Di nav oksîtên ne-silîk de, alumina xwedan taybetmendiyên mekanîkî yên baş, berxwedana germahiya bilind û berxwedana korozyonê ye, dema ku alumina mezoporous (MA) xwedan mezinahiya porê ya verastkirî, qada rûbera taybetî ya mezin, qebareya porê ya mezin û lêçûna hilberînê ya kêm e, ku bi berfirehî di katalîzasyonê de tê bikar anîn. serbestberdana narkotîkê ya kontrolkirî, adsorbasyon û qadên din, wek qirkirin, hîdrocraking û hîdrodesulfurîzasyona madeyên xav ên neftê. Microporous alumina bi gelemperî di pîşesaziyê de tê bikar anîn, lê ew ê rasterast bandorê li çalakiya alumina, jiyana karûbar û hilbijartiya katalîzatorê bike. Mînakî, di pêvajoya paqijkirina eksozê ya gerîdeyê de, gemarên ku ji lêzêdekirina rûnê motorê hatine razandin dê kokê çêbike, ku dê bibe sedema girtina porên katalîzatorê, bi vî rengî çalakiya katalîzatorê kêm bike. Surfactant dikare were bikar anîn da ku strukturê hilgirê aluminayê biafirîne da ku MA ava bike. Performansa wê ya katalîtîk çêtir bike.
MA xwedan bandorek sînordar e, û metalên çalak piştî kelîna germahiya bilind têne betal kirin. Wekî din, piştî kelîna germahiya bilind, strukturên mezopor hilweşe, îskelet MA di rewşek amorf de ye, û asîdiya rûkalê nikare di warê fonksiyonelkirinê de hewcedariyên xwe bicîh bîne. Tedawiya guherandinê bi gelemperî ji bo baştirkirina çalakiya katalîtîk, îstîqrara avahiya mezopor, îstîqrara termal a rûxê û asîdiya rûyê materyalên MA hewce ye. Komên guheztinê yên hevpar heteroatomên metal (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, hwd.) digirin. ) û oksîtên metal (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, hwd.) Li ser rûyê MA an jî di nav îskeletê de dopîng kirin.
Veavakirina elektronê ya taybetî ya hêmanên erdê yên nadir dihêle ku pêkhateyên wê xwedan taybetmendiyên optîkî, elektrîkî û magnetîkî yên taybetî ne, û di materyalên katalîtîk, materyalên fotoelektrîkî, materyalên adsorpsiyonê û materyalên magnetîkî de têne bikar anîn. Materyalên mezoporê yên guhertî yên erdê kêm dikarin taybetmendiya asîd (alkali) eyar bikin, valahiya oksîjenê zêde bikin, û katalîzatorê nanokrîstalî yên metal bi belavbûna yekreng û pîvana nanometer a domdar sentez bikin. berxwedana katalîzatoran. Di vê gotarê de, guheztina erdê hindik û fonksiyonelkirina MA dê were destnîşan kirin da ku performansa katalîtîk, aramiya termal, kapasîteya hilanîna oksîjenê, qada rûbera taybetî û avahiya porê baştir bike.
1 amadekirina MA
1.1 amadekirina hilgirê alumina
Rêbaza amadekirina hilgirê alumina dabeşkirina avahiya porê diyar dike, û rêbazên amadekirina wê ya hevpar rêbaza dehydration pseudo-boehmite (PB) û rêbaza sol-gelê vedigire. Pseudoboehmite (PB) yekem car ji hêla Calvet ve hate pêşniyar kirin, û H + peptîzasyon pêşve xist da ku γ-AlOOH PB-ya koloidal a ku ava navberê vedihewîne, werbigire, ku di germahiya bilind de hate kalsîn kirin û dehîd kirin da ku alumina çêbike. Li gorî madeyên xav ên cihêreng, ew bi gelemperî di awayê baranê, rêbaza karbonîzasyonê û rêbaza hîdrolîza alkolaluminium de tê dabeş kirin. Çareseriya koloidal a PB ji hêla krîstalînê ve tê bandor kirin, û ew bi zêdebûna krîstalînê re xweştir dibe, û di heman demê de ji hêla pîvanên pêvajoya xebitandinê ve jî tê bandor kirin.
PB bi gelemperî bi rêbaza baranê tê amadekirin. Alkali li çareseriya aluminate tê zêdekirin an asîd di nav çareseriya aluminate de tê zêdekirin û ji bo bidestxistina alumina hîdrokirî (barîna alkali), an asîd li barîna aluminate tê zêdekirin da ku alumina monohydrate were bidestxistin, ku dûv re tê şûştin, hişk kirin û kalsîn kirin da ku PB were bidestxistin. Rêbaza barînê xebitandin hêsan e û bi lêçûnek kêm e, ku pir caran di hilberîna pîşesaziyê de tê bikar anîn, lê ew ji hêla gelek faktoran ve tê bandor kirin (pH, kombûn, germahî, hwd.). Û ew şertê 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 piştî pîrbûnê dikare were bidestxistin. Ev rêbaz xwedan avantajên operasyona hêsan, kalîteya hilbera bilind, bê qirêjbûn û lêçûnek kêm e, û dikare alumina bi çalakiya katalîtîk a bilind, berxwedana korozyonê ya hêja û qada taybetî ya bilind bi veberhênana kêm û vegerandina bilind amade bike. Rêbaza hîdrolîza alkoksîda aluminium pir caran tê bikar anîn. ji bo amadekirina PB-ya paqijiya bilind. Alkoksîda aluminiumê tê hîdrolîz kirin da ku monohydrate oksîda aluminiumê çêbike, û dûv re tê derman kirin da ku PB-ya paqij-paqij were bidestxistin, ku xwedan krîstalbûnek baş, mezinahiya perçeyê yekgirtî, dabeşkirina mezinahiya porê ya hûrkirî û yekparebûna zêde ya perçeyên spherîkî ye. Lêbelê, pêvajo tevlihev e, û ji ber karanîna hin solavên organîk ên jehrîn xilaskirina wê dijwar e.
