Di nav oksîdên ne-sîlîsyûmî de, alumîna xwedî taybetmendiyên mekanîkî yên baş, berxwedana germahiya bilind û berxwedana korozyonê ye, lê alumîna mezoporoz (MA) xwedî mezinahiya kunên guhêrbar, rûbera taybetî ya mezin, qebareya kunên mezin û lêçûna hilberînê ya kêm e, ku bi berfirehî di katalîz, berdana dermanan a kontrolkirî, adsorpsiyon û warên din de, wekî şikandin, hîdroşikandin û hîdrodesulfurîzasyona madeyên xav ên petrolê de tê bikar anîn. Alumîna mîkroporoz bi gelemperî di pîşesaziyê de tê bikar anîn, lê ew ê rasterast bandorê li çalakiya alumînayê, temenê xizmetê û hilbijartina katalîzator bike. Mînakî, di pêvajoya paqijkirina dûmana otomobîlan de, gemarên ji lêzêdekirina rûnê motorê yên rijandî dê kokê çêbikin, ku dê bibe sedema girtina kunên katalîzator, bi vî rengî çalakiya katalîzator kêm dike. Surfactant dikare were bikar anîn da ku avahiya hilgirê alumînayê ji bo çêkirina MA were sererast kirin. Performansa wê ya katalîtîk baştir bike.
MA bandorek sînordar dike, û metalên çalak piştî kalsînasyona germahiya bilind deaktîv dibin. Wekî din, piştî kalsînasyona germahiya bilind, avahiya mezopor hilweşe, îskeleta MA di rewşek amorf de ye, û asîdîteya rûyê nikare hewcedariyên xwe di warê fonksiyonalîzekirinê de bicîh bîne. Ji bo baştirkirina çalakiya katalîtîk, aramiya avahiya mezopor, aramiya germahiya rûyê û asîdîteya rûyê materyalên MA pir caran dermankirina guherandinê hewce ye. Komên guherandinê yên hevpar heteroatomên metal (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, hwd.) û oksîdên metal (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, hwd.) hene ku li ser rûyê MA têne barkirin an jî di îskeletê de têne dopkirin.
Şêweya elektronî ya taybet a elementên erdên nadir dihêle ku pêkhateyên wê xwedî taybetmendiyên optîkî, elektrîkî û magnetîkî yên taybet bin, û di materyalên katalîtîk, materyalên fotoelektrîkî, materyalên adsorpsiyonê û materyalên magnetîkî de têne bikar anîn. Materyalên mezoporoz ên guherandî yên erdên nadir dikarin taybetmendiya asîdê (alkalî) rast bikin, valahiya oksîjenê zêde bikin, û katalîzatorên nanokristalî yên metalî bi belavbûna yekreng û pîvana nanometre ya stabîl sentez bikin. Materyalên poroz ên guncaw û erdên nadir dikarin belavbûna rûyê nanokristalên metalî û aramî û berxwedana danîna karbonê ya katalîzatoran baştir bikin. Di vê gotarê de, guherîna erdên nadir û fonksiyonalîzekirina MA dê were nasandin da ku performansa katalîtîk, aramiya germî, kapasîteya hilanîna oksîjenê, qada rûyê taybetî û avahiya poran baştir bike.
1 Amadekariya MA
1.1 amadekirina hilgirê alumina
Rêbaza amadekirina hilgirê alumînayê belavbûna avahiya porê wê diyar dike, û rêbazên amadekirina wê yên hevpar rêbaza dehidratasyona pseudo-boehmît (PB) û rêbaza sol-jel in. Pseudoboehmît (PB) cara yekem ji hêla Calvet ve hate pêşniyar kirin, û H+ peptîzasyonê pêşve xist da ku PB-ya koloidî ya γ-AlOOH ku ava navbera qatan dihewîne bi dest bixe, ku di germahiya bilind de hate kalsînkirin û zuhakirin da ku alumînayê çêbike. Li gorî madeyên xav ên cûda, ew pir caran li ser rêbaza barînê, rêbaza karbonîzasyonê û rêbaza hîdrolîza alkolalumînayê tê dabeş kirin. Çareserbûna koloidî ya PB ji hêla krîstalînîteyê ve bandor dibe, û bi zêdebûna krîstalînîteyê re tê çêtir kirin, û her weha ji hêla parametreyên pêvajoya xebitandinê ve bandor dibe.
PB bi gelemperî bi rêbaza barînê tê amadekirin. Alkalî tê zêdekirin nav çareseriya alumînatê an jî asîd tê zêdekirin nav çareseriya alumînatê û tê barînkirin da ku alumînaya hîdratkirî were bidestxistin (barîna alkalî), an jî asîd tê zêdekirin nav barîna alumînatê da ku alumînaya monohîdrat were bidestxistin, ku dû re tê şuştin, hişkkirin û kalsînkirin da ku PB were bidestxistin. Rêbaza barînê karanîna wê hêsan e û lêçûna wê kêm e, ku pir caran di hilberîna pîşesaziyê de tê bikar anîn, lê ew ji hêla gelek faktoran ve bandor dibe (pH-ya çareseriyê, konsantrasyon, germahî, hwd.). Û ew şert ji bo bidestxistina perçeyên bi belavbûna çêtir hişk in. Di rêbaza karbonîzasyonê de, Al(OH)3 bi reaksiyona CO2 û NaAlO2 tê bidestxistin, û PB dikare piştî pîrbûnê were bidestxistin. Ev rêbaz xwedî avantajên xebitandina hêsan, kalîteya hilberê ya bilind, bê qirêjî û lêçûna kêm e, û dikare alumînayê bi çalakiya katalîtîk a bilind, berxwedana korozyonê ya hêja û rûbera rûyê taybetî ya bilind bi veberhênana kêm û vegera bilind amade bike. Rêbaza hîdrolîza alkoksidê ya aluminiumê pir caran ji bo amadekirina PB-ya paqijiya bilind tê bikar anîn. Alkoksîda aluminumê tê hîdrolîzkirin da ku oksîda aluminumê monohîdrat çêbibe, û dûv re tê dermankirin da ku PB-ya paqijiya bilind were bidestxistin, ku xwedan krîstalînbûnek baş, mezinahiya perçeyan yekreng, belavbûna mezinahiya poran a konsantre û yekparebûna bilind a perçeyên sferîk e. Lêbelê, pêvajo tevlihev e, û ji ber karanîna hin çareserkerên organîk ên jehrîn zehmet e ku meriv wê vegerîne.
