Ymhlith ocsidau nad ydynt yn silicaidd, mae gan alwmina briodweddau mecanyddol da, ymwrthedd tymheredd uchel a gwrthiant cyrydiad, tra bod gan alwmina mesoporous (MA) faint mandwll addasadwy, arwynebedd arwyneb penodol mawr, cyfaint mandwll mawr a chost cynhyrchu isel, a ddefnyddir yn helaeth mewn catalysis, rhyddhau cyffuriau rheoledig, arsugniad a meysydd eraill, megis cracio, hydrocracking a hydrodesulfurization o ddeunyddiau crai petrolewm. Defnyddir alwmina microporous yn gyffredin mewn diwydiant, ond bydd yn effeithio'n uniongyrchol ar weithgaredd alwmina, bywyd gwasanaeth a detholusrwydd catalydd. Er enghraifft, yn y broses o buro gwacáu ceir, bydd y llygryddion a adneuwyd o ychwanegion olew injan yn ffurfio golosg, a fydd yn arwain at rwystro mandyllau catalydd, gan leihau gweithgaredd catalydd. Gellir defnyddio syrffactydd i addasu strwythur cludwr alwmina i ffurfio MA.Improve ei berfformiad catalytig.
Mae MA yn cael effaith gyfyngol, ac mae'r metelau gweithredol yn cael eu dadactifadu ar ôl calchynnu tymheredd uchel. Yn ogystal, ar ôl calcination tymheredd uchel, mae'r strwythur mesoporous yn cwympo, mae sgerbwd MA mewn cyflwr amorffaidd, ac ni all yr asidedd arwyneb fodloni ei ofynion ym maes swyddogaetholi. Mae angen triniaeth addasu yn aml i wella'r gweithgaredd catalytig, sefydlogrwydd strwythur mesoporous, sefydlogrwydd thermol arwyneb ac asidedd wyneb MA deunyddiau.Mae grwpiau addasu cyffredin yn cynnwys heteroatomau metel (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, ac ati. ) ac ocsidau metel (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, ac ati) Wedi'u llwytho ar wyneb MA neu wedi'u dopio i mewn i'r sgerbwd.
Mae cyfluniad electronau arbennig elfennau daear prin yn golygu bod gan ei gyfansoddion briodweddau optegol, trydanol a magnetig arbennig, ac fe'i defnyddir mewn deunyddiau catalytig, deunyddiau ffotodrydanol, deunyddiau arsugniad a deunyddiau magnetig. Gall deunyddiau mesoporous addasedig ddaear prin addasu eiddo asid (alcali), cynyddu swydd wag ocsigen, a syntheseiddio catalydd nanocrystalline metel gyda gwasgariad unffurf a sefydlog nanometer scale.Appropriate Gall deunyddiau mandyllog a daearoedd prin wella gwasgariad wyneb nanocrystalau metel a sefydlogrwydd a dyddodiad carbon ymwrthedd catalyddion. Yn y papur hwn, bydd addasu daear prin a functionalization o MA yn cael eu cyflwyno i wella perfformiad catalytig, sefydlogrwydd thermol, capasiti storio ocsigen, arwynebedd penodol arwynebedd a strwythur mandwll.
1 MA paratoi
1.1 paratoi cludwr alwmina
Mae dull paratoi cludwr alwmina yn pennu ei ddosbarthiad strwythur mandwll, ac mae ei ddulliau paratoi cyffredin yn cynnwys dull dadhydradu ffug-boehmite (PB) a dull sol-gel. Cynigiwyd pseudoboehmite (PB) yn gyntaf gan Calvet, a hyrwyddodd H+ bepteiddio i gael PB coloidaidd γ-AlOOH yn cynnwys dŵr rhynghaenog, a gafodd ei galchynnu a'i ddadhydradu ar dymheredd uchel i ffurfio alwmina. Yn ôl gwahanol ddeunyddiau crai, mae'n cael ei rannu'n aml yn ddull dyddodiad, dull carbonization a dull hydrolysis alcoholaluminum. Mae hydoddedd colloidal PB yn cael ei effeithio gan grisialu, ac mae'n cael ei optimeiddio gyda'r cynnydd o grisialu, ac mae'n cael ei effeithio hefyd gan baramedrau'r broses weithredu.
Mae PB fel arfer yn cael ei baratoi trwy ddull dyddodiad. Mae alcali yn cael ei ychwanegu at hydoddiant aluminate neu mae asid yn cael ei ychwanegu at hydoddiant aluminate a'i waddodi i gael alwmina hydradol (dyodiad alcali), neu mae asid yn cael ei ychwanegu at ddyddodiad aluminate i gael alwmina monohydrate, sydd wedyn yn cael ei olchi, ei sychu a'i galchynnu i gael PB. Mae dull dyodiad yn hawdd i'w weithredu ac yn isel mewn cost, a ddefnyddir yn aml mewn cynhyrchu diwydiannol, ond mae llawer o ffactorau'n dylanwadu arno (ateb pH, crynodiad, tymheredd, ac ati). Ac mae'r amod hwnnw ar gyfer cael gronynnau gyda gwasgaredd gwell yn llym. Yn y dull carbonoli, mae Al (OH)3 yn cael ei gael trwy adwaith CO2 a NaAlO2, a gellir cael PB ar ôl heneiddio. Mae gan y dull hwn fanteision gweithrediad syml, ansawdd cynnyrch uchel, dim llygredd a chost isel, a gall baratoi alwmina gyda gweithgaredd catalytig uchel, ymwrthedd cyrydiad rhagorol ac arwynebedd penodol uchel gyda buddsoddiad isel a dychweliad uchel. Defnyddir dull hydrolysis alcocsid alwminiwm yn aml i baratoi PB purdeb uchel. Mae alcocsid alwminiwm yn cael ei hydrolysu i ffurfio monohydrate alwminiwm ocsid, ac yna'n cael ei drin i gael PB purdeb uchel, sydd â chrisialedd da, maint gronynnau unffurf, dosbarthiad maint mandwll crynodedig a chywirdeb uchel y gronynnau sfferig. Fodd bynnag, mae'r broses yn gymhleth, ac mae'n anodd ei adennill oherwydd y defnydd o rai toddyddion organig gwenwynig.