Wekî din, xwêyên neorganîk an pêkhateyên organîk ên metalan bi gelemperî ji bo amadekirina pêşgirên aluminayê bi rêbaza sol-gelê têne bikar anîn, û ava paqij an jî helawerên organîk têne zêdekirin da ku çareseriyên hilberîna sol, ku dûv re tê gêlkirin, hişk kirin û biraştinê têne zêdekirin. Heya nuha, pêvajoya amadekirina aluminayê hîn jî li ser bingeha rêbaza dehydration PB çêtir dibe, û rêbaza karbonîzasyonê ji ber aborî û parastina jîngehê bûye rêbaza sereke ya hilberîna alumina pîşesaziyê. ji ber belavkirina mezinahiya pora wê ya yekgirtî, ku rêbazek potansiyel e, lê ji bo pêkanîna sepana pîşesaziyê pêdivî ye ku were başkirin.
1.2 amadekirina MA
Alumina kevneşopî nikare hewcedariyên fonksiyonel bicîh bîne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku MA-ya performansa bilind were amadekirin. Rêbazên sentezkirinê bi gelemperî ev in: Rêbaza nano-avêtina bi qalibê karbonê wekî qalibê hişk; Senteza SDA: Pêvajoya xwe-kombûna bi evaporasyonê (EISA) di hebûna şablonên nerm ên wekî SDA û surfaktantên din ên kationîk, anionîk an ne-ionîk de.
1.2.1 Pêvajoya EISA
Şablona nerm di rewşek asîd de tê bikar anîn, ku ji pêvajoya tevlihev û demdirêj a rêbaza membrana hişk dûr dikeve û dikare modulasyona domdar a aperturê pêk bîne. Amadekirina MA ji hêla EISA ve ji ber hebûna hêsan û dubarebûna wê gelek bal kişandiye. Strukturên mezopor ên cûda dikarin werin amadekirin. Mezinahiya pora MA-yê dikare bi guheztina dirêjahiya zincîra hîdrofobîk a surfaktantê ve were rêve kirin an jî rêjeya molarê ya katalîzatorê hîdrolîzê bi pêşgirê aluminum-ê di çareseriyê de biguhezîne. Ji ber vê yekê, EISA, ku wekî senteza yek-gavekî û guherandina rêbaza sol-gelê ya rûbera bilind jî tê zanîn. qada MA û alumina mezoporous (OMA), li ser şablonên cûrbecûr yên nerm, wek P123, hatine sepandin, F127, trîetanolamîn (çay), hwd. EISA dikare li şûna pêvajoya hev-civînê ya pêşgirên organoaluminium, wek alkoksîdên aluminium û şablonên surfactant, bi gelemperî isopropoxide aluminium û P123, ji bo peydakirina materyalên mezoporous. hîdrolîz û kînetîka kondensasyonê ji bo bidestxistina sol stabîl û destûrê dide pêşkeftina mezofaza ku di sol de ji hêla miselên surfaktantê ve hatî çêkirin.
Di pêvajoya EISA-yê de, karanîna halên ne-avî (wek etanol) û pêkhateyên tevlihevkirina organîk dikare bi bandor hîdrolîz û rêjeya kondensasyonê ya pêşengên organoaluminiumê hêdî bike û xwe-kombûna materyalên OMA, wek Al(OR)3û bike. isopropoxide aluminium. Lêbelê, di halên ne-avî de, şablonên surfaktant bi gelemperî hîdrofîlî / hîdrofobîtiya xwe winda dikin. Wekî din, ji ber derengiya hîdrolîz û polîkondensasyonê, hilbera navîn xwedan koma hîdrofobîk e, ku têkiliya bi şablonê surfactant re dijwar dike. Tenê gava ku hûrbûna surfaktantê û asta hîdrolîz û polîkondensasyona aluminiumê hêdî hêdî di pêvajoya evaporkirina çareserker de zêde dibe, dikare xwe-kombûna şablonê û aluminiumê pêk were. Ji ber vê yekê, gelek parametreyên ku bandorê li şert û mercên evaporkirina helawkeran dikin û reaksiyona hîdrolîz û kondensasyonê ya pêşgiran dikin, Wek germahî, şilbûna têkildar, katalîzator, rêjeya evaporkirina çareserker, û hwd., dê bandorê li avahiya kombûna paşîn bikin. Wekî ku di jimarê de tê nîşandan. 1, materyalên OMA yên bi îstîqrara germî ya bilind û performansa katalîtîk a bilind ji hêla xwe-kombûna veguheztina arîkariya solvothermal (SA-EISA) ve hatine sentez kirin. Dermankirina solvothermal hîdrolîza bêkêmasî ya pêşmergên aluminiumê pêşve xist da ku komên hîdroksîl ên aluminiumê yên piçûktir çêbike, ku têkiliya di navbera surfaktant û aluminiumê de zêde kir. Mezofaza hexagonal a du-alî di pêvajoya EISA de hate çêkirin û di 400℃ de hate kalsîn kirin da ku materyalê OMA çêbike. Di pêvajoya kevneşopî ya EISA de, pêvajoya evaporasyonê bi hîdrolîza pêşengê organoaluminiumê re tê, ji ber vê yekê şert û mercên evaporasyonê bandorek girîng li ser reaksiyonê û avahiya paşîn a OMA heye. Pêngava dermankirina solvothermal hîdrolîza bêkêmasî ya pêşenga aluminiumê pêşve dike û komên hîdroksîl ên aluminiumê yên komkirî yên qismî komkirî çêdike. Li gorî MA-ya ku bi rêbaza EISA-ya kevneşopî hatî amadekirin, OMA-ya ku bi rêbaza SA-EISA hatî amadekirin xwedan qebareya porê bilindtir, qada rûyê taybetî ya çêtir û aramiya germî ya çêtir heye. Di pêşerojê de, rêbaza EISA dikare were bikar anîn da ku Aperture MA ya ultra-mezin bi rêjeya veguheztinê ya bilind û hilbijartiyek hêja bêyî karanîna kargêrê reaming were bikar anîn.