Herwiha, xwêyên neorganîk an jî pêkhateyên organîk ên metalan bi gelemperî ji bo amadekirina pêşgirên alumînayê bi rêbaza sol-jel têne bikar anîn, û ava paqij an jî çareserkerên organîk têne zêdekirin da ku çareseriyan amade bikin da ku sol çêbibe, ku dû re tê jelkirin, hişkkirin û pijandin. Niha, pêvajoya amadekirina alumînayê hîn jî li ser bingeha rêbaza dehidratasyona PB-ê tê baştirkirin, û rêbaza karbonîzasyonê ji ber aborî û parastina jîngehê bûye rêbaza sereke ji bo hilberîna alumînayê ya pîşesaziyê. Alumînaya ku bi rêbaza sol-jel tê amadekirin ji ber belavbûna xwe ya yekrengtir a mezinahiya poran, ku rêbazek potansiyel e, gelek bal kişandiye ser xwe, lê ji bo pêkanîna serîlêdana pîşesaziyê pêdivî ye ku were baştirkirin.
1.2 Amadekariya MA
Alumînaya kevneşopî nikare pêdiviyên fonksiyonel bicîh bîne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku MA-ya performansa bilind were amadekirin. Rêbazên sentezê bi gelemperî ev in: rêbaza nano-qelandinê bi qalibê karbonê wekî şablona hişk; Senteza SDA: Pêvajoya xwe-civandina bi buharbûnê (EISA) di hebûna şablonên nerm ên wekî SDA û surfaktantên din ên katyonîk, anyonîk an neîyonîk de.
1.2.1 Pêvajoya EISA
Şablona nerm di şert û mercên asîdî de tê bikar anîn, ku pêvajoya tevlihev û demdirêj a rêbaza parzûna hişk dûr dixe û dikare modûlasyona domdar a vebûnê pêk bîne. Amadekirina MA bi EISA gelek bal kişandiye ji ber ku ew hêsan peyda dibe û dubare dibe. Strukturên mezopor ên cûda dikarin werin amadekirin. Mezinahiya kunên MA dikare bi guhertina dirêjahiya zincîra hîdrofobîk a surfaktantê an jî bi rêkxistina rêjeya molar a katalîzatorê hîdrolîzê bi pêşgira aluminiumê di çareseriyê de were sererast kirin. Ji ber vê yekê, EISA, ku wekî rêbaza sol-jel a sentez û guherandina yek-gavî ya MA ya rûbera bilind û alumîna mezoporoz a rêzkirî (OMA) jî tê zanîn, li ser gelek şablonên nerm, wek P123, F127, trîetanolamîn (çay), û hwd. hatiye sepandin. EISA dikare pêvajoya hev-civandina pêşgirên organoaluminumê, wek alkoksîdên aluminiumê û şablonên surfaktantê, bi gelemperî îzopropoksîda aluminiumê û P123, ji bo peyda kirina materyalên mezoporoz biguhezîne. Pêşveçûna serketî ya pêvajoya EISA hewceyê rêkxistina rastîn a kînetîkên hîdrolîz û kondensasyonê ye da ku solek stabîl were bidestxistin û rê bide pêşveçûna mezofaza ku ji hêla mîselên surfaktantê ve di sol de çêdibe.
