Pami oksid ki pa silise yo, aliminyòm gen bon pwopriyete mekanik, rezistans tanperati ki wo ak rezistans korozyon, alòske aliminyòm mezopore (MA) gen gwosè pò reglabl, gwo sifas espesifik, gwo volim pò ak pri pwodiksyon ki ba, ki lajman itilize nan kataliz, liberasyon dwòg kontwole, adsorption ak lòt domèn, tankou krak, idrokrak ak idrodesulfurasyon matyè premyè petwòl. Aliminyòm mikwopore souvan itilize nan endistri, men li pral dirèkteman afekte aktivite aliminyòm nan, lavi sèvis ak selektivite katalis la. Pa egzanp, nan pwosesis pou pirifye gaz echapman otomobil, polyan ki depoze nan aditif lwil motè yo pral fòme kok, ki pral mennen nan blokaj pò katalis la, kidonk diminye aktivite katalis la. Tensioaktif yo ka itilize pou ajiste estrikti transpòtè aliminyòm nan pou fòme MA. Amelyore pèfòmans katalitik li.
MA gen yon efè kontrent, epi metal aktif yo dezaktive apre kalsinasyon nan tanperati ki wo. Anplis de sa, apre kalsinasyon nan tanperati ki wo, estrikti mezoporèz la tonbe, skelèt MA a vin nan yon eta amorf, epi asidite sifas la pa ka satisfè egzijans li yo nan domèn fonksyonalizasyon an. Tretman modifikasyon souvan nesesè pou amelyore aktivite katalitik, estabilite estrikti mezoporèz, estabilite tèmik sifas ak asidite sifas materyèl MA yo. Gwoup modifikasyon komen yo enkli eteroatòm metal (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, elatriye) ak oksid metal (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, elatriye) ki chaje sou sifas MA a oswa ki dope nan skelèt la.
Konfigirasyon espesyal elektwon eleman latè ra yo fè konpoze li yo gen pwopriyete optik, elektrik ak mayetik espesyal, epi yo itilize li nan materyèl katalitik, materyèl fotoelektrik, materyèl adsorption ak materyèl mayetik. Materyèl mezoporè modifye ak latè ra yo ka ajiste pwopriyete asid (alkali), ogmante vid oksijèn, epi sentetize katalis nanokristalin metal ak dispèsyon inifòm ak echèl nanomèt ki estab. Materyèl pore ak latè ra ki apwopriye yo ka amelyore dispèsyon sifas nanokristal metal yo ak estabilite ak rezistans depo kabòn katalis yo. Nan atik sa a, modifikasyon latè ra ak fonksyonalizasyon MA pral prezante pou amelyore pèfòmans katalitik, estabilite tèmik, kapasite depo oksijèn, sifas espesifik ak estrikti pò.
1 preparasyon MA
1.1 preparasyon transpòtè aliminyòm
Metòd preparasyon transpòtè aliminyòm lan detèmine distribisyon estrikti pò li yo, epi metòd preparasyon komen li yo enkli metòd dezidratasyon pseudo-boehmit (PB) ak metòd sol-jèl. Calvet te premye pwopoze pseudoboehmit (PB), epi H+ te ankouraje peptizasyon pou jwenn γ-AlOOH koloidal PB ki gen dlo entèkouch, ki te kalsine epi dezidrate nan tanperati ki wo pou fòme aliminyòm. Selon diferan matyè premyè yo, li souvan divize an metòd presipitasyon, metòd karbonizasyon ak metòd idwoliz alkòl-aliminyòm. Solitid koloidal PB a afekte pa kristalinite, epi li optimize ak ogmantasyon kristalinite a, epi li afekte tou pa paramèt pwosesis fonksyònman yo.
Anjeneral, yo prepare PB a pa metòd presipitasyon. Yo ajoute alkali nan solisyon aluminat la oubyen yo ajoute asid nan solisyon aluminat la epi presipite li pou jwenn alumina idrate (presipitasyon alkali), oubyen yo ajoute asid nan presipitasyon aluminat la pou jwenn monoidrat alumina, apre sa yo lave, seche epi kalsine li pou jwenn PB. Metòd presipitasyon an fasil pou opere epi li pa koute chè, sa ki souvan itilize nan pwodiksyon endistriyèl, men li enfliyanse pa anpil faktè (pH solisyon an, konsantrasyon, tanperati, elatriye). Epi kondisyon pou jwenn patikil ki gen pi bon dispèsyon yo strik. Nan metòd karbonizasyon an, yo jwenn Al(OH)3 pa reyaksyon CO2 ak NaAlO2, epi yo ka jwenn PB apre yo fin vye granmoun. Metòd sa a gen avantaj operasyon senp, bon jan kalite pwodwi, pa gen polisyon ak pri ki ba, epi li ka prepare alumina ak gwo aktivite katalitik, ekselan rezistans korozyon ak gwo sifas espesifik ak ti envestisman ak gwo retou. Metòd idwoliz alkoksid aliminyòm souvan itilize pou prepare PB ki gen gwo pite. Alkoksid aliminyòm idrolize pou fòme monoidrat oksid aliminyòm, epi answit trete pou jwenn PB ki gen gwo pite, ki gen bon kristalinite, gwosè patikil inifòm, distribisyon gwosè pò konsantre ak gwo entegrite patikil esferik. Sepandan, pwosesis la konplèks, epi li difisil pou rekipere akòz itilizasyon sèten solvan òganik toksik.