Fig
1.2.2 pêvajoyên din
Amadekirina MA ya kevneşopî ji bo bidestxistina avahiyek mezopor a zelal hewceyê kontrolek rastîn a parametreyên sentezê hewce dike, û rakirina materyalên şablonê jî dijwar e, ku ev pêvajoya sentezkirinê tevlihev dike. Heya nuha, gelek edebiyat hevrêziya MA bi şablonên cihêreng rapor kirine. Di salên dawî de, lêkolîn bi giranî li ser senteza MA ya bi glukoz, sukroz û nîştê re wekî şablonên ji hêla isopropoxide aluminium-ê ve di nav çareseriya avî de ye.Piraniya van materyalên MA-yê ji nîtrata aluminium, sulfate û alkoksîd wekî çavkaniyên aluminiumê têne sentez kirin. MA CTAB di heman demê de bi guheztina rasterast a PB-ê wekî çavkaniya aluminum-ê jî tê wergirtin. MA bi taybetmendiyên avahîsaziyê yên cihêreng, ango Al2O3)-1, Al2O3)-2 û al2o3Û xwedan aramiya germî ya baş e. Zêdekirina surfaktantê strukturên krîstal ên xwerû yên PB naguhezîne, lê awayê berhevkirina perçeyan diguhezîne. Wekî din, damezrandina Al2O3-3 ji hêla adhesiona nanoparçeyên ku ji hêla PEG-ê vesazkerê organîk an berhevkirina li dora PEG-ê ve hatî stabîlkirin pêk tê. Lêbelê, belavkirina mezinahiya porê ya Al2O3-1 pir teng e. Wekî din, katalîzatorên bingehîn ên palladyûmê bi MA sentetîk wekî hilgirê hatine amade kirin. Di reaksiyona şewitandina metanê de, katalîzatora ku ji hêla Al2O3-3 ve tê piştgirî kirin performansa katalîtîk a baş nîşan da.
Ji bo yekem car, MA bi belavkirina mezinahiya porê ya nisbeten teng bi karanîna slaga reş a aluminiumê ya erzan û dewlemend a ABD hate amadekirin. Pêvajoya hilberînê di germahiya nizm û zexta normal de pêvajoya derxistinê vedihewîne. Parçeyên zexm ên ku di pêvajoya derxistinê de mayî dê hawîrdorê qirêj nekin, û dikarin bi xetereyek kêm werin berhev kirin an jî di sepana betonê de wekî dagirtin an berhevokê ji nû ve werin bikar anîn. Qada rûbera taybetî ya MA-ya sentezkirî 123 ~ 162 m2 / g e, Dabeşkirina mezinahiya porê teng e, tîrêjê lûtkeyê 5.3nm e, û porozî 0.37 cm3 / g e. Materyal nano-pîvan e û mezinahiya krîstal bi qasî 11nm e. Senteza rewşa hişk pêvajoyek nû ye ji bo sentezkirina MA, ku dikare were bikar anîn da ku ji bo karanîna klînîkî hilberek radyokîmyayî hilberîne. Klorîda aluminium, karbonat ammonyûm û madeyên xav ên glukozê bi rêjeya molar 1: 1.5: 1.5 têne tevlihev kirin, û MA bi reaksiyonek mekanokîmyewî ya nû-dewleta zexm tê sentez kirin. Bi berhevkirina131I di alavên pîlê termal de, hilberîna giştî ya 131I piştî berhevkirinê 90 e. %, û çareseriya 131I[NaI] ya bidestxistî xwedî bilindiyek e giraniya radyoaktîf (1.7TBq / mL), bi vî rengî karanîna kapsulên dozek mezin 131I[NaI] ji bo dermankirina kansera tîrîdê tê fêm kirin.
Bi kurtasî, di pêşerojê de, şablonên molekulî yên piçûk jî dikarin werin pêşve xistin da ku strukturên porê yên rêzkirî yên pir-astî ava bikin, bi bandor struktur, morfolojî û taybetmendiyên kîmyewî yên rûkal ên materyalan rast bikin, û rûberek mezin û fermana kurmê MA-yê biafirînin. Şablonên erzan û çavkaniyên aluminiumê keşif bikin, pêvajoya sentezê xweşbîn bikin, mekanîzmaya sentezê zelal bikin û pêvajoyê rêve bibin.
Rêbaza guherandinê ya 2 MA
Rêbazên belavkirina yekrengî pêkhateyên çalak li ser hilgirê MA-ê di nav de nebat, senteza-li cîhê, barîn, danûstendina îyonê, tevlihevkirina mekanîkî û helandinê, ku di nav wan de her duyên pêşîn ên herî gelemperî têne bikar anîn hene.
