Onder nie-kiselhoudende oksiede het alumina goeie meganiese eienskappe, hoë temperatuur weerstand en weerstand teen korrosie, terwyl mesoporiese alumina (MA) verstelbare poriegrootte, groot spesifieke oppervlakte, groot porievolume en lae produksiekoste het, wat wyd in katalise gebruik word, beheerde geneesmiddelvrystelling, adsorpsie en ander velde, soos kraking, hidrokraking en hidro-ontzwaveling van petroleumgrondstowwe.Mikroporeus alumina word algemeen in die industrie gebruik, maar dit sal die aktiwiteit van alumina, die lewensduur en selektiwiteit van katalisator direk beïnvloed. Byvoorbeeld, in die proses van die suiwering van motoruitlaat, sal die besoedelende stowwe van enjinolie-bymiddels kooks vorm, wat sal lei tot die blokkering van katalisatorporieë, en sodoende die aktiwiteit van katalisator verminder. Oppervlakaktiewe middel kan gebruik word om die struktuur van alumina draer aan te pas om MA te vorm. Verbeter sy katalitiese werkverrigting.
MA het beperkende effek, en die aktiewe metale word gedeaktiveer na hoë-temperatuur kalsinering. Daarbenewens, na 'n hoë-temperatuur kalsinasie, val die mesoporiese struktuur ineen, die MA-skelet is in amorfe toestand, en die oppervlaksuurheid kan nie aan sy vereistes voldoen op die gebied van funksionalisering nie. Modifikasiebehandeling is dikwels nodig om die katalitiese aktiwiteit, mesoporiese struktuurstabiliteit, oppervlaktermiese stabiliteit en oppervlaksuurheid van MA-materiale te verbeter.Algemene modifikasiegroepe sluit in metaalheteroatome (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, ens. ) en metaaloksiede (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, ens.)Gelaai op die oppervlak van MA of gedoteer in die skelet.
Die spesiale elektronkonfigurasie van seldsame aardelemente maak dat die verbindings daarvan spesiale optiese, elektriese en magnetiese eienskappe het, en word gebruik in katalitiese materiale, foto-elektriese materiale, adsorpsiemateriaal en magnetiese materiale. Skaars aarde-gemodifiseerde mesoporiese materiale kan suur (alkali)-eienskap aanpas, suurstofleegheid verhoog, en metaal nanokristallyne katalisator sintetiseer met eenvormige verspreiding en stabiele nanometerskaal. Geskikte poreuse materiale en seldsame aardings kan die oppervlakverspreiding van metaalnanokristalle en die stabiliteit en koolstofafsetting verbeter weerstand van katalisators. In hierdie referaat sal seldsame aarde modifikasie en funksionalisering van MA bekendgestel word om katalitiese werkverrigting, termiese stabiliteit, suurstofbergingskapasiteit, spesifieke oppervlakarea en poriestruktuur te verbeter.
1 MA voorbereiding
1.1 voorbereiding van alumina draer
Die voorbereidingsmetode van alumina-draer bepaal sy porieëstruktuurverspreiding, en sy algemene voorbereidingsmetodes sluit pseudo-boehmiet (PB) dehidrasiemetode en sol-gel metode in. Pseudoboehmiet (PB) is die eerste keer deur Calvet voorgestel, en H+ het peptisering bevorder om γ-AlOOH kolloïdale PB-bevattende tussenlaagwater te verkry, wat by hoë temperatuur gekalsineer en gedehidreer is om alumina te vorm. Volgens verskillende grondstowwe word dit dikwels verdeel in neerslagmetode, karbonisasiemetode en alkoholaluminiumhidrolisemetode.Die kolloïdale oplosbaarheid van PB word deur kristalliniteit beïnvloed, en dit word geoptimaliseer met die toename van kristalliniteit, en word ook deur bedryfsprosesparameters beïnvloed.
PB word gewoonlik volgens neerslagmetode voorberei. Alkali word by aluminaatoplossing gevoeg of suur word by aluminaatoplossing gevoeg en neergeslaan om gehidreerde alumina (alkali-presipitasie) te verkry, of suur word by aluminaatpresipitasie gevoeg om aluminamonohidraat te verkry, wat dan gewas, gedroog en gekalsineer word om PB te verkry. Presipitasiemetode is maklik om te bedryf en laag in koste, wat dikwels in industriële produksie gebruik word, maar dit word beïnvloed deur baie faktore (oplossing pH, konsentrasie, temperatuur, ens.).En daardie voorwaarde vir die verkryging van deeltjies met beter dispergeerbaarheid is streng. In die karbonisasiemetode word Al(OH)3 verkry deur die reaksie van CO2 en NaAlO2, en PB kan verkry word na veroudering. Hierdie metode het die voordele van eenvoudige werking, hoë produkgehalte, geen besoedeling en lae koste, en kan alumina voorberei met hoë katalitiese aktiwiteit, uitstekende korrosiebestandheid en hoë spesifieke oppervlakarea met lae belegging en hoë opbrengs.Aluminiumalkoksiedhidrolisemetode word dikwels gebruik hoë-suiwer PB voor te berei. Aluminiumalkoksied word gehidroliseer om aluminiumoksiedmonohidraat te vorm, en dan behandel om hoë-suiwer PB te verkry, wat goeie kristalliniteit, eenvormige deeltjiegrootte, gekonsentreerde poriegrootteverspreiding en hoë integriteit van sferiese deeltjies het. Die proses is egter kompleks, en dit is moeilik om te herstel as gevolg van die gebruik van sekere giftige organiese oplosmiddels.