Yn ogystal, defnyddir halwynau anorganig neu gyfansoddion organig o fetelau yn gyffredin ar gyfer paratoi rhagsylweddion alwmina trwy ddull sol-gel, ac ychwanegir dŵr pur neu doddyddion organig i baratoi atebion i gynhyrchu sol, sydd wedyn yn cael ei gelu, ei sychu a'i rostio. Ar hyn o bryd, mae'r broses baratoi alwmina yn dal i gael ei wella ar sail dull dadhydradu PB, ac mae dull carbonoli wedi dod yn brif ddull ar gyfer cynhyrchu alwmina diwydiannol oherwydd ei heconomi a'i warchodaeth amgylcheddol. Mae Alumina a baratowyd gan ddull sol-gel wedi denu llawer o sylw oherwydd ei ddosbarthiad maint mandwll mwy unffurf, sy'n ddull posibl, ond mae angen ei wella i wireddu cymhwysiad diwydiannol.
1.2 Paratoi MA
Ni all alwmina confensiynol fodloni'r gofynion swyddogaethol, felly mae angen paratoi MA perfformiad uchel. Mae'r dulliau synthesis fel arfer yn cynnwys: dull nano-castio gyda llwydni carbon fel templed caled; Synthesis o SDA: Proses hunan-gydosod a achosir gan anweddiad (EISA) ym mhresenoldeb templedi meddal fel SDA a gwlychwyr cationig, anionig neu nonionig eraill.
1.2.1 Proses EISA
Defnyddir y templed meddal mewn cyflwr asidig, sy'n osgoi'r broses gymhleth a llafurus o ddull pilen caled a gall wireddu modiwleiddio parhaus yr agorfa. Mae'r gwaith o baratoi MA gan EISA wedi denu llawer o sylw oherwydd ei fod ar gael yn hawdd a'i allu i atgynhyrchu. Gellir paratoi gwahanol strwythurau mesoporous. Gellir addasu maint mandwll MA trwy newid hyd cadwyn hydroffobig syrffactydd neu addasu'r gymhareb molar o gatalydd hydrolysis i ragflaenydd alwminiwm yn solution.Therefore, EISA, a elwir hefyd yn synthesis un-cam ac addasu dull sol-gel o arwyneb uchel ardal MA ac alwmina mesoporous archebu (OMA), wedi'i gymhwyso i dempledi meddal amrywiol, megis P123, F127, triethanolamine (te), ac ati Gall EISA disodli'r broses cydosod rhagflaenwyr organoaluminum, megis alkocsidau alwminiwm a thempledi syrffactydd, yn nodweddiadol isopropoxide alwminiwm a P123, ar gyfer darparu mesoporous materials.The datblygiad llwyddiannus o broses EISA yn gofyn am addasiad manwl gywir o hydrolysis a cineteg anwedd i gael sol sefydlog a chaniatáu i'r datblygiad mesoffas a ffurfiwyd gan syrffactydd micelles yn sol.
Yn y broses EISA, gall defnyddio toddyddion nad ydynt yn ddyfrllyd (fel ethanol) ac asiantau cymhlethu organig arafu hydrolysis a chyfradd cyddwysiad rhagsylweddion organoalwminiwm yn effeithiol a chymell hunan-gydosod deunyddiau OMA, megis Al(OR)3a isopropocsid alwminiwm. Fodd bynnag, mewn toddyddion anweddol nad ydynt yn ddyfrllyd, mae templedi syrffactydd fel arfer yn colli eu hydrophilicity/hydrophobicity. Yn ogystal, oherwydd oedi hydrolysis a polycondensation, mae gan y cynnyrch canolradd grŵp hydroffobig, sy'n ei gwneud hi'n anodd rhyngweithio â thempled syrffactydd. Dim ond pan fydd crynodiad y syrffactydd a'r graddau o hydrolysis a polycondensation alwminiwm yn cynyddu'n raddol yn y broses o anweddu toddyddion y gall hunan-gynulliad templed ac alwminiwm ddigwydd. Felly, bydd llawer o baramedrau sy'n effeithio ar amodau anweddu toddyddion ac adwaith hydrolysis a chyddwysiad rhagflaenwyr, megis tymheredd, lleithder cymharol, catalydd, cyfradd anweddu toddyddion, ac ati, yn effeithio ar strwythur terfynol y cynulliad. Fel y dangosir yn ffig. 1, cafodd deunyddiau OMA â sefydlogrwydd thermol uchel a pherfformiad catalytig uchel eu syntheseiddio gan hunangynulliad anweddu a achosir gan anweddiad solvothermol (SA-EISA). Roedd triniaeth solvothermol yn hyrwyddo hydrolysis cyflawn rhagflaenwyr alwminiwm i ffurfio grwpiau hydrocsyl alwminiwm clwstwr bach, a oedd yn gwella'r rhyngweithio rhwng gwlychwyr a mesoffas chweochrog alwminiwm. Ffurfiwyd mesoffas chweochrog dau ddimensiwn ym mhroses EISA a'i galchynnu ar 400 ℃ i ffurfio deunydd OMA. Yn y broses EISA traddodiadol, mae hydrolysis rhagflaenydd organoaluminum yn cyd-fynd â'r broses anweddu, felly mae gan yr amodau anweddu ddylanwad pwysig ar yr adwaith a strwythur terfynol OMA. Mae'r cam triniaeth solvothermal yn hyrwyddo hydrolysis cyflawn y rhagflaenydd alwminiwm ac yn cynhyrchu grwpiau hydroxyl alwminiwm clystyrog rhannol cyddwys.OMA yn cael ei ffurfio o dan ystod eang o amodau anweddu. O'i gymharu â MA a baratowyd gan ddull EISA traddodiadol, mae gan OMA a baratowyd gan ddull SA-EISA gyfaint pore uwch, gwell arwynebedd penodol a gwell sefydlogrwydd thermol. Yn y dyfodol, gellir defnyddio dull EISA i baratoi MA agorfa ultra-mawr gyda chyfradd trosi uchel a detholusrwydd rhagorol heb ddefnyddio asiant reaming.