2.1 rêbaza senteza di cih de
Komên ku di guheztina fonksiyonel de têne bikar anîn di pêvajoya amadekirina MA de têne zêdekirin da ku strukturên skeletonê yên materyalê biguherînin û stabîl bikin û performansa katalîtîk baştir bikin. Pêvajo di Xiflteya 2 de tê nîşandan. Liu et al. Ni / Mo-Al2O3in situ bi P123 wekî şablonê sentez kirin. Hem Ni û hem jî Mo di kanalên MA rêzkirî de belav bûn, bêyî hilweşandina avahiya mezoporê ya MA, û performansa katalîtîk eşkere çêtir bû. Pejirandina rêbazek mezinbûnê ya li cîhê li ser gamma-al2o3substrate sentezkirî, Li gorî γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 xwedan qada rûbera taybetî ya BET-ê û qebareya porê mezintir e, û xwedan avahiyek mezopor a bimodal e ku bi dabeşkirina mezinahiya porê ya teng heye. MnO2-Al2O3 ji bo F- xwedan rêjeya adsorpsiyonê ya bilez û karbidestiya bilind e, û xwedan rêzek serîlêdana pH-ya berfireh (pH = 4 ~ 10), ku ji bo şert û mercên serîlêdana pîşesaziyê ya pratîkî maqûl e. Performansa vezîvirandinê ya MnO2-Al2O3 ji ya γ-Al2O çêtir e. Pêdivî ye ku îstîqrara strukturel bêtir were xweş kirin. Bi kurtasî, materyalên guherbar ên MA yên ku ji hêla senteza li cîhê ve hatine wergirtin xwedan rêzikên avahîsaziyê yên baş in, têkiliyek xurt di navbera kom û hilgirên aluminayê de, tevliheviyek hişk, barkirina materyalê ya mezin, û ne hêsan in ku bibin sedema rijandina pêkhateyên çalak di pêvajoya reaksiyona katalîtîk de. , û performansa katalîtîk bi girîngî çêtir dibe.
Xiflteya 2 Amadekirina MA ya fonksiyonelkirî bi senteza li cîhê
2.2 rêbaza impregnation
Daxistina MA-ya amadekirî di nav koma guhezbar de, û wergirtina materyalê MA-ya guherbar piştî dermankirinê, da ku hûn bandorên katalîzasyon, adsorption û yên wekî wan fam bikin. Cai et al. MA ji P123 bi rêbaza sol-gelê amade kir, û ew di etanol û çareseriya tetraethylenepentamine de şil kir da ku materyalê MA-ya guherbar amînoyî bi performansa adsorpsiyonê ya bihêz bistîne. Herweha, Belkacemi et al. Ji hêla heman pêvajoyê ve di nav çareya ZnCl2 de tê rijandin da ku materyalên MA-ya guhertî yên bi zinc dopkirî yên fermankirî bistînin. Rûbera taybetî û qebareya porê bi rêzê 394 m2/g û 0,55 cm3/g ne. Li gorî rêbaza senteza-li-situ, rêbaza impregnasyonê xwedan belavkirina hêmanan çêtir e, strukturek mezoporî ya domdar û performansa adsorpsiyonê ya baş heye, lê hêza danûstendinê di navbera pêkhateyên çalak û hilgirê alumina de qels e, û çalakiya katalîtîk bi hêsanî ji hêla faktorên derveyî ve tê asteng kirin.
3 pêşveçûna fonksiyonê
Senteza MA-ya erda kêm bi taybetmendiyên taybetî meyla pêşkeftinê ya pêşerojê ye. Niha, gelek rêbazên sentezê hene. Parametreyên pêvajoyê bandorê li performansa MA dike. Qada rûbera taybetî, qebareya porê û pîvana porê ya MA-yê dikare ji hêla celebê şablonê û pêkhateya pêşîn a aluminiumê ve were sererast kirin. Germahiya kalsînasyonê û giraniya şablonê polîmer bandorê li qada rûbera taybetî û qebareya porê ya MA dike. Suzuki û Yamauchi dîtin ku germahiya kalsînasyonê ji 500℃ bo 900℃ zêde bûye. Aperture dikare were zêdekirin û qada rûkê dikare were kêm kirin. Digel vê yekê, dermankirina guheztina erdê kêm di pêvajoya katalîtîk de çalakiyê, aramiya germahiya rûkê, aramiya avahî û asîdiya rûkal a materyalên MA-yê di pêvajoya katalîtîk de çêtir dike, û pêşkeftina fonksiyonelkirina MA-yê pêk tîne.