Anplis de sa, sèl inòganik oswa konpoze òganik metal yo souvan itilize pou prepare prekisè aliminyòm pa metòd sol-jèl, epi yo ajoute dlo pi oswa solvang òganik pou prepare solisyon pou jenere sol, ki Lè sa a, jele, seche ak griye. Kounye a, pwosesis preparasyon aliminyòm lan toujou amelyore sou baz metòd dezidratasyon PB, epi metòd karbonizasyon an vin metòd prensipal la pou pwodiksyon aliminyòm endistriyèl akòz ekonomi li ak pwoteksyon anviwònman an. Aliminyòm ki prepare pa metòd sol-jèl la te atire anpil atansyon akòz distribisyon gwosè pò ki pi inifòm li, ki se yon metòd potansyèl, men li bezwen amelyore pou reyalize aplikasyon endistriyèl.
1.2 Preparasyon MA
Alimina konvansyonèl la pa ka satisfè egzijans fonksyonèl yo, kidonk li nesesè pou prepare MA pèfòmans segondè. Metòd sentèz yo anjeneral gen ladan yo: metòd nano-moulaj ak mwazi kabòn kòm modèl di; Sentèz SDA: Pwosesis oto-asanblaj pwovoke pa evaporasyon (EISA) an prezans modèl mou tankou SDA ak lòt tensioaktif katyonik, anyonik oswa nonyonik.
1.2.1 Pwosesis EISA a
Modèl mou a itilize nan kondisyon asid, sa ki evite pwosesis konplike ak pran anpil tan nan metòd manbràn di a epi ki ka reyalize modilasyon kontinyèl ouvèti a. Preparasyon MA pa EISA te atire anpil atansyon akòz disponiblite fasil li ak repwodiktibilite li. Yo ka prepare diferan estrikti mezoporè. Yo ka ajiste gwosè pò MA a lè yo chanje longè chèn idrofob surfactant lan oswa lè yo ajiste rapò molè katalis idwoliz la ak prekisè aliminyòm nan solisyon an. Se poutèt sa, EISA, ke yo rele tou metòd sentèz ak modifikasyon yon sèl etap sol-jèl pou MA ki gen gwo sifas ak aliminyòm mezoporèz òdone (OMA), te aplike nan divès modèl mou, tankou P123, F127, trietanolamin (te), elatriye. EISA ka ranplase pwosesis ko-asanblaj prekisè òganoaliminyòm yo, tankou alkoksid aliminyòm ak modèl surfactant, tipikman izopropoksid aliminyòm ak P123, pou bay materyèl mezoporèz. Devlopman siksè pwosesis EISA a mande yon ajisteman presi nan sinetik idwoliz ak kondansasyon pou jwenn yon sol ki estab epi pèmèt devlopman mezofaz ki fòme pa misel surfactant nan sol la.