Daarbenewens word anorganiese soute of organiese verbindings van metale algemeen gebruik vir die voorbereiding van alumina-voorlopers volgens sol-gel-metode, en suiwer water of organiese oplosmiddels word bygevoeg om oplossings voor te berei om sol te genereer, wat dan gel, gedroog en gerooster word. Op die oomblik word die voorbereidingsproses van alumina steeds verbeter op grond van PB-dehidrasiemetode, en karbonisasiemetode het die hoofmetode vir industriële aluminaproduksie geword as gevolg van sy ekonomie en omgewingsbeskerming.Alumina wat deur sol-gel-metode voorberei is, het baie aandag getrek vanweë die meer eenvormige porieëgrootteverspreiding, wat 'n potensiële metode is, maar dit moet verbeter word om industriële toepassing te realiseer.
1.2 MA voorbereiding
Konvensionele alumina kan nie aan die funksionele vereistes voldoen nie, daarom is dit nodig om 'n hoë-prestasie MA voor te berei. Die sintesemetodes sluit gewoonlik in: nano-gietmetode met koolstofvorm as harde sjabloon; Sintese van SDA: Verdamping-geïnduseerde self-assemblage proses (EISA) in die teenwoordigheid van sagte sjablone soos SDA en ander kationiese, anioniese of nie-ioniese oppervlakaktiewe middels.
1.2.1 EISA-proses
Die sagte sjabloon word in suur toestand gebruik, wat die ingewikkelde en tydrowende proses van harde membraanmetode vermy en die deurlopende modulasie van diafragma kan realiseer. Die voorbereiding van MA deur EISA het baie aandag getrek vanweë die maklike beskikbaarheid en reproduseerbaarheid daarvan. Verskillende mesoporiese strukture kan voorberei word. Die poriegrootte van MA kan aangepas word deur die hidrofobiese kettinglengte van oppervlakaktiewe middel te verander of die molêre verhouding van hidrolisekatalisator tot aluminiumvoorloper in oplossing aan te pas. Daarom EISA, ook bekend as eenstapsintese en modifikasie sol-gel metode van hoë oppervlak area MA en bestelde mesoporiese alumina (OMA), is toegepas op verskeie sagte sjablone, soos P123, F127, trietanolamien (tee), ens. EISA kan die samestellingsproses van organoaluminiumvoorlopers vervang, soos aluminiumalkoksiede en oppervlakaktiewe sjablone, tipies aluminiumisopropoksied en P123, om mesoporiese materiale te verskaf. Die suksesvolle ontwikkeling van EISA-proses vereis presiese aanpassing van hidrolise en kondensasiekinetika om stabiele sol te verkry en die ontwikkeling van mesofase moontlik te maak wat deur benatter-miselle in sol.