Ffig. 1 siart llif o ddull SA-EISA ar gyfer syntheseiddio deunyddiau OMA
1.2.2 prosesau eraill
Mae paratoi MA confensiynol yn gofyn am reolaeth fanwl gywir ar baramedrau synthesis i gyflawni strwythur mesoporous clir, ac mae tynnu deunyddiau templed hefyd yn heriol, sy'n cymhlethu'r broses synthesis. Ar hyn o bryd, mae llawer o lenyddiaethau wedi adrodd ar synthesis MA gyda gwahanol dempledi. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae'r ymchwil yn canolbwyntio'n bennaf ar y synthesis o MA gyda glwcos, swcros a startsh fel templedi gan isopropoxide alwminiwm yn ateb dyfrllyd. Mae'r rhan fwyaf o'r deunyddiau MA hyn yn cael eu syntheseiddio o alwminiwm nitrad, sylffad ac alcocsid fel ffynonellau alwminiwm. Gellir cael MA CTAB hefyd trwy addasu PB yn uniongyrchol fel ffynhonnell alwminiwm. Mae gan MA gyda gwahanol briodweddau strwythurol, hy Al2O3)-1, Al2O3)-2 ac al2o3And sefydlogrwydd thermol da. Nid yw ychwanegu syrffactydd yn newid strwythur grisial cynhenid PB, ond mae'n newid dull pentyrru gronynnau. Yn ogystal, mae ffurfio Al2O3-3 yn cael ei ffurfio gan adlyniad nanoronynnau wedi'i sefydlogi gan doddydd organig PEG neu agregu o amgylch PEG. Fodd bynnag, mae dosbarthiad maint pore Al2O3-1 yn gul iawn. Yn ogystal, paratowyd catalyddion sy'n seiliedig ar palladiwm gyda MA synthetig fel cludwr. Mewn adwaith hylosgi methan, dangosodd y catalydd a gefnogir gan Al2O3-3 berfformiad catalytig da.
Am y tro cyntaf, paratowyd MA gyda dosbarthiad maint mandwll cymharol gul trwy ddefnyddio slag du alwminiwm rhad a chyfoethog ABD. Mae'r broses gynhyrchu yn cynnwys proses echdynnu ar dymheredd isel a phwysau arferol. Ni fydd y gronynnau solet a adawyd yn y broses echdynnu yn llygru'r amgylchedd, a gellir eu pentyrru â risg isel neu eu hailddefnyddio fel llenwad neu agreg mewn cymhwysiad concrit. Arwynebedd penodol yr MA wedi'i syntheseiddio yw 123 ~ 162m2 / g, Mae'r dosbarthiad maint mandwll yn gul, y radiws brig yw 5.3nm, a'r mandylledd yw 0.37 cm3 / g. Mae'r deunydd yn faint nano ac mae maint y grisial tua 11nm. Mae synthesis cyflwr solid yn broses newydd i syntheseiddio MA, y gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu amsugnydd radiocemegol at ddefnydd clinigol. Mae deunyddiau crai alwminiwm clorid, amoniwm carbonad a glwcos yn cael eu cymysgu mewn cymhareb molar o 1: 1.5: 1.5, ac MA yn cael ei syntheseiddio gan adwaith mecanocemegol solid-state newydd.By concentrating131I mewn offer batri thermol, cyfanswm y cynnyrch o131I ar ôl crynodiad yw 90 %, ac mae gan yr hydoddiant 131I[NaI] grynodiad ymbelydrol uchel (1.7TBq/mL), felly gwireddu'r defnydd o gapsiwlau dos mawr131I[NaI] ar gyfer trin canser y thyroid.