Nan pwosesis EISA a, itilizasyon solvang ki pa akeuz (tankou etanòl) ak ajan konplèksan òganik ka efektivman ralanti vitès idwoliz ak kondansasyon prekisè òganoaliminyòm yo epi pwovoke oto-asanblaj materyèl OMA yo, tankou Al(OR)3 ak izopropoksid aliminyòm. Sepandan, nan solvang temèt ki pa akeuz, modèl tensioaktif yo anjeneral pèdi idrofilisite/idrofobisite yo. Anplis de sa, akòz reta idwoliz ak polikondansasyon an, pwodwi entèmedyè a gen yon gwoup idrofob, sa ki fè li difisil pou kominike avèk modèl tensioaktif la. Se sèlman lè konsantrasyon tensioaktif la ak degre idwoliz ak polikondansasyon aliminyòm nan ogmante piti piti nan pwosesis evaporasyon solvang lan, oto-asanblaj modèl la ak aliminyòm nan ka fèt. Se poutèt sa, anpil paramèt ki afekte kondisyon evaporasyon solvang yo ak reyaksyon idwoliz ak kondansasyon prekisè yo, tankou tanperati, imidite relatif, katalis, vitès evaporasyon solvang, elatriye, pral afekte estrikti asanblaj final la. Jan yo montre nan fig. 1, Materyèl OMA ki gen gwo estabilite tèmik ak gwo pèfòmans katalitik yo te sentetize pa oto-asanblaj pwovoke pa evaporasyon asisté solvotèmal (SA-EISA). Tretman solvotèmal la te ankouraje idwoliz konplè prekisè aliminyòm yo pou fòme ti gwoup idroksil aliminyòm an gwoup, sa ki te amelyore entèraksyon ant surfactants yo ak aliminyòm. Mezofaz egzagonal bidimensyonèl te fòme nan pwosesis EISA a epi li te kalsine a 400 ℃ pou fòme materyèl OMA. Nan pwosesis EISA tradisyonèl la, pwosesis evaporasyon an akonpaye pa idwoliz prekisè òganoaliminyòm nan, kidonk kondisyon evaporasyon yo gen yon enfliyans enpòtan sou reyaksyon an ak estrikti final OMA a. Etap tretman solvotèmal la ankouraje idwoliz konplè prekisè aliminyòm nan epi li pwodui gwoup idroksil aliminyòm an gwoup ki pasyèlman kondanse. OMA fòme anba yon pakèt kondisyon evaporasyon. Konpare ak MA prepare pa metòd EISA tradisyonèl la, OMA prepare pa metòd SA-EISA a gen yon volim pò ki pi wo, yon pi bon sifas espesifik ak yon pi bon estabilite tèmik. Nan lavni, metòd EISA a ka itilize pou prepare MA ouvèti ultra-gwo ak yon to konvèsyon ki wo ak yon ekselan selektivite san yo pa itilize ajan alezaj.
Fig. 1 dyagram ki montre metòd SA-EISA pou sentetize materyèl OMA yo
1.2.2 lòt pwosesis
Preparasyon MA konvansyonèl mande yon kontwòl presi sou paramèt sentèz yo pou reyalize yon estrikti mezoporèz klè, epi retire materyèl modèl yo difisil tou, sa ki konplike pwosesis sentèz la. Kounye a, anpil literati rapòte sentèz MA ak diferan modèl. Nan dènye ane yo, rechèch la sitou konsantre sou sentèz MA ak glikoz, sikwoz ak lanmidon kòm modèl pa izopropoksid aliminyòm nan solisyon akeuz. Pifò nan materyèl MA sa yo sentetize soti nan nitrat aliminyòm, silfat ak alkoksid kòm sous aliminyòm. MA CTAB kapab jwenn tou pa modifikasyon dirèk PB kòm sous aliminyòm. MA ak diferan pwopriyete estriktirèl, tankou Al2O3)-1, Al2O3)-2 ak al2o3 Epi li gen bon estabilite tèmik. Ajoute surfactant pa chanje estrikti kristal natirèl PB a, men li chanje mòd anpileman patikil yo. Anplis de sa, fòmasyon Al2O3-3 fòme pa adezyon nanopartikil ki estabilize pa sòlvan òganik PEG oswa agregasyon alantou PEG. Sepandan, distribisyon gwosè pò Al2O3-1 la trè etwat. Anplis de sa, katalis ki baze sou paladyòm yo te prepare ak MA sentetik kòm transpòtè. Nan reyaksyon ki konbisyon metàn, katalis ki sipòte pa Al2O3-3 la te montre bon pèfòmans katalitik.
Pou premye fwa, yo te prepare MA ak yon distribisyon gwosè pò relativman etwat lè yo te itilize ABD aliminyòm nwa ki bon mache epi ki rich an aliminyòm. Pwosesis pwodiksyon an gen ladan yon pwosesis ekstraksyon nan tanperati ki ba ak presyon nòmal. Patikil solid ki rete nan pwosesis ekstraksyon an p ap polye anviwònman an, epi yo ka anpile san risk oswa yo ka itilize yo ankò kòm filler oswa agréga nan aplikasyon beton. Sifas espesifik MA sentetize a se 123 ~ 162m2 / g, distribisyon gwosè pò a etwat, reyon pik la se 5.3nm, epi porosit la se 0.37 cm3 / g. Materyèl la gen yon gwosè nano epi gwosè kristal la se anviwon 11nm. Sentèz eta solid se yon nouvo pwosesis pou sentetize MA, ki ka itilize pou pwodui absòban radyochimik pou itilizasyon klinik. Yo melanje klori aliminyòm, kabonat amonyòm ak matyè premyè glikoz nan yon rapò molè 1: 1.5: 1.5, epi yo sentetize MA a pa yon nouvo reyaksyon mekanochimik solid. Lè yo konsantre 131I nan ekipman batri tèmik, sede total 131I a apre konsantrasyon an se 90%, epi solisyon 131I[NaI] ki jwenn nan gen yon konsantrasyon radyoaktif ki wo (1.7TBq/mL), kidonk yo reyalize itilizasyon kapsil 131I[NaI] ki gen gwo dòz pou tretman kansè tiwoyid.