In die EISA-proses kan die gebruik van nie-waterige oplosmiddels (soos etanol) en organiese kompleksvormers die hidrolise en kondensasietempo van organoaluminiumvoorlopers effektief vertraag en die selfsamestelling van OMA-materiale, soos Al(OR)3 en aluminium isopropoksied. In nie-waterige vlugtige oplosmiddels verloor oppervlakaktiewe sjablone egter gewoonlik hul hidrofilisiteit/hidrofobisiteit. Daarbenewens, as gevolg van die vertraging van hidrolise en polikondensasie, het die tussenproduk hidrofobiese groep, wat dit moeilik maak om met oppervlakaktiewe sjabloon te kommunikeer. Slegs wanneer die konsentrasie van oppervlakaktiewe middel en die mate van hidrolise en polikondensasie van aluminium geleidelik verhoog word in die proses van oplosmiddelverdamping, kan die selfsamestelling van sjabloon en aluminium plaasvind. Daarom sal baie parameters wat die verdampingstoestande van oplosmiddels en die hidrolise en kondensasiereaksie van voorlopers beïnvloed, soos temperatuur, relatiewe humiditeit, katalisator, oplosmiddelverdampingstempo, ens., die finale samestellingstruktuur beïnvloed. Soos in fig. 1, OMA-materiale met hoë termiese stabiliteit en hoë katalitiese werkverrigting is gesintetiseer deur solvotermiese geassisteerde verdamping-geïnduseerde selfsamestelling (SA-EISA). solvotermiese behandeling het die volledige hidrolise van aluminiumvoorlopers bevorder om klein-grootte tros-aluminiumhidroksielgroepe te vorm, wat die interaksie tussen oppervlakaktiewe middels en aluminium verbeter het. Tweedimensionele seskantige mesofase is in EISA-proses gevorm en by 400 ℃ gekalsineer om OMA-materiaal te vorm. In die tradisionele EISA-proses gaan die verdampingsproses gepaard met die hidrolise van organoaluminiumvoorloper, dus het die verdampingstoestande 'n belangrike invloed op die reaksie en die finale struktuur van OMA. Die solvotermiese behandelingstap bevorder die volledige hidrolise van die aluminiumvoorloper en produseer gedeeltelik gekondenseerde gegroepeerde aluminiumhidroksielgroepe.OMA word onder 'n wye reeks verdampingstoestande gevorm. In vergelyking met MA wat volgens tradisionele EISA-metode voorberei is, het OMA wat volgens SA-EISA-metode voorberei is, hoër porievolume, beter spesifieke oppervlakarea en beter termiese stabiliteit. In die toekoms kan EISA-metode gebruik word om MA met 'n hoë omskakelingskoers en uitstekende selektiwiteit voor te berei sonder om uitruimmiddel te gebruik.
Fig. 1 vloeidiagram van SA-EISA metode vir die sintetisering van OMA materiale
1.2.2 ander prosesse
Konvensionele MA-voorbereiding vereis presiese beheer van sinteseparameters om 'n duidelike mesoporiese struktuur te verkry, en die verwydering van sjabloonmateriaal is ook uitdagend, wat die sinteseproses bemoeilik. Tans het baie literatuur die sintese van MA met verskillende sjablone gerapporteer. In onlangse jare het die navorsing hoofsaaklik gefokus op die sintese van MA met glukose, sukrose en stysel as sjablone deur aluminiumisopropoksied in waterige oplossing. Die meeste van hierdie MA-materiale word gesintetiseer uit aluminiumnitraat, -sulfaat en -alkoksied as aluminiumbronne. MA CTAB word ook verkry deur direkte wysiging van PB as aluminiumbron. MA met verskillende strukturele eienskappe, dws Al2O3)-1, Al2O3)-2 en al2o3And het goeie termiese stabiliteit. Die byvoeging van oppervlakaktiewe middel verander nie die inherente kristalstruktuur van PB nie, maar verander die stapelmodus van deeltjies. Daarbenewens word die vorming van Al2O3-3 gevorm deur die adhesie van nanopartikels gestabiliseer deur organiese oplosmiddel PEG of aggregasie rondom PEG. Die poriegrootte verspreiding van Al2O3-1 is egter baie smal. Daarbenewens is palladium-gebaseerde katalisators voorberei met sintetiese MA as draer. In metaanverbrandingsreaksie het die katalisator wat deur Al2O3-3 ondersteun is, goeie katalitiese werkverrigting getoon.
Vir die eerste keer is MA met relatief smal poriegrootte verspreiding voorberei deur goedkoop en aluminiumryke aluminium swart slak ABD te gebruik. Die produksieproses sluit onttrekkingsproses by lae temperatuur en normale druk in. Die vaste deeltjies wat in die onttrekkingsproses agterbly, sal nie die omgewing besoedel nie, en kan met 'n lae risiko opgehoop word of as vuller of aggregaat in betontoepassing hergebruik word. Die spesifieke oppervlakarea van die gesintetiseerde MA is 123 ~ 162m2/g, die poriegrootteverspreiding is smal, die piekradius is 5.3nm, en die porositeit is 0.37 cm3/g. Die materiaal is nano-grootte en die kristalgrootte is ongeveer 11nm. Vastetoestand sintese is 'n nuwe proses om MA te sintetiseer, wat gebruik kan word om radiochemiese absorbeermiddel vir kliniese gebruik te vervaardig. Aluminiumchloried, ammoniumkarbonaat en glukose grondstowwe word gemeng in 'n molverhouding van 1:1.5:1.5, en MA word gesintetiseer deur 'n nuwe vastestof meganochemiese reaksie. Deur 131I in termiese battery toerusting te konsentreer, is die totale opbrengs van 131I na konsentrasie 90 %, en die verkry 131I[NaI] oplossing het 'n hoë radioaktiewe konsentrasie (1.7TBq/mL), en besef dus die gebruik van groot dosis131I[NaI]-kapsules vir skildklierkankerbehandeling.