I grynhoi, yn y dyfodol, gellir datblygu templedi moleciwlaidd bach hefyd i adeiladu strwythurau mandwll archebedig aml-lefel, addasu strwythur, morffoleg a phriodweddau cemegol wyneb deunyddiau yn effeithiol, a chynhyrchu arwynebedd arwyneb mawr a twll llyngyr MA wedi'i archebu. Archwiliwch dempledi rhad a ffynonellau alwminiwm, gwneud y gorau o'r broses synthesis, egluro'r mecanwaith synthesis ac arwain y broses.
Dull addasu 2 MA
Mae'r dulliau o ddosbarthu cydrannau gweithredol yn unffurf ar gludwr MA yn cynnwys trwytho, synthe-sis in-situ, dyddodiad, cyfnewid ïon, cymysgu mecanyddol a thoddi, ymhlith y ddau gyntaf yw'r rhai a ddefnyddir amlaf.
2.1 dull synthesis in-situ
Ychwanegir grwpiau a ddefnyddir mewn addasu swyddogaethol yn y broses o baratoi MA i addasu a sefydlogi strwythur sgerbwd y deunydd a gwella'r perfformiad catalytig. Dangosir y broses yn Ffigur 2. Liu et al. syntheseiddio Ni/Mo-Al2O3in situ gyda P123 fel templed. Gwasgarwyd Ni a Mo mewn sianeli MA archebu, heb ddinistrio strwythur mesoporous MA, ac roedd y perfformiad catalytig yn amlwg wedi gwella. Gan fabwysiadu dull twf yn y fan a'r lle ar swbstrad gama-al2o3 wedi'i syntheseiddio, O'i gymharu â γ-Al2O3, mae gan MnO2-Al2O3 arwynebedd arwyneb penodol BET mwy a chyfaint mandwll, ac mae ganddo strwythur mesoporous bimodal gyda dosbarthiad maint mandwll cul. Mae gan MnO2-Al2O3 gyfradd arsugniad cyflym ac effeithlonrwydd uchel ar gyfer F-, ac mae ganddo ystod cymhwysiad pH eang (pH = 4 ~ 10), sy'n addas ar gyfer amodau cymhwysiad diwydiannol ymarferol. Mae perfformiad ailgylchu MnO2-Al2O3 yn well na pherfformiad γ-Al2O. Mae angen optimeiddio sefydlogrwydd strwythurol ymhellach. I grynhoi, mae gan y deunyddiau MA wedi'u haddasu a geir trwy synthesis in-situ drefn strwythurol dda, rhyngweithio cryf rhwng grwpiau a chludwyr alwmina, cyfuniad tynn, llwyth deunydd mawr, ac nid yw'n hawdd achosi colli cydrannau gweithredol yn y broses adwaith catalytig. , ac mae'r perfformiad catalytig wedi'i wella'n sylweddol.
Ffig. 2 Paratoi MA swyddogaethol trwy synthesis in-situ
2.2 dull impregnation
Trochi'r MA parod i'r grŵp wedi'i addasu, a chael y deunydd MA wedi'i addasu ar ôl triniaeth, er mwyn gwireddu effeithiau catalysis, arsugniad ac ati. Roedd Cai et al. paratoi MA o P123 trwy ddull sol-gel, a'i socian mewn datrysiad ethanol a tetraethylenepentamine i gael deunydd MA wedi'i addasu amino gyda pherfformiad arsugniad cryf. Yn ogystal, mae Belkacemi et al. drochi yn ZnCl2solution gan yr un broses i gael archebwyd doped sinc deunyddiau MA addasedig. Yr arwynebedd penodol a chyfaint mandwll yw 394m2/g a 0.55 cm3/g, yn y drefn honno. O'i gymharu â'r dull synthesis in-situ, mae gan y dull impregnation wasgariad elfen well, strwythur mesoporous sefydlog a pherfformiad arsugniad da, ond mae'r grym rhyngweithio rhwng cydrannau gweithredol a chludwr alwmina yn wan, ac mae'r gweithgaredd catalytig yn cael ei ymyrryd yn hawdd gan ffactorau allanol.
3 cynnydd swyddogaethol
Y synthesis o MA daear prin gydag eiddo arbennig yw'r duedd datblygu yn y dyfodol. Ar hyn o bryd, mae yna lawer o ddulliau synthesis. Mae paramedrau'r broses yn effeithio ar berfformiad MA. Gellir addasu arwynebedd penodol, cyfaint mandwll a diamedr mandwll MA yn ôl math o dempled a chyfansoddiad rhagflaenydd alwminiwm. Mae tymheredd calcination a chrynodiad templed polymer yn effeithio ar arwynebedd penodol a chyfaint mandwll MA. Canfu Suzuki a Yamauchi fod y tymheredd calchynnu wedi cynyddu o 500 ℃ i 900 ℃. Gellir cynyddu'r agorfa a gellir lleihau'r arwynebedd. Yn ogystal, mae'r driniaeth addasu daear prin yn gwella gweithgaredd, sefydlogrwydd thermol wyneb, sefydlogrwydd strwythurol ac asidedd wyneb deunyddiau MA yn y broses catalytig, ac yn cwrdd â datblygiad swyddogaetholi MA.