3.1 Defluorination Adsorbent
Florîna ava vexwarinê ya li Çînê bi awayekî cidî zerardar e. Wekî din, zêdebûna naveroka fluorînê di çareseriya sulfate zinc a pîşesaziyê de dê bibe sedema korozyona plakaya elektrodê, xirabûna jîngeha xebatê, kêmbûna kalîteya zinc a elektrîkê û kêmbûna mîqdara ava vezîvirandin di pergala çêkirina asîdê de. û pêvajoya elektrolîzê ya firna nivîna şilîkirî ya ku gaza tîrêjê dişewitîne. Heya nuha, di nav awayên hevpar ên defluorination şil de rêbaza adsorbasyonê ya herî balkêş e. Lêbelê, hin kêmasî hene, wekî kapasîteya adsorpsiyonê ya nebaş, rêjeya pH ya berdest a teng, qirêjiya duyemîn û hwd. Karbona çalak, alûmîna amorf, alûmîna aktîfkirî û adsorbentên din ji bo defluorkirina avê hatine bikar anîn, lê lêçûna adsorbentan zêde ye, û kapasîteya adsorbasyonê ya F-di çareya bêalî an giraniya bilind kêm e. Alumina aktîfkirî bûye ya herî berfireh. ji bo rakirina florîdê adsorbent xwendiye ji ber ku di nirxa pH-ya bêalî de ji florîdê re têkildarbûn û hilbijartiya wê ya zêde, lê ew bi sînor e. ji hêla kapasîteya adsorpsiyonê ya nebaş a florîdê ve, û tenê di pH<6 de ew dikare xwedan performansa adsorbasyona florîdê ya baş be. MA di kontrolkirina qirêjiya hawîrdorê de ji ber rûbera xweya mezin a taybetî, bandora mezinahiya porê ya bêhempa, performansa asîd-base, germahî bal kişandiye. û aramiya mekanîkî. Kundu et al. MA amade kirin bi kapasîteya adsorption fluorine ya herî zêde 62,5 mg / g. Kapasîteya adsorbasyona fluorînê ya MA-yê ji hêla taybetmendiyên wê yên avahîsaziyê ve pir bandor e, wekî qada rûbera taybetî, komên fonksiyonê yên rûvî, mezinahiya porê û mezinahiya porê ya tevahî. Veguheztina avahî û performansa MA rêyek girîng e ku meriv performansa wê ya adsorpsiyonê baştir bike.
Ji ber asîdiya hişk a La û bingehîniya hişk a florînê, di navbera La û îyonên florînê de têkiliyek xurt heye. Di salên dawî de, hin lêkolînan dît ku La wekî guhêrbar dikare kapasîteya adsorpsiyonê ya florîdê baştir bike. Lêbelê, ji ber îstîqrara strukturî ya hindik a adsorbentên erdên nadir, zemînên hindiktir di nav çareseriyê de têne rijandin, ku di encamê de qirêjiya avê ya duyemîn û zirarê dide tenduristiya mirovan. Ji hêla din ve, bilindbûna aluminiumê di hawîrdora avê de yek ji jehrên tenduristiya mirovan e. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku di pêvajoya rakirina fluorê de celebek adsorbentek pêkhatî ya bi îstîqrara baş û bê şûştin an kêm şûştina hêmanên din were amadekirin. MA-ya ku ji hêla La û Ce ve hatî guheztin bi rêbaza îmregnasyonê (La/MA û Ce/MA) hate amadekirin. Oksîdên erdê yên kêm cara yekem bi serfirazî li ser rûyê MA-yê hatin barkirin, ku performansa defluorkirinê ya bilindtir bû. Mekanîzmayên sereke yên rakirina fluorînê adsorbasyona elektrostatîk û adsorbasyona kîmyewî ne, kişandina elektronîkî ya bareya erênî ya rûxê û reaksiyona pevguhertina lîgandê bi hîdroksîlê rûerdê re têkildar e. Koma fonksiyonê ya hîdroksîlê ya li ser rûyê adsorbent girêdana hîdrojenê bi F- çêdike, guherandina La û Ce kapasîteya adsorbasyonê çêtir dike. ji fluorînê, La/MA bêtir cihên adsorbasyona hîdroksîl dihewîne, û kapasîteya adsorbasyonê ya F di rêza La/MA>Ce/MA>MA de ye. Bi zêdebûna konsantasyona destpêkê re, kapasîteya adsorpsiyonê ya fluorînê zêde dibe. Bandora adsorpsiyonê dema ku pH 5 ~ 9 be çêtirîn e, û pêvajoya adsorpsiyonê ya fluorînê bi modela adsorbasyona îzotermî ya Langmuir re li hev dike. Wekî din, nepakiyên îyonên sulfate yên di aluminayê de jî dikarin bi girîngî bandorê li kalîteya nimûneyan bikin. Her çend lêkolîna têkildar li ser alumina guherbar a erdê kêm hatî çêkirin jî, piraniya lêkolînan li ser pêvajoya adsorbentê disekine, ku karanîna pîşesaziyê dijwar e. Di pêşerojê de, em dikarin mekanîzmaya veqetandinê ya kompleksa florînê di çareseriya sulfate zinc de bixwînin. û taybetmendiyên koçberiyê yên îyonên florînê, ji bo defluorkirina çareseriya sulfate zinc a di zinc de, adsorbentê îyonê florê bikêr, kêm-mesref û nûvekirî bistînin. pergala hîdrometalurjiyê, û modelek kontrolkirina pêvajoyê ji bo dermankirina çareseriya bilind a fluorînê ya ku li ser bingeha nano adsorbent MA ya erda hindik ava dike.