Om op te som, in die toekoms kan klein molekulêre sjablone ook ontwikkel word om meervlakkige geordende poriestrukture te konstrueer, die struktuur, morfologie en oppervlak chemiese eienskappe van materiale effektief aan te pas, en groot oppervlakarea en geordende wurmgat MA te genereer. Verken goedkoop sjablone en aluminiumbronne, optimaliseer die sinteseproses, verduidelik die sintesemeganisme en lei die proses.
Wysigingsmetode van 2 MA
Die metodes om aktiewe komponente eenvormig op MA-draer te versprei, sluit in bevrugting, in-situ sintese, presipitasie, ioonuitruiling, meganiese vermenging en smelting, waaronder die eerste twee die algemeenste gebruik word.
2.1 in-situ sintese metode
Groepe wat in funksionele modifikasie gebruik word, word bygevoeg in die proses van voorbereiding van MA om die skeletstruktuur van die materiaal te verander en te stabiliseer en die katalitiese werkverrigting te verbeter. Die proses word in Figuur 2 getoon. Liu et al. gesintetiseerde Ni/Mo-Al2O3 in situ met P123 as sjabloon. Beide Ni en Mo is in geordende MA-kanale versprei, sonder om die mesoporiese struktuur van MA te vernietig, en die katalitiese werkverrigting is natuurlik verbeter. Deur 'n in-situ groeimetode aan te neem op 'n gesintetiseerde gamma-al2o3-substraat, In vergelyking met γ-Al2O3, het MnO2-Al2O3 groter BET-spesifieke oppervlakte en porievolume, en het 'n bimodale mesoporiese struktuur met nou poriegrootteverspreiding. MnO2-Al2O3 het vinnige adsorpsietempo en hoë doeltreffendheid vir F-, en het 'n wye pH-toedieningsreeks (pH=4~10), wat geskik is vir praktiese industriële toedieningstoestande. Die herwinningsprestasie van MnO2-Al2O3 is beter as dié van γ-Al2O. Strukturele stabiliteit moet verder geoptimaliseer word. Om op te som, die MA-gemodifiseerde materiale wat deur in-situ-sintese verkry word, het 'n goeie strukturele orde, sterk interaksie tussen groepe en alumina-draers, stywe kombinasie, groot materiaallading, en is nie maklik om die afskeiding van aktiewe komponente in die katalitiese reaksieproses te veroorsaak nie. , en die katalitiese werkverrigting is aansienlik verbeter.
Fig. 2 Voorbereiding van gefunksionaliseerde MA deur in-situ sintese
2.2 bevrugting metode
Onderdompeling van die voorbereide MA in die gemodifiseerde groep, en verkry die gemodifiseerde MA-materiaal na behandeling, om die effekte van katalise, adsorpsie en dies meer te besef. Cai et al. MA van P123 volgens sol-gel-metode voorberei en dit in etanol en tetra-etileenpentamien-oplossing geweek om aminogemodifiseerde MA-materiaal met sterk adsorpsieprestasie te verkry. Daarbenewens het Belkacemi et al. deur dieselfde proses in ZnCl2-oplossing gedoop om geordende sink-gedopeerde gemodifiseerde MA-materiale te verkry. Die spesifieke oppervlakarea en porievolume is onderskeidelik 394m2/g en 0,55 cm3/g. In vergelyking met die in-situ sintese metode, het die bevrugting metode beter element dispersie, stabiele mesoporiese struktuur en goeie adsorpsie prestasie, maar die interaksie krag tussen aktiewe komponente en alumina draer is swak, en die katalitiese aktiwiteit word maklik inmeng deur eksterne faktore.
3 funksionele vordering
Die sintese van seldsame aarde MA met spesiale eienskappe is die ontwikkelingstendens in die toekoms. Tans is daar baie sintesemetodes. Die proses parameters beïnvloed die prestasie van MA. Die spesifieke oppervlakarea, porievolume en poriedeursnee van MA kan aangepas word volgens sjabloontipe en aluminiumvoorlopersamestelling. Die kalsinasie temperatuur en polimeer sjabloon konsentrasie beïnvloed die spesifieke oppervlak area en porie volume van MA. Suzuki en Yamauchi het gevind dat die kalsineringstemperatuur van 500 ℃ tot 900 ℃ verhoog is. Die diafragma kan vergroot word en die oppervlakte kan verminder word. Daarbenewens verbeter die seldsame aarde modifikasie behandeling die aktiwiteit, oppervlak termiese stabiliteit, strukturele stabiliteit en oppervlak suurheid van MA materiale in die katalitiese proses, en voldoen aan die ontwikkeling van MA funksionalisering.