Di pêvajoya EISA de, karanîna çareserkerên ne-avî (wek etanol) û ajanên komplekskirina organîk dikarin bi bandor rêjeya hîdrolîz û kondensasyonê ya pêşmadeyên organoaluminum hêdî bikin û xwe-civandina materyalên OMA, wek Al(OR)3 û îzopropoksîda aluminiumê teşwîq bikin. Lêbelê, di çareserkerên firar ên ne-avî de, şablonên surfaktant bi gelemperî hîdrofîlîtî/hîdrofobîtiya xwe winda dikin. Wekî din, ji ber derengketina hîdrolîz û polîkondensasyonê, berhema navber xwedî komek hîdrofobîk e, ku têkiliya wê bi şablona surfaktantê re dijwar dike. Tenê dema ku konsantrasyona surfaktant û pileya hîdrolîz û polîkondensasyona aluminiumê di pêvajoya buharkirina çareserkerê de hêdî hêdî zêde bibin, dikare xwe-civandina şablon û aluminiumê pêk were. Ji ber vê yekê, gelek parametreyên ku bandorê li şert û mercên buharkirina çareserkeran û reaksiyona hîdrolîz û kondensasyonê ya pêşmadeyan dikin, wek germahî, şilbûna nisbî, katalîzator, rêjeya buharkirina çareserker, û hwd., dê bandorê li avahiya civandina dawîn bikin. Wekî ku di şekil de tê xuyang kirin. 1, Materyalên OMA yên bi aramiya germî ya bilind û performansa katalîtîk a bilind bi alîkariya solvotermal a bi buharbûnê ve hatî çêkirin (SA-EISA) hatin sentezkirin. Dermankirina solvotermal hîdrolîza tevahî ya pêşgirên aluminiumê pêşve xist da ku komên hîdroksîl ên aluminiumê yên piçûk çêbike, ku têkiliya di navbera surfaktant û aluminiumê de zêde kir. Mezofaza şeşalî ya du-alî di pêvajoya EISA de hate çêkirin û di 400℃ de hate kalsînkirin da ku materyalê OMA çêbike. Di pêvajoya EISA ya kevneşopî de, pêvajoya buharbûnê bi hîdrolîza pêşgira organoaluminumê re tê, ji ber vê yekê şert û mercên buharbûnê bandorek girîng li ser reaksiyon û avahiya dawîn a OMA dikin. Gava dermankirina solvotermal hîdrolîza tevahî ya pêşgira aluminiumê pêşve dixe û komên hîdroksîl ên aluminiumê yên qismî komkirî çêdike. OMA di bin rêzek fireh ji şert û mercên buharbûnê de tê çêkirin. Li gorî MA ya ku bi rêbaza EISA ya kevneşopî hatî amadekirin, OMA ya ku bi rêbaza SA-EISA hatî amadekirin xwedî qebareya porê bilindtir, rûbera taybetî ya çêtir û aramiya germî ya çêtir e. Di pêşerojê de, rêbaza EISA dikare were bikar anîn da ku MA ya vebûna ultra-mezin bi rêjeya veguherîna bilind û hilbijartina hêja bêyî karanîna ajanek reaming were amadekirin.
Wêne 1 nexşeya herikîna rêbaza SA-EISA ji bo sentezkirina materyalên OMA
1.2.2 pêvajoyên din
Amadekirina MA ya kevneşopî ji bo bidestxistina avahiyek mezoporoz a zelal kontrolkirina rast a parametreyên sentezê hewce dike, û rakirina materyalên şablonê jî dijwar e, ku pêvajoya sentezê tevlihev dike. Niha, gelek wêje senteza MA bi şablonên cûda re rapor kirine. Di salên dawî de, lêkolîn bi giranî li ser senteza MA bi glukoz, sukroz û nîşasta wekî şablonan bi îzopropoksîda aluminiumê di çareseriya avî de sekinî. Piraniya van materyalên MA ji nîtrata aluminiumê, sulfat û alkoksid wekî çavkaniyên aluminiumê têne sentez kirin. MA CTAB di heman demê de bi guhertina rasterast a PB wekî çavkaniya aluminiumê jî dikare were bidestxistin. MA bi taybetmendiyên avahîsaziyê yên cûda, ango Al2O3)-1, Al2O3)-2 û al2o3A xwedî aramiya germî ya baş e. Zêdekirina surfaktant avahiya krîstal a xwerû ya PB naguherîne, lê moda komkirina perçeyan diguherîne. Wekî din, çêbûna Al2O3-3 ji hêla girêdana nanopartikulên ku ji hêla çareserkerê organîk PEG ve hatine stabîl kirin an jî li dora PEG kombûn pêk tê. Lêbelê, belavbûna mezinahiya porê ya Al2O3-1 pir teng e. Her wiha, katalîzatorên li ser bingeha paladyûmê bi MA-ya sentetîk wekî hilgir hatin amadekirin. Di reaksiyona şewitandina metanê de, katalîzatorê ku ji hêla Al2O3-3 ve hatî piştgirî kirin performansek katalîtîk a baş nîşan da.
Ji bo cara yekem, MA bi belavbûna mezinahiya poran a nisbeten teng bi karanîna şlaqa reş a aluminiumê ya erzan û dewlemend bi aluminumê ABD hate amadekirin. Pêvajoya hilberînê pêvajoya derxistinê di germahiya nizm û zexta normal de vedihewîne. Parçeyên hişk ên ku di pêvajoya derxistinê de dimînin jîngehê qirêj nakin, û dikarin bi rîskek kêm werin kom kirin an jî wekî dagirtin an agregat di sepandina betonê de ji nû ve werin bikar anîn. Rûbera taybetî ya MA ya sentezkirî 123~162m2/g e, Belavbûna mezinahiya poran teng e, nîvkada lûtkeyê 5.3nm e, û porozîtî 0.37 cm3/g e. Materyal bi mezinahiya nano ye û mezinahiya krîstalê nêzîkî 11nm e. Senteza rewşa hişk pêvajoyek nû ye ji bo sentezkirina MA, ku dikare ji bo hilberîna absorbenta radyokîmyayî ji bo karanîna klînîkî were bikar anîn. Materyalên xav ên klorîda alumînyûmê, karbonata amonyûmê û glukozê bi rêjeyek molar a 1: 1.5: 1.5 têne tevlihevkirin, û MA bi reaksiyonek mekanokîmyayî ya nû ya rewşa hişk tê sentezkirin. Bi komkirina 131I di alavên bataryayên germî de, hilberîna giştî ya 131I piştî komkirinê %90 e, û çareseriya 131I[NaI] ya hatî bidestxistin xwedî rêjeyek radyoaktîf a bilind e (1.7TBq/mL), bi vî rengî karanîna kapsulên dozaja mezin ên 131I[NaI] ji bo dermankirina penceşêra tîroîdê pêk tê.