An rezime, nan lavni, yo ka devlope tou ti modèl molekilè pou konstwi estrikti pò ki gen plizyè nivo lòd, ajiste estrikti, mòfoloji ak pwopriyete chimik sifas materyèl yo efektivman, epi jenere gwo sifas ak twou vè ki byen lòde. Eksplore modèl bon mache ak sous aliminyòm, optimize pwosesis sentèz la, klarifye mekanis sentèz la epi gide pwosesis la.
Metòd modifikasyon 2 MA
Metòd pou distribye konpozan aktif yo inifòm sou yon sipòtè MA gen ladan yo enpregnasyon, sentèz in situ, presipitasyon, echanj iyon, melanj mekanik ak fizyon, pami yo de premye yo se pi souvan itilize yo.
2.1 metòd sentèz in-situ
Gwoup yo itilize nan modifikasyon fonksyonèl yo ajoute nan pwosesis preparasyon MA pou modifye ak estabilize estrikti skelèt materyèl la epi amelyore pèfòmans katalitik la. Pwosesis la montre nan Figi 2. Liu et al. te sentetize Ni/Mo-Al2O3in situ ak P123 kòm modèl. Tou de Ni ak Mo te dispèse nan chanèl MA ki byen òdone, san yo pa detwi estrikti mezoporè MA a, epi pèfòmans katalitik la te amelyore evidamman. Lè yo adopte yon metòd kwasans in-situ sou yon substrat gama-al2o3 sentetize, konpare ak γ-Al2O3, MnO2-Al2O3 gen yon pi gwo sifas espesifik BET ak volim pò, epi li gen yon estrikti mezoporè bimodal ak yon distribisyon gwosè pò etwat. MnO2-Al2O3 gen yon to adsorption rapid ak yon efikasite segondè pou F-, epi li gen yon seri aplikasyon pH laj (pH=4~10), ki apwopriye pou kondisyon aplikasyon endistriyèl pratik. Pèfòmans resiklaj MnO2-Al2O3 pi bon pase sa ki nan γ-Al2O. Estabilite estriktirèl la bezwen plis optimize. An rezime, materyèl modifye MA yo ki jwenn pa sentèz in situ gen bon lòd estriktirèl, gwo entèraksyon ant gwoup yo ak transpòtè aliminyòm yo, konbinezon sere, gwo chaj materyèl, epi yo pa fasil pou lakòz pèt konpozan aktif yo nan pwosesis reyaksyon katalitik la, epi pèfòmans katalitik la amelyore anpil.
Fig. 2 Preparasyon MA fonksyonalize pa sentèz in situ
2.2 metòd fekondasyon
Plonje MA ki prepare a nan gwoup modifye a, epi jwenn materyèl MA modifye a apre tretman an, pou reyalize efè kataliz, adsorption ak menm jan an. Cai et al. te prepare MA apati P123 pa metòd sol-jèl, epi tranpe l nan yon solisyon etanòl ak tetraetilènpentamin pou jwenn yon materyèl MA modifye ak amino ki gen yon pèfòmans adsorption fò. Anplis de sa, Belkacemi et al. te plonje l nan yon solisyon ZnCl2 pa menm pwosesis la pou jwenn materyèl MA modifye ki gen zenk dopan kòmand. Sifas espesifik la ak volim pò yo se 394m2/g ak 0.55 cm3/g, respektivman. Konpare ak metòd sentèz in-situ a, metòd enpregnasyon an gen pi bon dispèsyon eleman, yon estrikti mezoporez ki estab ak yon bon pèfòmans adsorption, men fòs entèraksyon ant konpozan aktif yo ak transpòtè aliminyòm nan fèb, epi aktivite katalitik la fasil pou entèfere ak faktè ekstèn yo.