3.1 Defluorinasie Adsorbent
Die fluoor in drinkwater in China is ernstig skadelik. Daarbenewens sal die toename van fluoorinhoud in industriële sinksulfaatoplossing lei tot die korrosie van elektrodeplaat, die agteruitgang van die werksomgewing, die afname in die kwaliteit van elektriese sink en die afname in die hoeveelheid herwonne water in die suurmaakstelsel en elektrolise proses van gefluïdiseerde bed oond rooster rookgas. Tans is die adsorpsiemetode die aantreklikste onder die algemene metodes van nat defluorering. Daar is egter 'n paar tekortkominge, soos swak adsorpsiekapasiteit, smal beskikbare pH-reeks, sekondêre besoedeling ensovoorts. Geaktiveerde koolstof, amorfe alumina, geaktiveerde alumina en ander adsorbente is gebruik vir defluorering van water, maar die koste van adsorbents is hoog, en die adsorpsiekapasiteit van F-in neutrale oplossing of hoë konsentrasie is laag. Geaktiveerde alumina het die mees algemene geword het adsorbent vir fluoriedverwydering bestudeer vanweë sy hoë affiniteit en selektiwiteit vir fluoried by neutrale pH-waarde, maar dit word beperk deur die swak adsorpsiekapasiteit van fluoried, en slegs by pH <6 kan dit goeie fluoried-adsorpsie-prestasie hê.MA het wye aandag getrek in omgewingsbesoedelingsbeheer vanweë sy groot spesifieke oppervlakte, unieke porieëgrootte effek, suur-basis werkverrigting, termiese en meganiese stabiliteit. Kundu et al. voorbereide MA met 'n maksimum fluoor adsorpsie kapasiteit van 62,5 mg/g. Die fluoradsorpsiekapasiteit van MA word grootliks beïnvloed deur sy strukturele eienskappe, soos spesifieke oppervlakarea, oppervlak funksionele groepe, porieëgrootte en totale poriegrootte.Aanpassing van struktuur en werkverrigting van MA is 'n belangrike manier om sy adsorpsieprestasie te verbeter.
As gevolg van die harde suur van La en die harde basaliteit van fluoor, is daar 'n sterk affiniteit tussen La en fluoorione. In onlangse jare het sommige studies bevind dat La as 'n wysiger die adsorpsiekapasiteit van fluoried kan verbeter. As gevolg van die lae strukturele stabiliteit van seldsame aardadsorberende middels, word meer seldsame aardes egter in die oplossing uitgeloog, wat lei tot sekondêre waterbesoedeling en skade aan menslike gesondheid. Aan die ander kant is 'n hoë konsentrasie aluminium in die wateromgewing een van die gifstowwe vir menslike gesondheid. Daarom is dit nodig om 'n soort saamgestelde adsorbens met goeie stabiliteit en geen loging of minder uitloging van ander elemente in die fluoorverwyderingsproses voor te berei nie. MA gemodifiseer deur La en Ce is voorberei deur bevrugting metode (La/MA en Ce/MA). seldsame aardoksiede is vir die eerste keer suksesvol op MA-oppervlak gelaai, wat hoër defluoreringsprestasie gehad het. Die hoofmeganismes van fluoorverwydering is elektrostatiese adsorpsie en chemiese adsorpsie, die elektronaantrekking van oppervlak-positiewe lading en ligand-uitruilreaksie kombineer met oppervlakhidroksiel, die hidroksiel funksionele groep op die adsorberende oppervlak genereer waterstofbinding met F-, die modifikasie van La en Ce verbeter die adsorpsiekapasiteit van fluoor, La/MA bevat meer hidroksieladsorpsieplekke, en die adsorpsiekapasiteit van F is in die orde van La/MA>Ce/MA>MA. Met die verhoging van aanvanklike konsentrasie, verhoog die adsorpsiekapasiteit van fluoor. Die adsorpsie-effek is die beste wanneer pH 5~9 is, en die adsorpsieproses van fluoor stem ooreen met Langmuir isotermiese adsorpsiemodel. Daarbenewens kan die onsuiwerhede van sulfaatione in alumina ook die kwaliteit van monsters aansienlik beïnvloed. Alhoewel die verwante navorsing oor seldsame aard-gemodifiseerde alumina uitgevoer is, fokus die meeste van die navorsing op die proses van adsorbens, wat moeilik is om industrieel gebruik te word. In die toekoms kan ons die dissosiasiemeganisme van fluoorkompleks in sinksulfaatoplossing bestudeer en die migrasie-eienskappe van fluoorione, verkry doeltreffende, laekoste en hernubare fluorioonadsorbens vir defluorering van sinksulfaatoplossing in sink hidrometallurgie-stelsel, en vestig 'n prosesbeheermodel vir die behandeling van hoë fluooroplossing gebaseer op seldsame aarde MA nano-adsorbens.
