-La gözenek mukdary ýylylyk bejergisiniň temperaturasy ýokarlananda MA-dan has ýokarydyr we La bilen doping ýokary sintez etmekde yza tesdiriji täsir edýär. temperatura.injirde görkezilişi ýaly.7, temperaturanyň ýokarlanmagy bilen, däne ösmeginiň we fazanyň üýtgemeginiň täsirini saklaýar, injir.7a we 7c nano süýümli bölejikleriň ýygnanmagyny görkezýär.injir.7b, 1200 at derejesinde kalsinasiýa arkaly öndürilen uly bölejikleriň diametri takmynan 100nm. Bu MA-nyň ep-esli sinterini görkezýär.Mundan başga-da, MA-1200 bilen deňeşdirilende, MA-La-1200 ýylylyk bejergisinden soň jemlenmeýär.“La” -yň goşulmagy bilen, nano süýümli bölejikler has gowy sinterlemek ukybyna eýe.has ýokary kalsinasiýa temperaturasynda-da dopirlenen La henizem MA ýüzünde ýokary derejede ýaýrady.La üýtgedilen MA, C3H8oksidasiýa reaksiýasynda Pd katalizatorynyň göterijisi hökmünde ulanylyp bilner.
6-njy surat
MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) we MA-La-1200 (d) 7-nji surat
4 Netije
Seýrek toprak üýtgedilen MA materiallaryny taýýarlamagyň we işlemegiň gidişi girizildi.Seýrek üýtgedilen MA giňden ulanylýar.Katalitik ulanylyşda, ýylylyk durnuklylygynda we adsorbsiýada köp gözleg edilse-de, köp materiallaryň bahasy ýokary, doping mukdary az, tertibi pes we senagat taýdan ösdürilmegi kyn.Geljekde aşakdaky işler edilmeli: seýrek toprak üýtgedilen MA-nyň düzümini we gurluşyny optimizirlemek, degişli prosesi saýlamak, Funksional ösüş bilen tanyşmak;Çykdajylary azaltmak we senagat önümçiligini amala aşyrmak üçin funksional prosese esaslanýan prosese gözegçilik modelini döretmek;Hytaýyň seýrek toprak baýlyklarynyň artykmaçlyklaryny artdyrmak üçin, seýrek toprak MA üýtgetmegiň mehanizmini öwrenmeli, seýrek toprak üýtgedilen MA-ny taýýarlamagyň nazaryýetini we işini kämilleşdirmeli.
Gazna taslamasy: Şanxi ylym we tehnologiýa umumy innowasiýa taslamasy (2011KTDZ01-04-01);Şanxi welaýaty 2019 Specialörite ylmy gözleg taslamasy (19JK0490);Huaqing kollejiniň 2020-nji ýyldaky ýörite ylmy gözleg taslamasy, Si 'binagärlik we tehnologiýa uniwersiteti (20KY02)
Çeşme: Seýrek Earther
Iş wagty: Iýul-04-2022