3 pwogrè fonksyonèl
Sentèz MA ki soti nan latè ra ak pwopriyete espesyal se tandans devlopman nan lavni. Kounye a, gen anpil metòd sentèz. Paramèt pwosesis yo afekte pèfòmans MA a. Sifas espesifik, volim pò ak dyamèt pò MA a ka ajiste pa kalite modèl ak konpozisyon prekisè aliminyòm. Tanperati kalsinasyon an ak konsantrasyon modèl polymère a afekte sifas espesifik ak volim pò MA a. Suzuki ak Yamauchi te jwenn ke tanperati kalsinasyon an te ogmante soti nan 500 ℃ a 900 ℃. Ouvèti a ka ogmante epi sifas la ka redwi. Anplis de sa, tretman modifikasyon latè ra a amelyore aktivite, estabilite tèmik sifas, estabilite estriktirèl ak asidite sifas materyèl MA yo nan pwosesis katalitik la, epi li satisfè devlopman fonksyonalizasyon MA.
3.1 Adsorban Defluorinasyon
Fliyò ki nan dlo potab nan peyi Lachin se yon gwo danje. Anplis de sa, ogmantasyon kontni fliyò nan solisyon silfat zenk endistriyèl la ap mennen nan korozyon plak elektwòd la, deteryorasyon anviwònman travay la, bès nan kalite zenk elektrik la ak diminisyon nan kantite dlo resikle nan sistèm fabrikasyon asid la ak pwosesis elektwoliz gaz lafimen nan founo kabann fluidize. Kounye a, metòd adsorption an se pi atiran pami metòd komen pou defluorinasyon mouye. Sepandan, gen kèk enpèfeksyon, tankou kapasite adsorption ki pòv, ranje pH ki disponib ki etwat, polisyon segondè, elatriye. Yo te itilize chabon aktive, aliminyòm amorf, aliminyòm aktive ak lòt adsorban pou defluorinasyon dlo, men pri adsorban yo wo, epi kapasite adsorption F-in solisyon net oswa gwo konsantrasyon an ba. Aliminyòm aktive vin adsorban ki pi etidye pou retire fliyò akòz gwo afinite ak selektivite li pou fliyò nan valè pH net, men li limite pa pòv kapasite adsorption fliyò a, epi sèlman nan pH <6 li ka gen bon pèfòmans adsorption fliyò. MA te atire anpil atansyon nan kontwòl polisyon anviwònman an akòz gwo sifas espesifik li, efè gwosè pò inik li, pèfòmans asid-baz, estabilite tèmik ak mekanik. Kundu et al. te prepare MA ak yon kapasite adsorption fliyò maksimòm de 62.5 mg/g. Kapasite adsorption fliyò MA a enfliyanse anpil pa karakteristik estriktirèl li yo, tankou sifas espesifik, gwoup fonksyonèl sifas, gwosè pò ak gwosè pò total. Ajisteman estrikti ak pèfòmans MA se yon fason enpòtan pou amelyore pèfòmans adsorption li.
Akòz asid di La a ak bazik di fliyò a, gen yon gwo afinite ant La ak iyon fliyò yo. Nan dènye ane yo, kèk etid te jwenn ke La kòm yon modifikatè ka amelyore kapasite adsorption fliyò a. Sepandan, akòz estabilite estriktirèl ki ba nan adsorban latè ra yo, plis latè ra yo lesivaj nan solisyon an, sa ki lakòz polisyon dlo segondè ak domaj nan sante moun. Nan lòt men an, gwo konsantrasyon aliminyòm nan anviwònman dlo a se youn nan pwazon pou sante moun. Se poutèt sa, li nesesè pou prepare yon kalite adsorban konpoze ki gen bon estabilite epi ki pa gen lesivaj oswa mwens lesivaj nan lòt eleman nan pwosesis retire fliyò a. MA modifye pa La ak Ce te prepare pa metòd enpregnasyon (La/MA ak Ce/MA). Pou premye fwa, yo te chaje oksid latè ra avèk siksè sou sifas MA, ki te gen yon pi bon pèfòmans defluorinasyon. Mekanis prensipal pou retire fliyò yo se adsorption elektwostatik ak adsorption chimik, atraksyon elektwon chaj pozitif sifas la ak reyaksyon echanj ligand konbine avèk idroksil sifas la, gwoup fonksyonèl idroksil sou sifas adsorban an jenere lyezon idwojèn ak F-, modifikasyon La ak Ce amelyore kapasite adsorption fliyò a, La/MA gen plis sit adsorption idroksil, epi kapasite adsorption F a se nan lòd La/MA>Ce/MA>MA. Avèk ogmantasyon konsantrasyon inisyal la, kapasite adsorption fliyò a ogmante. Efè adsorption an pi bon lè pH la se 5 ~ 9, epi pwosesis adsorption fliyò a an akò ak modèl adsorption izotèmik Langmuir la. Anplis de sa, enpurte iyon silfat nan aliminyòm kapab afekte kalite echantiyon yo tou anpil. Malgre ke rechèch ki gen rapò ak aliminyòm modifye ak latè ra te fèt, pifò nan rechèch la konsantre sou pwosesis adsorban an, ki difisil pou itilize endistriyèlman. Nan lavni, nou ka etidye mekanis disosyasyon konplèks fliyò nan solisyon silfat zenk ak karakteristik migrasyon iyon fliyò yo, jwenn yon adsorban iyon fliyò efikas, ki pa koute chè ak renouvlab pou defluorinasyon solisyon silfat zenk nan sistèm idwometaluriji zenk, epi etabli yon modèl kontwòl pwosesis pou trete solisyon ki gen anpil fliyò ki baze sou nano adsorban MA latè ra.