Bi kurtasî, di pêşerojê de, şablonên molekulî yên piçûk jî dikarin werin pêşve xistin da ku avahiyên porên rêzkirî yên pir-astî ava bikin, bi bandor avahî, morfolojî û taybetmendiyên kîmyewî yên rûyê materyalan rast bikin, û rûberek mezin û MA-ya kurmikên rêzkirî çêbikin. Şablonên erzan û çavkaniyên aluminiumê bigerin, pêvajoya sentezê çêtir bikin, mekanîzmaya sentezê zelal bikin û pêvajoyê rêber bikin.
Rêbaza guherandina 2 MA
Rêbazên belavkirina yekreng a pêkhateyên çalak li ser hilgirê MA ev in: impregnasyon, senteza di cîh de, barîn, danûstandina îyonan, tevlihevkirina mekanîkî û helandin, ku di nav wan de du yên yekem herî zêde têne bikar anîn.
2.1 rêbaza senteza di cîh de
Grûpên ku di guhertina fonksiyonel de têne bikar anîn di pêvajoya amadekirina MA de têne zêdekirin da ku avahiya îskeletê ya materyalê biguherînin û stabîl bikin û performansa katalîtîk baştir bikin. Pêvajo di Wêne 2 de tê nîşandan. Liu û hevkarên wî Ni/Mo-Al2O3 li cîhê xwe bi P123 wekî şablon sentez kirin. Hem Ni û hem jî Mo di kanalên MA yên rêzkirî de belav bûn, bêyî ku avahiya mezoporoz a MA hilweşînin, û performansa katalîtîk bi awayekî berbiçav baştir bû. Bi pejirandina rêbaza mezinbûna li cîhê xwe li ser substratek gamma-al2o3 ya sentezkirî, Li gorî γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 xwedan rûbera taybetî ya BET û qebareya poran a mezintir e, û xwedan avahiyek mezoporoz a dumodal bi belavkirina mezinahiya poran a teng e. MnO2-Al2O3 xwedan rêjeyek adsorpsiyonê ya bilez û karîgeriya bilind ji bo F- ye, û xwedan rêzek serîlêdana pH-ya fireh e (pH=4~10), ku ji bo şert û mercên serîlêdana pîşesaziyê ya pratîkî guncan e. Performansa vezîvirandinê ya MnO2-Al2O3 ji ya γ-Al2O çêtir e. Pêdivî ye ku îstîqrara avahîsaziyê bêtir were çêtir kirin. Bi kurtasî, materyalên guhertî yên MA yên ku bi senteza in-situ hatine bidestxistin, xwedî rêza avahîsaziyê ya baş, têkiliyek xurt di navbera kom û hilgirên alumina de, tevlîheviyek teng, barek materyalê ya mezin in, û di pêvajoya reaksiyona katalîtîk de ne hêsan e ku bibin sedema rijandina pêkhateyên çalak, û performansa katalîtîk bi girîngî çêtir dibe.
Wêne 2 Amadekirina MA ya fonksiyonelkirî bi senteza in-situ
2.2 rêbaza impregnasyonê
MAya amadekirî têxin nav koma guhertî û piştî dermankirinê materyalê MAya guhertî bi dest bixin, da ku bandorên katalîz, adsorpsiyon û yên wekî wan werin fêmkirin. Cai û hevkarên wî MA ji P123 bi rêbaza sol-jel amade kirin û di çareseriya etanol û tetraethylenepentamînê de şil kirin da ku materyalê MAya guhertî ya amînî bi performansa adsorpsiyona bihêz bi dest bixin. Wekî din, Belkacemi û hevkarên wî bi heman pêvajoyê di çareseriya ZnCl2 de şil kirin da ku materyalên MAya guhertî yên bi zincê dopîngkirî yên rêzkirî bi dest bixin. Rûbera rûyê taybetî û qebareya poran bi rêzê ve 394m2/g û 0.55 cm3/g ne. Li gorî rêbaza senteza di cîh de, rêbaza impregnasyonê belavbûna hêmanan a çêtir, avahiyek mezoporoz a stabîl û performansa adsorpsiyona baş heye, lê hêza têkiliyê di navbera pêkhateyên çalak û hilgirê alumînayê de qels e, û çalakiya katalîtîk bi hêsanî ji hêla faktorên derveyî ve tê destwerdan.
3 pêşketina fonksiyonel
Senteza MA ya erdên nadir bi taybetmendiyên taybet di pêşerojê de meyla pêşveçûnê ye. Niha, gelek rêbazên sentezê hene. Parametreyên pêvajoyê bandorê li ser performansa MA dikin. Rûbera rûyê taybetî, qebareya poran û qûtra poran a MA dikare li gorî celebê şablonê û pêkhateya pêşengê aluminiumê were sererast kirin. Germahiya kalsînasyonê û rêjeya şablona polîmer bandorê li ser rûbera rûyê taybetî û qebareya poran a MA dikin. Suzuki û Yamauchi dîtin ku germahiya kalsînasyonê ji 500℃ zêde bûye 900℃. Vebûn dikare were zêdekirin û rûber dikare were kêmkirin. Wekî din, dermankirina guherandina erdên nadir çalakî, aramiya germî ya rûyê erdê, aramiya avahîsaziyê û asîdîteya rûyê materyalên MA di pêvajoya katalîtîk de baştir dike, û bi pêşkeftina fonksiyonalîzasyona MA re hevdîtin dike.