3.2 Katalisator
3.2.1 Droë hervorming van metaan
Skaars aarde kan die suurheid (basisiteit) van poreuse materiale aanpas, suurstofleegheid verhoog en katalisators sintetiseer met eenvormige verspreiding, nanometerskaal en stabiliteit. Dit word dikwels gebruik om edelmetale en oorgangsmetale te ondersteun om die metanering van CO2 te kataliseer. Tans ontwikkel seldsame aarde-gemodifiseerde mesoporiese materiale in die rigting van metaan-droë-hervorming (MDR), fotokatalitiese degradasie van VOC's en suiwering van stertgas. In vergelyking met edelmetale (soos Pd, Ru, Rh, ens.) en ander oorgangsmetale (soos bv. Co, Fe, ens.), Ni/Al2O3-katalisator word wyd gebruik vir sy hoër katalitiese aktiwiteit en selektiwiteit, hoë stabiliteit en lae koste. vir metaan. Die sintering en koolstofneerlegging van Ni-nanopartikels op die oppervlak van Ni/Al2O3 lei egter tot die vinnige deaktivering van die katalisator. Daarom is dit nodig om versneller by te voeg, katalisatordraer te verander en voorbereidingsroete te verbeter om katalitiese aktiwiteit, stabiliteit en skroeiweerstand te verbeter. Oor die algemeen kan seldsame aardoksiede as strukturele en elektroniese promotors in heterogene katalisators gebruik word, en CeO2 verbeter die verspreiding van Ni en verander die eienskappe van metaal Ni deur sterk metaalondersteuningsinteraksie.
MA word wyd gebruik om die verspreiding van metale te verbeter en om aktiewe metale te beperk om hul agglomerasie te voorkom. La2O3 met hoë suurstofbergingskapasiteit verhoog die koolstofweerstand in die omskakelingsproses, en La2O3 bevorder die verspreiding van Co op mesoporiese alumina, wat hoë hervormingsaktiwiteit en veerkragtigheid het. Die La2O3-promotor verhoog die MDR aktiwiteit van Co/MA katalisator, en Co3O4en CoAl2O4 fases word op die katalisator oppervlak gevorm. Die hoogs verspreide La2O3 het egter klein korrels van 8nm~10nm. In die MDR-proses het die in-situ interaksie tussen La2O3 en CO2 La2O2CO3mesofase gevorm, wat die effektiewe eliminasie van CxHy op die katalisatoroppervlak veroorsaak het. La2O3 bevorder waterstofvermindering deur hoër elektrondigtheid te verskaf en suurstofleegheid in 10%Co/MA te verbeter. Die byvoeging van La2O3 verminder die skynbare aktiveringsenergie van CH4-verbruik. Daarom het die omskakelingskoers van CH4 tot 93.7% toegeneem by 1073K K. Die byvoeging van La2O3 het die katalitiese aktiwiteit verbeter, die vermindering van H2 bevorder, die aantal Co0 aktiewe terreine verhoog, minder gedeponeerde koolstof geproduseer en die suurstofleegheid tot 73.3% verhoog.
Ce en Pr is ondersteun op Ni/Al2O3-katalisator deur gelyke volume bevrugtingsmetode in Li Xiaofeng. Nadat Ce en Pr bygevoeg is, het die selektiwiteit vir H2 toegeneem en die selektiwiteit vir CO het afgeneem. Die MDR gemodifiseer deur Pr het uitstekende katalitiese vermoë gehad, en die selektiwiteit vir H2 het van 64.5% tot 75.6% toegeneem, terwyl die selektiwiteit na CO afgeneem het van 31.4% Peng Shujing et al. gebruik sol-gel metode, Ce-gemodifiseerde MA is voorberei met aluminium isopropoksied, isopropanol oplosmiddel en seriumnitraat heksahidraat. Die spesifieke oppervlakte van die produk is effens vergroot. Die byvoeging van Ce het die samevoeging van staafagtige nanopartikels op MA-oppervlak verminder. Sommige hidroksielgroepe op die oppervlak van γ-Al2O3 is basies deur Ce-verbindings bedek. Die termiese stabiliteit van MA is verbeter, en geen kristalfasetransformasie het plaasgevind na kalsinering by 1000℃ vir 10 uur nie.Wang Baowei et al. voorberei MA materiaal CeO2-Al2O4 deur medepresipitasie metode. CeO2 met kubieke klein korrels is eenvormig in alumina versprei. Nadat Co en Mo op CeO2-Al2O4 ondersteun is, is die interaksie tussen alumina en aktiewe komponent Co en Mo effektief deur CEO2 geïnhibeer
Die seldsame aarde promotors (La, Ce, y en Sm) word gekombineer met Co/MA katalisator vir MDR, en die proses word in fig. 3. die seldsame aardpromotors kan die verspreiding van Co op MA-draer verbeter en die agglomerasie van ko-deeltjies inhibeer. hoe kleiner die deeltjiegrootte, hoe sterker is die Co-MA interaksie, hoe sterker is die katalitiese en sintervermoë in YCo/MA katalisator, en die positiewe effekte van verskeie promotors op MDR aktiwiteit en koolstofneerlegging.Fig. 4 is 'n HRTEM-beeld na MDR-behandeling by 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 vir 8 uur. Co-deeltjies bestaan in die vorm van swart kolle, terwyl MA-draers in die vorm van grys bestaan, wat afhang van die verskil in elektrondigtheid. in HRTEM-beeld met 10%Co/MA (fig. 4b), word die agglomerasie van Co-metaaldeeltjies op ma-draers waargeneem. Die byvoeging van seldsame aardpromotor verminder Co-deeltjies tot 11.0nm~12.5nm. YCo/MA het sterk Co-MA-interaksie, en sy sinterprestasie is beter as ander katalisators. daarby, soos in fig. 4b tot 4f word holkoolstof nanodrade (CNF) op die katalisators vervaardig, wat in kontak bly met gasvloei en verhoed dat die katalisator deaktiveer.