3.2 Katalis
3.2.1 Refòmaj sèk metàn
Latè ra ka ajiste asidite (bazisite) materyèl pore yo, ogmante vid oksijèn, epi sentetize katalis ak dispèsyon inifòm, echèl nanomèt ak estabilite. Li souvan itilize pou sipòte metal nòb ak metal tranzisyon pou katalize metanasyon CO2. Kounye a, materyèl mezoporè modifye ak latè ra yo ap devlope nan direksyon pou refòm sèk metàn (MDR), degradasyon fotokatalitik VOC ak pirifikasyon gaz ke. Konpare ak metal nòb (tankou Pd, Ru, Rh, elatriye) ak lòt metal tranzisyon (tankou Co, Fe, elatriye), katalis Ni/Al2O3 lajman itilize pou aktivite katalitik ki pi wo ak selektivite li, gwo estabilite ak pri ki ba pou metàn. Sepandan, sinterizasyon ak depo kabòn nanopartikil Ni sou sifas Ni/Al2O3 mennen nan dezaktivasyon rapid katalis la. Se poutèt sa, li nesesè pou ajoute akseleratè, modifye transpòtè katalis la epi amelyore wout preparasyon an pou amelyore aktivite katalitik, estabilite ak rezistans boule. An jeneral, oksid latè ra yo ka itilize kòm pwomotè estriktirèl ak elektwonik nan katalis etewojèn, epi CeO2 amelyore dispèsyon Ni a epi chanje pwopriyete Ni metalik la atravè yon entèraksyon sipò metal solid.
MA lajman itilize pou amelyore dispèsyon metal yo, epi bay kontrent pou metal aktif yo pou anpeche aglomerasyon yo. La2O3 ak gwo kapasite depo oksijèn amelyore rezistans kabòn nan pwosesis konvèsyon an, epi La2O3 ankouraje dispèsyon Co sou aliminyòm mezoporèz, ki gen gwo aktivite refòm ak rezistans. Pwomotè La2O3 la ogmante aktivite MDR katalis Co/MA a, epi faz Co3O4 ak CoAl2O4 yo fòme sou sifas katalis la. Sepandan, La2O3 ki trè dispèse a gen ti grenn 8nm ~ 10nm. Nan pwosesis MDR a, entèraksyon in-situ ant La2O3 ak CO2 te fòme mezofaz La2O2CO3, ki pwovoke eliminasyon efikas CxHy sou sifas katalis la. La2O3 ankouraje rediksyon idwojèn lè li bay yon dansite elektwon ki pi wo epi li amelyore vid oksijèn nan 10%Co/MA. Adisyon La2O3 diminye enèji aktivasyon aparan konsomasyon CH4 la. Se poutèt sa, to konvèsyon CH4 la ogmante a 93.7% a 1073K K. Adisyon La2O3 la amelyore aktivite katalitik la, li ankouraje rediksyon H2, li ogmante kantite sit aktif Co0 yo, li pwodui mwens kabòn depoze epi li ogmante vid oksijèn nan a 73.3%.