3.1 Adsorbenta Deflorînasyonê
Flora di ava vexwarinê ya li Çînê de bi giranî zirardar e. Wekî din, zêdebûna rêjeya florê di çareseriya sînko sulfate ya pîşesaziyê de dê bibe sedema korozyona plakaya elektrodê, xirabûna jîngeha xebatê, kêmbûna kalîteya sînkoya elektrîkê û kêmbûna mîqdara ava vezîvirandî di pergala çêkirina asîdê û pêvajoya elektrolizê ya gaza dûmanê ya firna nivîna şilekirî de. Niha, rêbaza adsorpsiyonê di nav rêbazên gelemperî yên deflorînasyona şil de ya herî balkêş e. Lêbelê, hin kêmasî hene, wekî kapasîteya adsorpsiyonê ya xirab, rêza pH-ya teng a berdest, qirêjiya duyemîn û hwd. Karbona çalakkirî, alumînaya amorf, alumînaya çalakkirî û adsorbentên din ji bo defluorîzekirina avê hatine bikar anîn, lê lêçûna adsorbentan zêde ye, û kapasîteya adsorbsiyonê ya F-ê di çareseriya bêalî an jî konsantrasyona bilind de kêm e. Alumînaya çalakkirî ji ber girêdana wê ya bilind û hilbijartina wê ya ji bo florîdê di nirxa pH-ya bêalî de bûye adsorbenta herî berfireh a ji bo rakirina florîdê, lê ew ji hêla kapasîteya adsorbsiyonê ya xirab a florîdê ve sînordar e, û tenê di pH<6 de dikare performansa adsorbsiyonê ya baş a florîdê hebe. MA di kontrola qirêjiya jîngehê de ji ber rûbera xwe ya mezin a taybetî, bandora mezinahiya porê ya bêhempa, performansa asîd-baz, aramiya germî û mekanîkî bala berfireh kişandiye. Kundu û hevkarên wî MA bi kapasîteya adsorbsiyonê ya florîdê ya herî zêde 62.5 mg/g amade kirin. Kapasîteya adsorbsiyonê ya florîdê ya MA ji hêla taybetmendiyên wê yên avahîsaziyê ve, wekî rûbera taybetî, komên fonksiyonel ên rûberê, mezinahiya porê û mezinahiya tevahî ya porê ve pir bandor dibe. Sererastkirina avahî û performansa MA rêyek girîng e ku performansa wê ya adsorbsiyonê baştir bike.
Ji ber asîda hişk a La û baziniya hişk a florîn, di navbera La û îyonên florîn de girêdanek xurt heye. Di salên dawî de, hin lêkolînan dîtine ku La wekî guherkerek dikare kapasîteya adsorbsiyona florîn baştir bike. Lêbelê, ji ber aramiya avahiya kêm a adsorbentên erdên nadir, bêtir erdên nadir di nav çareseriyê de têne rijandin, ku dibe sedema qirêjiya duyemîn a avê û zirarê dide tenduristiya mirovan. Ji hêla din ve, rêjeya bilind a aluminiumê di jîngeha avê de yek ji jehrên tenduristiya mirovan e. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku celebek adsorbentek pêkhatî bi aramiyek baş û bê rijandin an jî kêmtir rijandina elementên din di pêvajoya rakirina florîn de were amadekirin. MA ya ku ji hêla La û Ce ve hatî guheztin bi rêbaza impregnasyonê (La/MA û Ce/MA) hate amadekirin. Oksîdên erdên nadir cara yekem bi serkeftî li ser rûyê MA hatin barkirin, ku performansa deflorînasyonê bilindtir bû. Mekanîzmayên sereke yên rakirina florê adsorpsiyona elektrostatîk û adsorpsiyona kîmyewî ne, kişandina elektronan a barkirina erênî ya rûyê û reaksiyona danûstandina lîgandê bi hîdroksîla rûyê re têkel dibe, koma fonksiyonel a hîdroksîlê li ser rûyê adsorbentê girêdana hîdrojenê bi F- re çêdike, guhertina La û Ce kapasîteya adsorpsiyona florê baştir dike, La/MA bêtir cihên adsorpsiyona hîdroksîlê dihewîne, û kapasîteya adsorpsiyona F di rêza La/MA>Ce/MA>MA de ye. Bi zêdebûna konsantrasyona destpêkê re, kapasîteya adsorpsiyona florê zêde dibe. Bandora adsorpsiyonê dema ku pH 5~9 be çêtirîn e, û pêvajoya adsorpsiyona florê li gorî modela adsorpsiyona îzotermîk a Langmuir e. Wekî din, qirêjiyên îyonên sulfatê di alumînayê de jî dikarin bandorek girîng li ser kalîteya nimûneyan bikin. Her çend lêkolînên têkildar li ser alumînaya guherandî ya erdên kêm hatine kirin jî, piraniya lêkolînan li ser pêvajoya adsorbentê disekinin, ku karanîna wê di pîşesaziyê de dijwar e. Di pêşerojê de, em dikarin mekanîzmaya veqetandina kompleksa florîn di çareseriya sulfata zincê de û taybetmendiyên koçberiya îyonên florîn lêkolîn bikin, adsorbentek îyona florîn a bikêr, erzan û nûjenkirî ji bo defluorînasyona çareseriya sulfata zincê di pergala hîdrometallurjiya zincê de bi dest bixin, û modelek kontrola pêvajoyê ji bo dermankirina çareseriya florîn a bilind li ser bingeha adsorbenta nano MA ya erdên kêm ava bikin.