3.2 Katalîzator
3.2.1 Reformkirina hişk a metanê
Erdê hindik dikare asîdiya (bingehîn) materyalên poroz eyar bike, valahiya oksîjenê zêde bike, û katalîzatoran bi belavbûna yekreng, pîvana nanometer û îstîqrarê sentez bike. Ew bi gelemperî ji bo piştgirîkirina metalên hêja û metalên veguhêz ji bo katalîzasyona methanasyona CO2 tê bikar anîn. Heya nuha, materyalên mezopor ên guherbar ên erdên kêm ber bi reforma hişk a metanê (MDR), hilweşandina fotokatalîtîk a VOCs û paqijkirina gaza dûvikê ve pêşve diçin. Li gorî metalên hêja (wek Pd, Ru, Rh, hwd.) û metalên din ên veguhêz (wek mînak Co, Fe, hwd.), Ni/Al2O3catalyst bi berfirehî ji bo çalakiya xweya katalîtîk û hilbijartî ya bilind, aramiya bilind û lêçûna kêm ji bo metanê. Lêbelê, şînbûn û vekirina karbonê ya nanoparçeyên Ni li ser rûyê Ni/Al2O3 rê li ber deaktîvkirina bilez a katalîzatorê vedike. Ji ber vê yekê, pêdivî ye ku meriv bilez lê zêde bike, hilgirê katalîzatorê biguhezîne û riya amadekariyê baştir bike da ku çalakiya katalîtîk, aramî û berxwedana şewatê baştir bike. Bi gelemperî, oksîtên erdê yên nadir dikarin di katalîzatorên heterojen de wekî promotorên avahî û elektronîkî werin bikar anîn, û CeO2 belavkirina Ni çêtir dike û taybetmendiyên Ni metalîkî bi navgîniya pêwendiya piştevaniya metal a bihêz diguhezîne.
MA bi berfirehî tê bikar anîn da ku belavkirina metalan zêde bike, û ji bo metalên çalak rêgiriyê peyda bike da ku pêşî li kombûna wan bigire. La2O3 bi kapasîteya hilanîna oksîjenê ya bilind di pêvajoya veguheztinê de berxwedana karbonê zêde dike, û La2O3 belavkirina Co li ser alumina mezopor, ku xwedan çalakiya reform û rehetiya bilind e, pêşve dike. La2O3promoter çalakiya MDR ya katalîzatorê Co/MA zêde dike, û qonaxên Co3O4 û CoAl2O4 li ser rûyê katalîzatorê çêdibin.Lêbelê, La2O3-ya pir belavbûyî xwedan gewherên piçûk ên 8nm~10nm e. Di pêvajoya MDR de, pêwendiya li cîhê di navbera La2O3 û CO2 de La2O2CO3mesophase çêkir, ku li ser rûbera katalîzatorê rakirina bandorker a CxHy derxist. La2O3 kêmkirina hîdrojenê bi peydakirina dendika elektronê bilindtir dike û valahiya oksîjenê di 10%Co/MA de zêde dike. Zêdekirina La2O3 enerjiya aktîvkirina eşkere ya vexwarina CH4 kêm dike. Ji ber vê yekê, Rêjeya veguherîna CH4 li 1073K K ji %93,7 zêde bû. Zêdekirina La2O3 çalakiya katalîtîk çêtir kir, kêmkirina H2 pêşve xist, hejmara cîhên çalak ên Co0 zêde kir, karbona kêm hatî hilberandin û valahiya oksîjenê heya 73,3% zêde kir.
Ce û Pr li ser katalîzatorê Ni / Al2O3 bi rêbaza barkirina qebareya wekhev li Li Xiaofeng piştgirî kirin. Piştî lê zêdekirina Ce û Pr, hilbijartî ya H2 zêde bû û hilbijartî ya CO kêm bû. MDR-a ku ji hêla Pr ve hatî guheztin xwedan kapasîteya katalîtîk a hêja bû, û hilbijartiya H2 ji 64,5% berbi 75,6% zêde bû, dema ku bijartiya CO ji% 31,4 kêm bû Peng Shujing et al. Rêbaza sol-gelê hate bikar anîn, MA-ya ku bi Ce-guhertî hatî çêkirin bi isopropoxide aluminium, helwêstê isopropanol û hexahydrate nîtrata cerium hate amadekirin. Qada rûbera taybetî ya hilberê hinekî zêde bû. Zêdekirina Ce kombûna nanoparçeyên mîna rod li ser rûyê MA kêm kir. Hin komên hîdroksîl ên li ser rûyê γ-Al2O3 bi bingehîn bi pêkhateyên Ce hatine nixumandin. Stabiliya germî ya MA çêtir bû, û piştî 10 demjimêran di germahiya 1000℃ de guheztina qonaxa krîstal çênebû.Wang Baowei et al. madeya MA-yê CeO2-Al2O4 bi rêbaza hevbarkirinê amade kir. CeO2 bi genimên piçûk ên kûbî re bi yekrengî di aluminayê de belav bû. Piştî piştgirîkirina Co û Mo li ser CeO2-Al2O4, pêwendiya di navbera alumina û pêkhateya çalak Co û Mo de ji hêla CEO2 ve bi bandor hate asteng kirin.
Pêşkêşvanên erdê yên kêm (La, Ce, y û Sm) ji bo MDR bi katalîzatorê Co/MA re têne hev kirin, û pêvajo di jimarê de tê xuyang kirin. 3. Pêşkêşkerên erdê yên nadir dikarin belavbûna Co li ser hilgirê MA çêtir bikin û kombûna pariyên hev asteng bikin. çi qas mezinahiya parçikê piçûktir be, ew qas pêwendiya Co-MA bihêztir be, di katalîzatorê YCo/MA de şiyana katalîtîk û zinterkirinê bihêztir dibe, û bandorên erênî yên çend promotoran li ser çalakiya MDR û depokirina karbonê jî xurtir dibe. 4 piştî tedawiya MDR-ê li 1023K iMAgeyek HRTEM e, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 ji bo 8 demjimêran. Parçeyên hev di forma deqên reş de hene, dema ku hilgirên MA di forma gewr de hene, ku bi cûdahiya tîrêjiya elektronê ve girêdayî ye. di wêneya HRTEM a bi 10%Co/MA de (hejmar 4b), kombûna pariyên metal ên Co li ser hilgirên ma tê dîtin. Zêdekirina promotorê erdê kêm pariyên Co kêm dike 11,0nm~12,5nm. YCo/MA xwedan têkiliyek Co-MA ya bihêz e, û performansa wê ya sinterkirinê ji katalîzatorên din çêtir e. ji bilî vê, wek ku di hêjîran de tê nîşandan. Ji 4b heta 4f, nanowirên karbonê yên vala (CNF) li ser katalîzatoran têne hilberandin, ku bi herikîna gazê re di têkiliyê de ne û rê li ber neçalakbûna katalîzatorê digire.