Yo te sipòte Ce ak Pr sou katalis Ni/Al2O3 pa metòd enpregnasyon volim egal nan Li Xiaofeng. Apre yo te ajoute Ce ak Pr, selektivite pou H2 ogmante epi selektivite pou CO diminye. MDR modifye pa Pr a te gen yon ekselan kapasite katalitik, epi selektivite pou H2 ogmante soti nan 64.5% a 75.6%, pandan ke selektivite pou CO diminye soti nan 31.4%. Peng Shujing et al. te itilize metòd sol-jèl, yo te prepare MA modifye ak Ce ak izopropoksid aliminyòm, sòlvan izopropanol ak egzaidrat nitrat seryòm. Sifas espesifik pwodwi a te ogmante yon ti kras. Adisyon Ce a te redwi agregasyon nanopartikil ki gen fòm baton sou sifas MA a. Gen kèk gwoup idroksil sou sifas γ-Al2O3 ki te fondamantalman kouvri pa konpoze Ce yo. Estabilite tèmik MA a te amelyore, epi pa gen okenn transfòmasyon faz kristal ki te fèt apre kalsinasyon a 1000 ℃ pandan 10 èdtan. Wang Baowei et al. Materyèl MA CeO2-Al2O4 prepare pa metòd ko-presipitasyon. CeO2 ak ti grenn kib yo te dispèse inifòmman nan aliminyòm. Apre yo te fin sipòte Co ak Mo sou CeO2-Al2O4, entèraksyon ant aliminyòm ak konpozan aktif Co ak Mo te efektivman anpeche pa CEO2.
Pwomotè latè ra yo (La, Ce, y ak Sm) konbine avèk katalis Co/MA pou MDR, epi pwosesis la montre nan figi 3. Pwomotè latè ra yo ka amelyore dispèsyon Co sou transpòtè MA epi anpeche aglomerasyon patikil Co yo. Pi piti gwosè patikil la, se plis entèraksyon Co-MA a fò, se plis kapasite katalitik ak sinterizasyon an fò nan katalis YCo/MA a, epi efè pozitif plizyè pwomotè yo sou aktivite MDR ak depo kabòn. Figi 4 se yon imaj HRTEM apre tretman MDR a 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 pandan 8 èdtan. Patikil Co yo egziste sou fòm tach nwa, pandan ke transpòtè MA yo egziste sou fòm gri, ki depann de diferans dansite elektwon an. Nan imaj HRTEM ak 10%Co/MA (fig. 4b), yo obsève aglomerasyon patikil metal Co sou transpòtè ma yo. Lè yo ajoute yon pwomotè latè ra, patikil Co yo rive nan 11.0nm ~ 12.5nm. YCo/MA gen yon gwo entèraksyon Co-MA, epi pèfòmans sinterizasyon li pi bon pase lòt katalis yo. Anplis de sa, jan yo montre nan figi 4b rive nan 4f, yo pwodui nanofil kabòn kre (CNF) sou katalis yo, ki rete an kontak ak koule gaz la epi anpeche katalis la dezaktive.
Fig. 3 Efè adisyon latè ra sou pwopriyete fizik ak chimik ak pèfòmans katalitik MDR nan katalizè Co/MA a
3.2.2 Katalis dezoksidasyon
Fe2O3/Meso-CeAl, yon katalis dezoksidasyon ki baze sou Fe dopé ak Ce, te prepare pa dezidrogenasyon oksidatif 1-butèn ak CO2 kòm oksidan mou, epi li te itilize nan sentèz 1,3-bitadyèn (BD). Ce te trè dispèse nan matris aliminyòm, epi Fe2O3/meso te trè dispèse. Katalis Fe2O3/Meso-CeAl-100 pa sèlman gen espès fè trè dispèse ak bon pwopriyete estriktirèl, men tou li gen bon kapasite depo oksijèn, kidonk li gen bon kapasite adsorption ak aktivasyon CO2. Jan yo montre nan Figi 5, imaj TEM yo montre ke Fe2O3/Meso-CeAl-100 se regilye. Li montre ke estrikti kanal ki sanble ak vè nan MesoCeAl-100 la lach epi pore, ki benefisye pou dispèsyon engredyan aktif yo, pandan ke Ce trè dispèse a dopé avèk siksè nan matris aliminyòm. Materyèl kouch katalis metal nòb la ki satisfè estanda emisyon ultra-ba machin motè yo te devlope yon estrikti pò, yon bon estabilite idrotèmal ak yon gwo kapasite depo oksijèn.
3.2.3 Katalis pou Veyikil yo
Konplèks latè ra ki baze sou aliminyòm kwatènè AlCeZrTiOx ak AlLaZrTiOx sipòte pa Pd-Rh pou jwenn materyèl kouch katalis otomobil. Konplèks latè ra mezoporè Pd-Rh/ALC ki baze sou aliminyòm ka itilize avèk siksè kòm yon katalis pou pirifye gaz echapman machin CNG ak bon dirabilite, epi efikasite konvèsyon CH4, eleman prensipal gaz echapman machin CNG, rive jiska 97.8%. Yo adopte yon metòd yon sèl etap idrotèrMAl pou prepare materyèl konpoze latè ra ma sa a pou reyalize oto-asanblaj. Yo te sentetize prekisè mezoporè ki gen eta metastab ak gwo agregasyon, epi sentèz RE-Al la te konfòm ak modèl "inite kwasans konpoze" a, kidonk reyalize pirifikasyon konvètisè katalitik twa-fason ki monte sou gaz echapman otomobil.