3.2 Katalîzator
3.2.1 Reformkirina hişk a metanê
Erdê kêm dikare asîdîtî (bazî) ya materyalên poroz rast bike, valahiya oksîjenê zêde bike, û katalîzatoran bi belavbûna yekreng, pîvana nanometre û aramiyê sentez bike. Ew pir caran ji bo piştgirîkirina metalên hêja û metalên veguhêz tê bikar anîn da ku metanasyona CO2 katalîze bike. Niha, materyalên mezoporoz ên guherandî yên erdê kêm ber bi reformkirina hişk a metanê (MDR), hilweşandina fotokatalîtîk a VOC û paqijkirina gaza dûvikê ve pêşve diçin. Li gorî metalên hêja (wek Pd, Ru, Rh, hwd.) û metalên veguhêz ên din (wek Co, Fe, hwd.), katalîzatorê Ni/Al2O3 bi berfirehî ji bo çalakiya katalîtîk a bilindtir û bijartî, aramiya bilind û lêçûna kêm ji bo metanê tê bikar anîn. Lêbelê, sinterkirin û danîna karbonê ya nanopartikulên Ni li ser rûyê Ni/Al2O3 dibe sedema neçalakkirina bilez a katalîzator. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku lezker were zêdekirin, hilgirê katalîzator were guheztin û rêya amadekirinê were baştir kirin da ku çalakiya katalîtîk, aramî û berxwedana şewitandinê baştir bibe. Bi gelemperî, oksîdên erdên nadir dikarin wekî pêşvebirên avahî û elektronîkî di katalîzatorên heterojen de werin bikar anîn, û CeO2 belavbûna Ni baştir dike û taybetmendiyên Ni metalîk bi rêya têkiliya piştgiriya metal a bihêz diguherîne.
MA bi berfirehî ji bo zêdekirina belavbûna metalan û astengkirina metalên çalak tê bikar anîn da ku pêşî li kombûna wan bigire. La2O3 bi kapasîteya hilanîna oksîjenê ya bilind berxwedana karbonê di pêvajoya veguherînê de zêde dike, û La2O3 belavbûna Co li ser alumînaya mezoporoz pêşve dixe, ku xwedî çalakiya reformkirinê û berxwedanek bilind e. Pêşvebirê La2O3 çalakiya MDR ya katalîzatorê Co/MA zêde dike, û qonaxên Co3O4 û CoAl2O4 li ser rûyê katalîzator çêdibin. Lêbelê, La2O3 ya pir belavbûyî xwedî dendikên piçûk ên 8nm~10nm e. Di pêvajoya MDR de, têkiliya di cîh de di navbera La2O3 û CO2 de La2O2CO3mezofaz çêkir, ku ev yek jî bû sedema rakirina bi bandor a CxHy li ser rûyê katalîzator. La2O3 bi peyda kirina dendika elektronê ya bilindtir û zêdekirina valahiya oksîjenê di 10%Co/MA de kêmkirina hîdrojenê pêşve dixe. Zêdekirina La2O3 enerjiya çalakkirinê ya eşkere ya xerckirina CH4 kêm dike. Ji ber vê yekê, rêjeya veguherîna CH4 di 1073K K de gihîştiye %93.7. Zêdekirina La2O3 çalakiya katalîtîk baştir kir, kêmkirina H2 pêşve xist, hejmara cihên çalak ên Co0 zêde kir, karbona razayî kêmtir hilberand û valahiya oksîjenê gihande %73.3.
Ce û Pr li ser katalîzatora Ni/Al2O3 bi rêbaza impregnasyona bi qebareya wekhev di Li Xiaofeng de hatin piştgirîkirin. Piştî zêdekirina Ce û Pr, hilbijartina ji bo H2 zêde bû û hilbijartina ji bo CO kêm bû. MDR-ya ku bi Pr ve hatî guherandin xwedî şiyana katalîtîk a pir baş bû, û hilbijartina ji bo H2 ji %64.5 zêde bû %75.6, di heman demê de hilbijartina ji bo CO ji %31.4 kêm bû. Peng Shujing û hevkarên wî rêbaza sol-jel bikar anîn, MA-ya guherandî ya Ce bi îzopropoksîda aluminium, çareserkera îzopropanol û heksahîdrata nîtrata seryûmê hate amadekirin. Rûbera taybetî ya hilberê hinekî zêde bû. Zêdekirina Ce kombûna nanopartikulên mîna çîp li ser rûyê MA kêm kir. Hin komên hîdroksîl li ser rûyê γ-Al2O3 bi bingehîn ji hêla pêkhateyên Ce ve hatin nixumandin. Aramiya germî ya MA baştir bû, û piştî kalsînasyonê di 1000℃ de ji bo 10 demjimêran veguherîna qonaxa krîstal çênebû. Wang Baowei û hevkarên wî. Materyalê MA CeO2-Al2O4 bi rêbaza hevberdanê amade kir. CeO2 bi dendikên piçûk ên kubîk bi awayekî yekreng di nav alumînayê de belav bû. Piştî piştgiriya Co û Mo li ser CeO2-Al2O4, têkiliya di navbera alumînayê û pêkhateya çalak Co û Mo de ji hêla CEO2 ve bi bandor hate asteng kirin.
Promotorên erdên nadir (La, Ce, y û Sm) bi katalîzatorê Co/MA re ji bo MDR têne hev kirin, û pêvajo di şekil 3 de tê nîşandan. Promotorên erdên nadir dikarin belavbûna Co li ser hilgirê MA baştir bikin û kombûna perçeyên co asteng bikin. Mezinahiya perçeyan çiqas piçûktir be, têkiliya Co-MA ewqas xurttir dibe, şiyana katalîtîk û sinterkirinê di katalîzatorê YCo/MA de ewqas xurttir dibe, û bandorên erênî yên çend promotoran li ser çalakiya MDR û danîna karbonê hene. Şekil 4 wêneyek HRTEM piştî dermankirina MDR li 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 ji bo 8 demjimêran e. Perçeyên Co bi şiklê xalên reş hene, lê hilgirên MA bi şiklê gewr hene, ku bi cûdahiya dendika elektronan ve girêdayî ye. Di wêneya HRTEM de bi 10%Co/MA (wêne 4b), kombûna perçeyên metalê Co li ser hilgirên ma tê dîtin. Zêdekirina pêşvebirê erdên nadir perçeyên Co kêm dike heta 11.0nm~12.5nm. YCo/MA têkiliyek xurt a Co-MA heye, û performansa wê ya sinterkirinê ji katalîzatorên din çêtir e. Wekî din, wekî ku di şekilên 4b heta 4f de tê xuyang kirin, nanotelên karbonê yên vala (CNF) li ser katalîzatoran têne hilberandin, ku bi herikîna gazê re di têkiliyê de dimînin û nahêlin katalîzator bêçalak bibe.