Xiflteya 3 Bandora lêzêdekirina erdê nadir li ser taybetmendiyên laşî û kîmyewî û performansa katalîtîk MDR ya katalîzatorê Co/MA
3.2.2 Katalîzatorê Deoksîdan
Fe2O3/Meso-CeAl, katalîzatorek deoksîderasyona Fe-bingeha Ce-dopkirî, bi dehîdrojenkirina oksîdatîf a 1-butenê bi CO2as oksîdantê nerm hate amadekirin, û di senteza 1,3- butadiene (BD) de hate bikar anîn. Ce di matrixa aluminayê de pir belav bû, û Fe2O3/meso pir belav bû Fe2O3/Meso-CeAl-100 katalîtor ne tenê xwedan celebên hesin pir belavbûyî û taybetmendiyên avahîsaziyê yên baş e, lê di heman demê de xwedan kapasîteya hilanîna oksîjenê ya baş jî heye, ji ber vê yekê ew xwedan kapasîteya vegirtin û çalakkirinê ye. ya CO2. Wekî ku di jimar 5 de tê xuyang kirin, wêneyên TEM destnîşan dikin ku Fe2O3/Meso-CeAl-100 bi rêkûpêk eEw nîşan dide ku strukturên kanalên mîna kurm ên MesoCeAl-100 sist û porez e, ku ji belavkirina malzemeyên çalak re sûdmend e, dema ku Ce pir belavkirî ye. di matrixa alumina de bi serfirazî tê dop kirin. Matereya pêlavê ya katalîzatorê metalê ya hêja ku standarda emeliyata pir kêm a wesayîtên motorê pêk tîne, strukturek porê, aramiya hîdrotermal a baş û kapasîteya hilanîna oksîjenê ya mezin pêşxistiye.
3.2.3 Katalîzator ji bo Wesayîtan
Pd-Rh ji bo bidestxistina malzemeyên nixumandina katalîzatorê ya otomatê piştgirî da kompleksên erdên kêm ên li ser bingeha aluminium-a çaralî AlCeZrTiOx û AllaZrTiOx. Kompleksa erda kêm a li ser bingehê mesoporous Pd-Rh/ALC dikare bi serfirazî wekî katalîzatorek paqijkirina eksê wesayîta CNG-ê bi domdarî baş were bikar anîn, û karîgeriya veguheztinê ya CH4, pêkhateya sereke ya gaza derzê ya wesayîta CNG, bi qasî 97,8% e. Rêbazek yek-gavekî ya hîdroterMA-yê bipejirînin da ku ew materyalê pêkhatî ya hindik erdê amade bike da ku xwe-civînê pêk bîne, pêşgirên mezopor ên fermankirî yên bi rewşek metastable û berhevbûnek zêde hatine sentez kirin, û senteza RE-Al li gorî modela "yekîneya mezinbûna tevlihev" pêk hat. , bi vî rengî paqijkirina eksoza gerîdeya gerîdeya gerîdeyê ya paşîn a katalîtîk a sê-alî ya siwarkirî tê fêm kirin.
Hîk. 4 Wêneyên HRTEM yên ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) û SmCo/MA(f)
Fig. 5 Wêneya TEM (A) û diyagrama elementa EDS (b,c) ya Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 performansa ronahî
Elektronên hêmanên erdê yên nadir bi hêsanî bi heyecan dibin ku di navbera astên cihêreng ên enerjiyê de derbas bibin û ronahiyê derdixin. Ji bo amadekirina materyalên ronahiyê îyonên erdê yên kêm bi gelemperî wekî çalakker têne bikar anîn. Îyonên erdê yên nadir dikarin li ser rûbera mîkrosferên valahîya fosfata aluminiumê bi rêbaza hevbarkirinê û bi awayê veguheztina îyonê werin barkirin, û materyalên ronahiyê AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) dikarin werin amadekirin. Dirêjahiya pêla ronahiyê li herêma nêzîkê ultraviyole ye.MA ji ber bêhêziya xwe, berdewamiya dielektrîkê ya kêm û guheztina kêm, ku wê ji bo amûrên elektrîkî û optîkî, fîlimên zirav, astengî, senzor û hwd, di fîlimên zirav de tê çêkirin. ji bo hîskirina bersivê ya krîstalên fotonîkî yên yek-alî, hilberîna enerjiyê û pêlên dijî-refleksîyonê were bikar anîn. Van amûran fîlimên bi dirêjahiya rêça optîkî ya diyarkirî ne, ji ber vê yekê pêdivî ye ku îndeksa refraksiyonê û qalindahî were kontrol kirin. Heya nuha, dîoksîta tîtanium û oksîda zirkonium bi nîşaneya refaksiyonê ya bilind û dîoksîta silicon bi nîşaneya refraksiyonê ya kêm bi gelemperî ji bo sêwirandin û çêkirina cîhazên weha têne bikar anîn. . Rêzeya hebûna materyalên bi taybetmendiyên kîmyewî yên rûber ên cihêreng tê berfireh kirin, ku ev yek dihêle ku meriv senzorên fotonê yên pêşkeftî sêwiran bike. Di sêwirana amûrên optîkî de danasîna fîlimên MA û oksîhîdroksîd potansiyeleke mezin nîşan dide ji ber ku îndeksa refraksiyonê dişibihe ya dîoksîta silicon.Lê taybetmendiyên kîmyewî cuda ne.