3.1 Amsugno Difflworeiddio
Mae fflworin mewn dŵr yfed yn Tsieina yn ddifrifol niweidiol. Yn ogystal, bydd y cynnydd mewn cynnwys fflworin mewn hydoddiant sylffad sinc diwydiannol yn arwain at rydiad plât electrod, dirywiad yr amgylchedd gwaith, dirywiad ansawdd sinc trydan a gostyngiad yn y dŵr wedi'i ailgylchu yn y system gwneud asid. a phroses electrolysis o ffwrnais gwely hylifedig yn rhostio nwy ffliw. Ar hyn o bryd, y dull arsugniad yw'r mwyaf deniadol ymhlith y dulliau cyffredin o defluorination gwlyb.However, mae rhai diffygion, megis gallu arsugniad gwael, ystod pH cul sydd ar gael, llygredd eilaidd ac yn y blaen. Mae carbon wedi'i actifadu, alwmina amorffaidd, alwmina wedi'i actifadu ac arsugnwyr eraill wedi'u defnyddio ar gyfer difflworeiddio dŵr, ond mae cost adsorbents yn uchel, ac mae gallu arsugniad F-mewn datrysiad niwtral neu grynodiad uchel yn alwmina isel.Activated wedi dod yn fwyaf eang astudio arsugniad ar gyfer tynnu fflworid oherwydd ei affinedd uchel a'i ddetholusrwydd i fflworid ar werth pH niwtral, ond mae'n cael ei gyfyngu gan y tlawd cynhwysedd arsugniad fflworid, a dim ond ar pH <6 y gall gael perfformiad arsugniad fflworid da.MA wedi denu sylw eang mewn rheoli llygredd amgylcheddol oherwydd ei arwynebedd mawr penodol, effaith maint mandwll unigryw, perfformiad asid-sylfaen, sefydlogrwydd thermol a mecanyddol . Mae Kundu et al. MA parod gyda chynhwysedd arsugniad fflworin uchaf o 62.5 mg/g. Mae cynhwysedd arsugniad fflworin MA yn cael ei ddylanwadu'n fawr gan ei nodweddion strwythurol, megis arwynebedd arwyneb penodol, grwpiau swyddogaethol arwyneb, maint mandwll a chyfanswm maint mandwll. Mae addasu strwythur a pherfformiad MA yn ffordd bwysig o wella ei berfformiad arsugniad.
Oherwydd asid caled La a sylfaenoldeb caled fflworin, mae cysylltiad cryf rhwng ïonau La ac ïonau fflworin. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae rhai astudiaethau wedi canfod y gall La fel addasydd wella gallu arsugniad fflworid. Fodd bynnag, oherwydd sefydlogrwydd strwythurol isel arsugnyddion daear prin, mae priddoedd mwy prin yn cael eu trwytholchi i'r toddiant, gan arwain at lygredd dŵr eilaidd a niwed i iechyd pobl. Ar y llaw arall, mae crynodiad uchel o alwminiwm mewn amgylchedd dŵr yn un o'r gwenwynau i iechyd pobl. Felly, mae angen paratoi math o adsorbent cyfansawdd gyda sefydlogrwydd da a dim trwytholchi neu lai trwytholchi o elfennau eraill yn y broses tynnu fflworin. Paratowyd MA a addaswyd gan La a Ce trwy ddull impregnation (La/MA a Ce/MA). ocsidau daear prin eu llwytho yn llwyddiannus ar MA wyneb am y tro cyntaf, a oedd wedi defluorination performance.The uwch prif fecanweithiau tynnu fflworin yn arsugniad electrostatig a arsugniad cemegol, mae'r atyniad electron wyneb gwefr bositif ac adwaith cyfnewid ligand yn cyfuno â hydroxyl wyneb, y Mae grŵp swyddogaethol hydroxyl ar yr wyneb adsorbent yn cynhyrchu bond hydrogen gyda F-, mae addasu La a Ce yn gwella gallu arsugniad fflworin, Mae La/MA yn cynnwys mwy o safleoedd arsugniad hydrocsyl, ac mae gallu arsugniad F yn nhrefn La/MA>Ce/MA>MA. Gyda'r cynnydd mewn crynodiad cychwynnol, mae'r cynhwysedd arsugniad fflworin yn cynyddu. Mae'r effaith arsugniad orau pan fydd pH yn 5~9, ac mae'r broses arsugniad fflworin yn cyd-fynd â model arsugniad isothermol Langmuir. Yn ogystal, gall amhureddau ïonau sylffad mewn alwmina hefyd effeithio'n sylweddol ar ansawdd y samplau. Er bod yr ymchwil cysylltiedig ar alwmina daear prin wedi'i addasu wedi'i wneud, mae'r rhan fwyaf o'r ymchwil yn canolbwyntio ar y broses o adsorbent, sy'n anodd ei ddefnyddio yn ddiwydiannol.Yn y dyfodol, gallwn astudio mecanwaith daduniad fflworin cymhleth mewn hydoddiant sinc sylffad a nodweddion mudo ïonau fflworin, cael arsugniad ïon fflworin effeithlon, cost isel ac adnewyddadwy ar gyfer difflworeiddio hydoddiant sinc sylffad mewn system hydrometallurgy sinc, a sefydlu model rheoli prosesau ar gyfer trin hydoddiant fflworin uchel yn seiliedig ar adsorbent nano daear MA prin.