Wêne 3 Bandora lêzêdekirina erdên nadir li ser taybetmendiyên fîzîkî û kîmyewî û performansa katalîtîk a MDR ya katalîzatorê Co/MA
3.2.2 Katalîzatora deoksîdanînê
Fe2O3/Meso-CeAl, katalîzatorek deoksîdasyonê ya Fe-based a bi Ce-dopîkirî, bi dehîdrojenasyona oksîdatîf a 1-bûtenê bi CO2-ê wekî oksîdantek nerm hate amadekirin, û di senteza 1,3-bûtadîen (BD) de hate bikar anîn. Ce di matrîksa aluminayê de pir belav bû, û Fe2O3/meso pir belav bû. Katalîzatora Fe2O3/Meso-CeAl-100 ne tenê cureyên hesin ên pir belavbûyî û taybetmendiyên avahîsaziyê yên baş hene, lê di heman demê de kapasîteya hilanîna oksîjenê ya baş jî heye, ji ber vê yekê kapasîteya adsorpsiyon û çalakkirina CO2-yê baş e. Wekî ku di Wêne 5-an de tê xuyang kirin, wêneyên TEM nîşan didin ku Fe2O3/Meso-CeAl-100 birêkûpêk e. Ew nîşan dide ku avahiya kanala kurmikî ya MesoCeAl-100 şil û poroz e, ku ji bo belavbûna malzemeyên çalak sûdmend e, di heman demê de Ce-ya pir belavbûyî bi serkeftî di matrîksa aluminayê de tê dopîng kirin. Materyalê pêçandina katalîzatorê metalê hêja ku li gorî standarda emîsyona ultra-nizm a wesayîtên motorî ye, avahiya por, aramiya hîdrotermal a baş û kapasîteya hilanîna oksîjenê ya mezin pêşxistiye.
3.2.3 Katalîzator ji bo Wesayîtan
Kompleksên erdên kêm ên bingeha aluminumê yên çaremîn AlCeZrTiOx û AlLaZrTiOx yên ku bi Pd-Rh hatine çêkirin ji bo bidestxistina materyalên pêçandina katalîzatorê otomobîlan. Kompleksa erdên kêm ên bingeha aluminumê ya mezopor Pd-Rh/ALC dikare bi serkeftî wekî katalîzatorek paqijkirina dûmana wesayîta CNG bi domdariyek baş were bikar anîn, û karîgeriya veguherîna CH4, pêkhateya sereke ya gaza dûmana wesayîta CNG, heya% 97.8 e. Rêbazek yek-gavî ya hîdrotermal bikar bînin da ku wê materyalê kompozît ê erdên kêm amade bikin da ku xwe-civînê pêk bînin. Pêşengên mezopor ên rêzkirî yên bi rewşa metastabîl û kombûna bilind hatin sentez kirin, û senteza RE-Al li gorî modela "yekîneya mezinbûna tevlihev" bû, bi vî rengî paqijkirina veguherînera katalîtîk a sê-alî ya piştî-siwarkirina dûmana otomobîlan pêk anî.
Hîk. 4 Wêneyên HRTEM yên ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) û SmCo/MA(f)
Wêne 5 Wêneya TEM (A) û dîyagrama hêmana EDS (b,c) ya Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 Performansa ronahî
Elektronên elementên erdên kêm bi hêsanî tên teşwîqkirin da ku di navbera astên enerjiyê yên cuda de derbas bibin û ronahiyê derxin. Îyonên erdên kêm pir caran wekî çalakker têne bikar anîn da ku materyalên ronîker amade bikin. Îyonên erdên kêm dikarin bi rêbaza hev-precipitasyonê û rêbaza danûstandina îyonê li ser rûyê mîkrosferên vala yên fosfata aluminiumê werin barkirin, û materyalên ronîker AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) dikarin werin amadekirin. Dirêjahiya pêlê ya ronîker di herêma nêzîkî ultraviyole de ye. MA ji ber bêçalakiya xwe, sabîta dîelektrîk a nizm û konduktîvîteya nizm, ku wê ji bo cîhazên elektrîkî û optîkî, fîlmên tenik, astengan, sensoran, û hwd. tê bikar anîn, dibe fîlmên tenik. Ew dikare ji bo hestkirina krîstalên fotonîk ên yek-alî yên bersivê, hilberîna enerjiyê û pêçanên dij-refleksê jî were bikar anîn. Ev cîhaz fîlmên rêzkirî ne ku dirêjahiya rêya optîkî ya diyarkirî hene, ji ber vê yekê pêdivî ye ku îndeksa şikestinê û stûriyê were kontrol kirin. Niha, dîoksîda tîtanyûmê û oksîda zîrkonyûmê bi îndeksa şikestinê ya bilind û dîoksîda silîkonê bi îndeksa şikestinê ya nizm pir caran ji bo sêwirandin û çêkirina cîhazên weha têne bikar anîn. Berfirehbûna berdestbûna materyalên bi taybetmendiyên kîmyewî yên rûyê cuda, ku dihêle ku senzorên fotonê yên pêşketî werin sêwirandin, gengaz dibe. Danasîna fîlmên MA û oksîhîdroksîdê di sêwirana cîhazên optîkî de potansiyelek mezin nîşan dide ji ber ku endeksa şikestinê dişibihe ya dîoksîda silîkonê. Lê taybetmendiyên kîmyewî cuda ne.