3.4 aramiya termal
Bi zêdebûna germahiyê re, sintering bi giranî bandorê li ser bandora karanîna katalîzatorê MA dike, û qada rûbera taybetî kêm dibe û qonaxa krîstalî ya γ-Al2O3in vediguhere qonaxên δ û θ bo χ. Materyalên erdê yên nadir xwedan aramiya kîmyewî û aramiya germî, adaptasyona bilind, û madeyên xav bi hêsanî peyda dibin û erzan in. Zêdekirina hêmanên erdê yên nadir dikare aramiya germî, berxwedana oksîdasyona germahiya bilind û taybetmendiyên mekanîkî yên hilgirê çêtir bike, û asîdbûna rûbera hilgir eyar bike. La û Ce hêmanên guheztinê yên herî gelemperî têne bikar anîn û lêkolîn in. Lu Weiguang û yên din dîtin ku lêzêdekirina hêmanên erdê yên kêm bi bandor rê li belavbûna girseya pariyên aluminayê digire, La û Ce komên hîdroksîl ên li ser rûyê aluminayê diparêze, sintering û veguherîna qonaxê asteng dike, û zirara germahiya bilind li avahiya mezopor kêm dike. . Alumina amadekirî hîn jî xwedan qada rûbera taybetî ya bilind û qebareya porê ye. Lêbelê, hêmana erdê kêm pir an pir hindik dê aramiya germî ya aluminayê kêm bike. Li Yanqiu et al. 5% La2O3 li γ-Al2O3 zêde kir, ku îstîqrara termal baştir kir û qebareya pore û qada taybetî ya hilgirê alumina zêde kir. Wekî ku ji xêza 6-ê tê dîtin, La2O3 li γ-Al2O3 hate zêdekirin, aramiya germî ya hilgira pêkhatî ya hindiktirîn erdê çêtir dike.
Di pêvajoya dopîngkirina pariyên nano-fibrous bi La-MA-yê re, dema ku germahiya dermankirina germê zêde dibe, qada rûbera BET û qebareya pora MA-La ji ya MA-yê bilindtir e, û dopinga bi La re li ser sinterkirina di asta bilind de bandorek paşvekêşanê ya eşkere heye. germî. wek ku di jimarê de tê nîşandan. 7, bi zêdebûna germahiyê re, La reaksiyona mezinbûna genim û veguherîna qonaxê asteng dike, dema ku hêjîran. 7a û 7c kombûna keriyên nano-fibrous nîşan dide. di hêjîrê de. 7b, pîvaza pariyên mezin ên ku ji hêla calcination di 1200℃ de têne hilberandin bi qasî 100nm e. Ew sinterkirina girîng a MA nîşan dide. Wekî din, li gorî MA-1200, MA-La-1200 piştî dermankirina germê kom nabe. Bi lêzêdekirina Layê re, perçeyên nano-fîberê xwedan şiyana hevgirtinê çêtir in. tewra di germahiya kalsînasyona bilind de jî, La ya dopîkirî hîn jî li ser rûyê MA-yê pir belav dibe. La MA-ya guhertî dikare wekî hilgirê katalîzatorê Pd di reaksiyona C3H8oxidation de were bikar anîn.
Xiflteya 6 Modela avahîsazkirina alûmînayê bi hêmanên erdê kêm û bêyî wê
Wêne 7 Wêneyên TEM yên MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) û MA-La-1200 (d)
4 Encam
Pêşveçûna amadekirin û sepana fonksiyonel a materyalên MA-yê yên guhezbar ên erdên kêm tê destnîşan kirin. MA-ya guherbar a erdê kêm bi berfirehî tê bikar anîn. Her çend di serîlêdana katalîtîk, îstîqrara germî û adsorptionê de gelek lêkolîn hatine kirin jî, gelek materyal xwedan lêçûnek bilind, mîqdara dopîngê ya hindik, nîzama nebaş in û dijwar in ku werin pîşesaziyê. Karê jêrîn pêdivî ye ku di pêşerojê de were kirin: pêkhatin û strukturê MA-ya guhezbar a erdê hindik xweş bikin, pêvajoyek guncan hilbijêrin, Bi pêşkeftina fonksiyonel re hevdîtin bikin; Ji bo kêmkirina lêçûnan û pêkanîna hilberîna pîşesaziyê li ser bingeha pêvajoya fonksiyonel modelek kontrolkirina pêvajoyê saz bikin; Ji bo ku em feydeyên çavkaniyên erdên kêm ên Chinaînê zêde bikin, divê em mekanîzmaya guheztina MA-ya hindiktirîn a erdê lêkolîn bikin, teorî û pêvajoya amadekirina MA-ya guherbar a erda nadir baştir bikin.
Projeya Fona: Projeya Nûvekirina Giştî ya Zanist û Teknolojiya Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Projeya Lêkolîna Zanistî ya Taybet a Parêzgeha Shaanxi 2019 (19JK0490); 2020 projeya lêkolîna zanistî ya taybetî ya Koleja Huaqing, Zanîngeha Xi 'an Mîmarî û Teknolojiyê (20KY02)
Çavkanî: Rare Earth
Dema şandinê: Tîrmeh-04-2022