3.2 Catalydd
3.2.1 Diwygio methan yn sych
Gall daear prin addasu asidedd (sylfaenol) deunyddiau mandyllog, cynyddu gwagle ocsigen, a syntheseiddio catalyddion â gwasgariad unffurf, graddfa nanomedr a sefydlogrwydd. Fe'i defnyddir yn aml i gynnal metelau nobl a metelau trosiannol i gataleiddio methanation CO2. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau mesoporous addasedig ddaear prin yn datblygu tuag at ddiwygio methan sych (MDR), diraddio photocatalytic o VOCs a purification nwy gynffon.Compared â metelau nobl (fel Pd, Ru, Rh, ac ati) a metelau pontio eraill (megis Co, Fe, ac ati), Ni/Al2O3catalyst yn cael ei ddefnyddio'n helaeth ar gyfer ei weithgaredd catalytig uwch a detholusrwydd, sefydlogrwydd uchel a chost isel ar gyfer methan. Fodd bynnag, mae sintro a dyddodiad carbon o nanoronynnau Ni ar wyneb Ni/Al2O3 yn arwain at ddadactifadu cyflym y catalydd. Felly, mae angen ychwanegu cyflymydd, addasu cludwr catalydd a gwella'r llwybr paratoi i wella gweithgaredd catalytig, sefydlogrwydd a gwrthiant i losgi. Yn gyffredinol, gellir defnyddio ocsidau daear prin fel hyrwyddwyr strwythurol ac electronig mewn catalyddion heterogenaidd, ac mae CeO2 yn gwella gwasgariad Ni ac yn newid priodweddau metelig Ni trwy ryngweithio cymorth metel cryf.
Defnyddir MA yn eang i wella gwasgariad metelau, a darparu ataliad ar gyfer metelau gweithredol i atal eu crynhoad. Mae gallu storio ocsigen uchel La2O3with yn gwella'r ymwrthedd carbon yn y broses drawsnewid, ac mae La2O3 yn hyrwyddo gwasgariad Co ar alwmina mesoporous, sydd â gweithgaredd diwygio uchel a gwydnwch. Mae hyrwyddwr La2O3 yn cynyddu gweithgaredd MDR catalydd Co/MA, ac mae cyfnodau Co3O4a CoAl2O4 yn cael eu ffurfio ar wyneb y catalydd. Fodd bynnag, mae gan y La2O3 hynod wasgaredig ronynnau bach o 8nm~10nm. Yn y broses MDR, mae'r rhyngweithio in-situ rhwng La2O3 a La2O2CO3mesophase wedi'i ffurfio â CO2, a ysgogodd ddileu CxHy yn effeithiol ar wyneb y catalydd. Mae La2O3 yn hyrwyddo gostyngiad hydrogen trwy ddarparu dwysedd electronau uwch a gwella swydd wag ocsigen mewn 10% Co/MA. Mae ychwanegu La2O3 yn lleihau'r egni actifadu ymddangosiadol o ddefnydd CH4. Felly, cynyddodd cyfradd trosi CH4 i 93.7% ar 1073K K. Fe wnaeth ychwanegu La2O3 wella'r gweithgaredd catalytig, hyrwyddo lleihau H2, cynyddu nifer y safleoedd gweithredol Co0, cynhyrchu llai o garbon a adneuwyd a chynyddu'r swydd wag ocsigen i 73.3%.
Cefnogwyd Ce a Pr ar Ni/Al2O3catalyst trwy ddull impregnation cyfaint cyfartal yn Li Xiaofeng. Ar ôl ychwanegu Ce a Pr, cynyddodd y detholedd i H2 a gostyngodd y detholedd i CO. Roedd gan yr MDR a addaswyd gan Pr allu catalytig rhagorol, a chynyddodd y detholusrwydd i H2 o 64.5% i 75.6%, tra gostyngodd y detholedd i CO o 31.4% Peng Shujing et al. dull sol-gel a ddefnyddir, paratowyd MA Ce-addasedig gydag isopropocsid alwminiwm, toddydd isopropanol a cerium nitrad hexahydrate. Cynyddwyd arwynebedd penodol y cynnyrch ychydig. Roedd ychwanegu Ce yn lleihau agregiad nanoronynnau tebyg i wialen ar wyneb MA. Yn y bôn, roedd rhai grwpiau hydrocsyl ar wyneb γ- Al2O3 wedi'u gorchuddio gan gyfansoddion Ce. Gwellwyd sefydlogrwydd thermol MA, ac ni ddigwyddodd unrhyw drawsnewidiad cyfnod grisial ar ôl calchynnu ar 1000 ℃ am 10 awr.Wang Baowei et al. parod MA deunydd CeO2-Al2O4by dull coprecipitation. Roedd CeO2with grawn ciwbig bach wedi'i wasgaru'n unffurf mewn alwmina. Ar ôl cefnogi Co a Mo ar CeO2-Al2O4, cafodd y rhyngweithio rhwng alwmina a chydran weithredol Co a Mo ei atal yn effeithiol gan CEO2
Mae'r hyrwyddwyr daear prin (La, Ce, y a Sm) yn cael eu Cyfuno â chatalydd Co/MA ar gyfer MDR, a dangosir y broses yn ffig. 3. gall hyrwyddwyr y ddaear prin wella gwasgariad cludwr Co ar MA ac atal crynhoad gronynnau cyd. y lleiaf yw maint y gronynnau, y cryfaf yw'r rhyngweithiad Co-MA, y cryfaf yw'r gallu catalytig a sintro yn gatalydd YCo/MA, ac effeithiau cadarnhaol nifer o hyrwyddwyr ar weithgarwch MDR a dyddodiad carbon. Ffig. Mae 4 yn ddelwedd HRTEM ar ôl triniaeth MDR yn 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 am 8 awr. Mae gronynnau co yn bodoli ar ffurf smotiau du, tra bod cludwyr MA yn bodoli ar ffurf llwyd, sy'n dibynnu ar y gwahaniaeth o ddwysedd electronau. mewn delwedd HRTEM gyda 10% Co/MA (ffig. 4b), gwelir crynhoad gronynnau metel Co ar gludwyr ma Mae ychwanegu hyrwyddwr daear prin yn lleihau gronynnau Co i 11.0nm ~ 12.5nm. Mae gan YCo/MA ryngweithiad Co-MA cryf, ac mae ei berfformiad sintro yn well na chatalyddion eraill. yn ychwanegol, fel y dangosir yn ffigys. 4b i 4f, mae nanowires carbon gwag (CNF) yn cael eu cynhyrchu ar y catalyddion, sy'n cadw mewn cysylltiad â llif nwy ac yn atal y catalydd rhag dadactifadu.