Fig. 3 Effek van seldsame aarde toevoeging op fisiese en chemiese eienskappe en MDR katalitiese werkverrigting van Co/MA katalisator
3.2.2 Deoksidasie katalisator
Fe2O3/Meso-CeAl, 'n Ce-gedoteerde Fe-gebaseerde deoksidasie katalisator, is voorberei deur oksidatiewe dehidrogenering van 1-buteen met CO2 as sagte oksidant, en is gebruik in die sintese van 1,3-butadieen (BD). Ce was hoogs versprei in alumina matriks, en Fe2O3/meso was hoogs verspreid. van CO2. Soos in Figuur 5 getoon, toon TEM-beelde dat Fe2O3/Meso-CeAl-100 gereeld is. Dit wys dat die wurmagtige kanaalstruktuur van MesoCeAl-100 los en poreus is, wat voordelig is vir die verspreiding van aktiewe bestanddele, terwyl hoogs verspreide Ce is suksesvol gedoteer in alumina matriks. Die edelmetaal katalisatorbedekkingsmateriaal wat aan die ultra-lae emissiestandaard van motorvoertuie voldoen, het porieëstruktuur, goeie hidrotermiese stabiliteit en groot suurstofbergingskapasiteit ontwikkel.
3.2.3 Katalisator vir voertuie
Pd-Rh-ondersteunde kwaternêre aluminium-gebaseerde seldsame aardkomplekse AlCeZrTiOx en AlLaZrTiOx om motorkatalisatorbedekkingsmateriaal te verkry. mesoporiese aluminium-gebaseerde seldsame aardkompleks Pd-Rh/ALC kan suksesvol gebruik word as 'n CNG voertuig uitlaat suiwering katalisator met goeie duursaamheid, en die omskakeling doeltreffendheid van CH4, die hoof komponent van CNG voertuig uitlaat gas, is so hoog as 97,8%. Neem 'n hidrotermiese eenstap-metode aan om daardie seldsame aarde ma saamgestelde materiaal voor te berei om selfsamestelling te realiseer. Geordende mesoporiese voorlopers met metastabiele toestand en hoë aggregasie is gesintetiseer, en die sintese van RE-Al voldoen aan die model van "saamgestelde groei-eenheid" , en realiseer dus die suiwering van motoruitlaat na-gemonteerde drierigting katalitiese omsetter.
Fig. 4 HRTEM-beelde van ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) en SmCo/MA(f)
Fig. 5 TEM-beeld (A) en EDS-elementdiagram (b,c) van Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 ligprestasie
Elektrone van seldsame aardelemente word maklik opgewonde om tussen verskillende energievlakke oor te skakel en lig uit te straal. Skaars aard-ione word dikwels as aktiveerders gebruik om luminescerende materiale voor te berei. Skaars aarde-ione kan op die oppervlak van aluminiumfosfaat-hol mikrosfere gelaai word deur middel van mede-presipitasiemetode en ioonuitruilmetode, en luminescerende materiale AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) kan voorberei word. Die luminescerende golflengte is in die nabye ultravioletgebied. MA word in dun films gemaak as gevolg van sy traagheid, lae diëlektriese konstante en lae geleidingsvermoë, wat dit van toepassing maak op elektriese en optiese toestelle, dun films, versperrings, sensors, ens. Dit kan ook word gebruik vir die waarneming van respons eendimensionele fotoniese kristalle, energieopwekking en anti-refleksiebedekkings. Hierdie toestelle is gestapelde films met definitiewe optiese padlengte, dus is dit nodig om brekingsindeks en dikte te beheer. Tans word titaandioksied en sirkoniumoksied met hoë brekingsindeks en silikondioksied met lae brekingsindeks dikwels gebruik om sulke toestelle te ontwerp en te bou . Die beskikbaarheidsreeks van materiale met verskillende oppervlak chemiese eienskappe word uitgebrei, wat dit moontlik maak om gevorderde fotonsensors te ontwerp. Die bekendstelling van MA- en oksihidroksiedfilms in die ontwerp van optiese toestelle toon groot potensiaal omdat die brekingsindeks soortgelyk is aan dié van silikondioksied. Maar die chemiese eienskappe verskil.