3.4 aramiya germî
Bi zêdebûna germahiyê re, sinterkirin bandorek cidî li ser bandora karanîna katalîzatorê MA dike, û rûbera taybetî kêm dibe û qonaxa krîstalî ya γ-Al2O3 di qonaxa δ û θ de vediguhere qonaxên χ. Materyalên erdên kêm xwedî aramiya kîmyewî û aramiya germî ya baş, adapteyîbûnek bilind, û madeyên xav ên bi hêsanî peyda dibin û erzan in. Zêdekirina elementên erdên kêm dikare aramiya germî, berxwedana oksîdasyonê ya germahiya bilind û taybetmendiyên mekanîkî yên hilgir baştir bike, û asîdîteya rûyê hilgir rast bike. La û Ce elementên guherînê yên herî zêde têne bikar anîn û lêkolîn kirin in. Lu Weiguang û yên din dîtin ku zêdekirina elementên erdên kêm bi bandor belavbûna girseyî ya perçeyên aluminayê asteng kir, La û Ce komên hîdroksîl li ser rûyê aluminayê parastin, sinterkirin û veguherîna qonaxê asteng kirin, û zirara germahiya bilind li avahiya mezoporoz kêm kir. Alumina amadekirî hîn jî xwedan rûbera taybetî ya bilind û qebareya poran e. Lêbelê, pir zêde an pir kêm elementa erdên kêm dê aramiya germî ya aluminayê kêm bike. Li Yanqiu û yên din. %5 La2O3 li γ-Al2O3 zêde kir, ku aramiya germî baştir kir û qebareya kunan û rûbera taybetî ya hilgirê alumînayê zêde kir. Wekî ku ji Şekil 6-an tê dîtin, La2O3 li γ-Al2O3 zêde kir, aramiya germî ya hilgirê kompozît ê erdên nadir baştir kir.
Di pêvajoya dopkirina perçeyên nano-fîber bi La bo MA de, rûbera BET û qebareya porê MA-La ji yên MA bilindtir e dema ku germahiya dermankirina germê zêde dibe, û dopkirina bi La bandorek hêdî ya eşkere li ser sinterkirinê di germahiya bilind de dike. wekî ku di şekil 7 de tê xuyang kirin, bi zêdebûna germahiyê re, La reaksiyona mezinbûna dendik û veguherîna qonaxê asteng dike, lê şekil 7a û 7c kombûna perçeyên nano-fîber nîşan didin. di şekil 7b de, çapa perçeyên mezin ên ku bi kalsînasyonê di 1200℃ de têne hilberandin nêzîkî 100nm e. Ev nîşana sinterkirina girîng a MA ye. Wekî din, li gorî MA-1200, MA-La-1200 piştî dermankirina germê kom nabe. Bi zêdekirina La, perçeyên nano-fîber xwedî şiyana sinterkirinê ya çêtir in. Tewra di germahiya kalsînasyonê ya bilindtir de jî, La ya dopkirî hîn jî li ser rûyê MA pir belav e. MA ya guherandî ya La dikare wekî hilgirê katalîzatorê Pd di reaksiyona oksîdasyona C3H8 de were bikar anîn.
Wêne 6 Modela avahiya sinterkirina alumînayê bi û bê elementên erdên nadir
Wêne 7 Wêneyên TEM yên MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) û MA-La-1200 (d)
4 Encam
Pêşketina amadekirin û sepandina fonksiyonel a materyalên MA yên guherandî yên erdên kêm tê nasandin. MA ya guherandî ya erdên kêm bi berfirehî tê bikar anîn. Her çend gelek lêkolîn di sepandina katalîtîk, aramiya germî û adsorpsiyonê de hatine kirin jî, gelek materyal lêçûnek bilind, mîqdara dopîngê kêm, rêza wan nebaş e û pîşesazîkirina wan dijwar e. Di pêşerojê de divê xebatên jêrîn werin kirin: pêkhate û avahiya MA ya guherandî ya erdên kêm were baştirkirin, pêvajoya guncaw were hilbijartin, pêşkeftina fonksiyonel were bicîhanîn; Modelek kontrola pêvajoyê li ser bingeha pêvajoya fonksiyonel were damezrandin da ku lêçûnan kêm bike û hilberîna pîşesaziyê pêk bîne; Ji bo ku em sûdên çavkaniyên erdên kêm ên Çînê herî zêde bikar bînin, divê em mekanîzmaya guherîna MA ya erdên kêm lêkolîn bikin, teorî û pêvajoya amadekirina MA ya guherandî ya erdên kêm baştir bikin.
Projeya Fona: Projeya Nûjeniya Giştî ya Zanist û Teknolojiyê ya Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Projeya Lêkolîna Zanistî ya Taybet a Parêzgeha Shaanxi 2019 (19JK0490); Projeya lêkolîna zanistî ya taybet a 2020 ya Koleja Huaqing, Zanîngeha Mîmarî û Teknolojiyê ya Xi 'an (20KY02)
Çavkanî: Erdê Kêm
Dema weşandinê: Tîrmeh-04-2022