Ffig. 3 Effaith ychwanegiad pridd prin ar briodweddau ffisegol a chemegol a pherfformiad catalytig MDR catalydd Co/MA
3.2.2 Catalydd dadocsidiad
Paratowyd Fe2O3/Meso-CeAl, catalydd dadocsidiad Ce-doped Fe-seiliedig, gan ddadhydrogeniad ocsideiddiol o 1- butene gyda CO2as ocsidydd meddal, ac fe'i defnyddiwyd yn y synthesis o 1,3- biwtadïen (BD). Roedd Ce yn wasgaredig iawn mewn matrics alwmina, ac roedd Fe2O3 / meso yn gatalydd gwasgaredig iawnFe2O3 / Meso-CeAl-100 nid yn unig â rhywogaethau haearn gwasgaredig iawn a phriodweddau strwythurol da, ond mae ganddo hefyd gapasiti storio ocsigen da, felly mae ganddo allu arsugniad ac actifadu da. o CO2. Fel y dangosir yn Ffigur 5, mae delweddau TEM yn dangos bod Fe2O3 / Meso-CeAl-100 yn rheolaidd Mae'n dangos bod strwythur sianel tebyg i lyngyr MesoCeAl-100 yn rhydd ac yn fandyllog, sy'n fuddiol i wasgariad cynhwysion actif, tra bod Ce yn wasgaredig iawn. yn cael ei ddopio'n llwyddiannus mewn matrics alwmina. Mae'r deunydd cotio catalydd metel nobl sy'n bodloni safon allyriadau isel iawn cerbydau modur wedi datblygu strwythur mandwll, sefydlogrwydd hydrothermol da a chynhwysedd storio ocsigen mawr.
3.2.3 Catalydd ar gyfer Cerbydau
Cefnogodd Pd-Rh gyfadeiladau daear prin cwaternaidd yn seiliedig ar alwminiwm AlCeZrTiOx ac AlLaZrTiOx i gael deunyddiau cotio catalydd modurol. gellir defnyddio cyfadeilad daear prin mesoporous alwminiwm Pd-Rh/ALC yn llwyddiannus fel catalydd puro gwacáu cerbydau CNG gyda gwydnwch da, ac mae effeithlonrwydd trosi CH4, prif gydran nwy gwacáu cerbydau CNG, mor uchel â 97.8%. Mabwysiadu dull un-cam hydrotherMal i baratoi'r deunydd cyfansawdd daear prin hwnnw i wireddu hunan-gynulliad, cafodd rhagflaenwyr mesoporaidd a orchmynnwyd gyda chyflwr metasefydlog a chydgrynhoad uchel eu syntheseiddio, ac roedd synthesis RE-Al yn cydymffurfio â'r model o "uned twf cyfansawdd" , a thrwy hynny sylweddoli puro trawsnewidydd catalytig tair-ffordd wedi'i osod ar ôl i'r gwacáu ceir.
Ffig. 4 delweddau HRTEM o ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) a SmCo/MA(f)
Ffig. 5 Delwedd TEM (A) a diagram elfen EDS (b,c) o Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 perfformiad luminous
Mae'n hawdd cyffroi electronau o elfennau daear prin i drosglwyddo rhwng gwahanol lefelau egni ac allyrru golau. Defnyddir ïonau daear prin yn aml fel actifyddion i baratoi deunyddiau goleuol. Gellir llwytho ïonau daear prin ar wyneb microsfferau gwag ffosffad alwminiwm trwy ddull coprecipitation a dull cyfnewid ïon, a gellir paratoi deunyddiau luminescent AlPO4∶RE (La, Ce, Pr, Nd). Mae'r donfedd luminescent yn y rhanbarth uwchfioled agos.MA yn cael ei wneud yn ffilmiau tenau oherwydd ei syrthni, cyson dielectrig isel a dargludedd isel, sy'n ei gwneud yn berthnasol i ddyfeisiau trydanol ac optegol, ffilmiau tenau, rhwystrau, synwyryddion, ac ati Gall hefyd cael ei ddefnyddio ar gyfer synhwyro crisialau ffotonig ymateb un-dimensiwn, cynhyrchu ynni a haenau gwrth-fyfyrio. Mae'r dyfeisiau hyn yn ffilmiau wedi'u pentyrru gyda hyd llwybr optegol pendant, felly mae angen rheoli mynegai plygiannol a thrwch.Ar hyn o bryd, defnyddir titaniwm deuocsid a zirconium ocsid gyda mynegai plygiannol uchel a silicon deuocsid gyda mynegai plygiannol isel yn aml i ddylunio ac adeiladu dyfeisiau o'r fath . Mae'r ystod argaeledd deunyddiau â gwahanol briodweddau cemegol arwyneb yn cael ei ehangu, sy'n ei gwneud hi'n bosibl dylunio synwyryddion ffoton uwch. Mae cyflwyno ffilmiau MA a oxyhydroxide wrth ddylunio dyfeisiau optegol yn dangos potensial mawr oherwydd bod y mynegai plygiannol yn debyg i un silicon deuocsid.Ond mae'r priodweddau cemegol yn wahanol.