3.4 termiese stabiliteit
Met die verhoging van temperatuur, beïnvloed sintering die gebruikseffek van MA-katalisator ernstig, en die spesifieke oppervlakarea neem af en γ-Al2O3in kristallyne fase transformeer in δ en θ na χ fases. Skaars aardmateriale het goeie chemiese stabiliteit en termiese stabiliteit, hoë aanpasbaarheid en maklik beskikbare en goedkoop grondstowwe. Die byvoeging van seldsame aardelemente kan die termiese stabiliteit, hoë temperatuur oksidasie weerstand en meganiese eienskappe van die draer verbeter, en die oppervlak suurheid van die draer aanpas.La en Ce is die mees gebruikte en bestudeerde modifikasie elemente. Lu Weiguang en ander het gevind dat die byvoeging van seldsame aardelemente die grootmaat diffusie van aluminadeeltjies effektief verhoed het, La en Ce het die hidroksielgroepe op die oppervlak van alumina beskerm, sintering en fasetransformasie geïnhibeer en die skade van hoë temperatuur tot mesoporeuse struktuur verminder. . Die voorbereide alumina het steeds 'n hoë spesifieke oppervlakte en porievolume. Te veel of te min seldsame aardelement sal egter die termiese stabiliteit van alumina verminder. Li Yanqiu et al. 5% La2O3 tot γ-Al2O3 bygevoeg, wat die termiese stabiliteit verbeter het en die porievolume en spesifieke oppervlakarea van alumina-draer verhoog het. Soos gesien kan word uit Figuur 6, La2O3 bygevoeg tot γ-Al2O3, Verbeter die termiese stabiliteit van seldsame aarde saamgestelde draer.
In die proses om nano-veselagtige deeltjies met La tot MA te doteer, is die BET-oppervlakte en porievolume van MA-La hoër as dié van MA wanneer die hittebehandelingstemperatuur toeneem, en dotering met La het duidelike vertraagde effek op sintering by hoë temperatuur. soos in fig. 7, met die verhoging van temperatuur, La inhibeer die reaksie van graangroei en fase-transformasie, terwyl vye. 7a en 7c toon die ophoping van nano-veselagtige deeltjies. in fig. 7b, is die deursnee van groot deeltjies wat deur kalsinering by 1200℃ geproduseer word ongeveer 100nm. Dit dui op die beduidende sintering van MA. Daarbenewens, in vergelyking met MA-1200, aggregeer MA-La-1200 nie na hittebehandeling nie. Met die byvoeging van La het nano-veseldeeltjies beter sintervermoë. selfs by hoër kalsinasietemperatuur is gedoteerde La steeds hoogs versprei op MA-oppervlak. La gemodifiseerde MA kan gebruik word as die draer van Pd katalisator in C3H8 oksidasie reaksie.
Fig. 6 Struktuurmodel van sintering van alumina met en sonder seldsame aardelemente
Fig. 7 TEM-beelde van MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) en MA-La-1200(d)
4 Gevolgtrekking
Die vordering van voorbereiding en funksionele toepassing van seldsame aard-gemodifiseerde MA-materiale word bekendgestel. Skaars aarde-gemodifiseerde MA word wyd gebruik. Alhoewel baie navorsing gedoen is in katalitiese toediening, termiese stabiliteit en adsorpsie, het baie materiale hoë koste, lae dopinghoeveelheid, swak orde en is dit moeilik om geïndustrialiseer te word. Die volgende werk moet in die toekoms gedoen word: optimaliseer die samestelling en struktuur van seldsame aarde gemodifiseerde MA, kies die toepaslike proses, Ontmoet die funksionele ontwikkeling; Vestig 'n prosesbeheermodel gebaseer op funksionele proses om koste te verminder en industriële produksie te realiseer; Ten einde die voordele van China se seldsame aarde hulpbronne te maksimeer, moet ons die meganisme van seldsame aarde MA wysiging ondersoek, die teorie en proses van voorbereiding van seldsame aarde gemodifiseerde MA verbeter.
Fondsprojek: Shaanxi Wetenskap en Tegnologie Algehele Innovasieprojek (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi Provinsie 2019 Spesiale Wetenskaplike Navorsingsprojek (19JK0490); 2020 spesiale wetenskaplike navorsingsprojek van Huaqing College, Xi 'an Universiteit van Argitektuur en Tegnologie (20KY02)
Bron: Rare Earth
Postyd: Jul-04-2022