3.4 sefydlogrwydd thermol
Gyda'r cynnydd mewn tymheredd, mae sintering yn effeithio'n ddifrifol ar effaith defnyddio catalydd MA, ac mae'r arwynebedd arwyneb penodol yn lleihau ac mae cyfnod crisialog γ-Al2O3in yn trawsnewid yn gamau δ a θ i χ. Mae gan ddeunyddiau daear prin sefydlogrwydd cemegol da a sefydlogrwydd thermol, addasrwydd uchel, a deunyddiau crai rhad sydd ar gael yn hawdd. Gall ychwanegu elfennau daear prin wella sefydlogrwydd thermol, ymwrthedd ocsideiddio tymheredd uchel a phriodweddau mecanyddol y cludwr, ac addasu asidedd wyneb y cludwr.La a Ce yw'r elfennau addasu a ddefnyddir ac a astudiwyd amlaf. Canfu Lu Weiguang ac eraill fod ychwanegu elfennau daear prin yn effeithiol yn atal trylediad swmp gronynnau alwmina, roedd La a Ce yn amddiffyn y grwpiau hydroxyl ar wyneb alwmina, yn atal sintro a thrawsnewid cyfnod, ac yn lleihau difrod tymheredd uchel i strwythur mesoporous. . Mae'r alwmina a baratowyd yn dal i fod ag arwynebedd penodol uchel a chyfaint mandwll. Fodd bynnag, bydd gormod neu rhy ychydig o elfen brin y ddaear yn lleihau sefydlogrwydd thermol alwmina. Dywedodd Li Yanqiu et al. ychwanegodd 5% La2O3to γ-Al2O3, a oedd yn gwella'r sefydlogrwydd thermol ac yn cynyddu cyfaint mandwll ac arwynebedd penodol cludwr alwmina. Fel y gwelir o Ffigur 6, La2O3 wedi'i ychwanegu at γ-Al2O3, Gwella sefydlogrwydd thermol cludwr cyfansawdd daear prin.
Yn y broses o ddopio gronynnau nano-ffibr â La i MA, mae arwynebedd BET a chyfaint mandwll MA-La yn uwch na rhai MA pan fydd tymheredd y driniaeth wres yn cynyddu, ac mae dopio â La yn cael effaith arafu amlwg ar sintering yn uchel. tymheredd. fel y dangosir yn ffig. 7, gyda chynnydd tymheredd, mae La yn atal adwaith twf grawn a thrawsnewid cyfnod, tra bod ffigys. Mae 7a a 7c yn dangos croniad gronynnau nano-ffibr. yn ffig. 7b, mae diamedr y gronynnau mawr a gynhyrchir trwy galchynnu ar 1200 ℃ tua 100nm. Mae'n nodi sintering sylweddol MA. Yn ogystal, o'i gymharu â MA-1200, nid yw MA-La-1200 yn agregu ar ôl triniaeth wres. Gydag ychwanegu La, mae gan ronynnau nano-ffibr well gallu sintering. hyd yn oed ar dymheredd calcination uwch, doped La yn dal yn wasgaredig iawn ar MA wyneb. Gellir defnyddio La addasedig MA fel cludwr Pd catalydd mewn adwaith C3H8oxidation.
Ffig. 6 Model adeiledd o sintro alwmina gyda a heb elfennau pridd prin
Ffig. 7 delweddau TEM o MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) ac MA-La-1200(d)
4 Casgliad
Cyflwynir cynnydd paratoi a chymhwyso deunyddiau MA daear prin wedi'u haddasu. Defnyddir MA wedi'i addasu â daear prin yn eang. Er bod llawer o ymchwil wedi'i wneud mewn cymhwysiad catalytig, sefydlogrwydd thermol ac arsugniad, mae gan lawer o ddeunyddiau gost uchel, swm dopio isel, trefn wael ac maent yn anodd eu diwydiannu. Mae angen gwneud y gwaith canlynol yn y dyfodol: gwneud y gorau o gyfansoddiad a strwythur MA wedi'i addasu â daear prin, dewis y broses briodol, Cwrdd â'r datblygiad swyddogaethol; Sefydlu model rheoli prosesau yn seiliedig ar broses swyddogaethol i leihau costau a gwireddu cynhyrchu diwydiannol; Er mwyn gwneud y mwyaf o fanteision adnoddau daear prin Tsieina, dylem archwilio mecanwaith addasu MA daear prin, gwella'r theori a'r broses o baratoi MA daear prin wedi'i addasu.
Prosiect y Gronfa: Prosiect Arloesedd Cyffredinol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Prosiect Ymchwil Gwyddonol Arbennig Talaith Shaanxi 2019 (19JK0490); Prosiect ymchwil wyddonol arbennig 2020 o Goleg Huaqing, Xi 'Prifysgol Pensaernïaeth a Thechnoleg (20KY02)
Ffynhonnell: Rare Earth
Amser post: Gorff-04-2022