Fig. 4 HRTEM imaj ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) ak SmCo/MA(f)
Fig. 5 Imaj TEM (A) ak dyagram eleman EDS (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 pèfòmans limine
Elektwon eleman latè ra yo fasil pou eksite pou chanje ant diferan nivo enèji epi emèt limyè. Iyon latè ra yo souvan itilize kòm aktivatè pou prepare materyèl liminesan. Yo ka chaje iyon latè ra sou sifas mikwosfè kre aliminyòm fosfat pa metòd kopresipitasyon ak metòd echanj iyon, epi yo ka prepare materyèl liminesan AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd). Longèdonn liminesan an nan rejyon iltravyolèt ki toupre a. MA fèt an fim mens akòz inèsi li, konstan dyelèktrik ki ba ak konduktivite ki ba, sa ki fè li aplikab nan aparèy elektrik ak optik, fim mens, baryè, detèktè, elatriye. Li kapab itilize tou pou repons deteksyon kristal fotonik inidimansyonèl, jenerasyon enèji ak kouch anti-refleksyon. Aparèy sa yo se fim anpile ak longè chemen optik definitif, kidonk li nesesè pou kontwole endèks refraksyon ak epesè. Kounye a, yo souvan itilize diyoksid Titàn ak oksid zirkonyòm ki gen yon endèks refraksyon ki wo ak diyoksid Silisyòm ki gen yon endèks refraksyon ki ba pou konsepsyon ak konstriksyon aparèy sa yo. Disponibilite materyèl ki gen diferan pwopriyete chimik sifas yo elaji, sa ki pèmèt konsepsyon detèktè foton avanse. Entwodiksyon fim MA ak oksiidroksid nan konsepsyon aparèy optik yo montre yon gwo potansyèl paske endis refraksyon an sanble ak sa ki nan diyoksid Silisyòm. Men, pwopriyete chimik yo diferan.
3.4 estabilite tèmik
Avèk ogmantasyon tanperati a, sinterizasyon an afekte seryezman efè itilizasyon katalis MA a, epi sifas espesifik la diminye epi γ-Al2O3in faz kristalin transfòme an faz δ ak θ rive nan faz χ. Materyèl latè ra yo gen bon estabilite chimik ak estabilite tèmik, gwo adaptabilite, epi yo fasil pou jwenn epi yo pa chè nan matyè premyè. Ajoute eleman latè ra yo ka amelyore estabilite tèmik, rezistans oksidasyon nan tanperati ki wo ak pwopriyete mekanik sipòtè a, epi ajiste asidite sifas sipòtè a. La ak Ce se eleman modifikasyon ki pi souvan itilize ak etidye yo. Lu Weiguang ak lòt moun te jwenn ke adisyon eleman latè ra yo efektivman anpeche difizyon an mas patikil aliminyòm yo, La ak Ce pwoteje gwoup idroksil yo sou sifas aliminyòm nan, inibi sinterizasyon ak transfòmasyon faz, epi redwi domaj tanperati ki wo sou estrikti mezoporèz la. Aliminyòm ki prepare a toujou gen yon sifas espesifik ak yon volim pò ki wo. Sepandan, twòp oswa twò piti eleman latè ra ap diminye estabilite tèmik aliminyòm nan. Li Yanqiu et al. Yo te ajoute 5% La2O3 nan γ-Al2O3, sa ki amelyore estabilite tèmik la epi ogmante volim pò a ak sifas espesifik transpòtè aliminyòm nan. Jan yo ka wè nan Figi 6, La2O3 ajoute nan γ-Al2O3, amelyore estabilite tèmik transpòtè konpoze latè ra a.
Nan pwosesis dopan patikil nano-fib ak La pou fè MA, sifas BET ak volim pò MA-La a pi wo pase MA a lè tanperati tretman chalè a ogmante, epi dopan ak La gen yon efè rezistan evidan sou sinterizasyon nan tanperati ki wo. Jan yo montre nan fig. 7, avèk ogmantasyon tanperati a, La anpeche reyaksyon kwasans grenn ak transfòmasyon faz, alòske fig. 7a ak 7c montre akimilasyon patikil nano-fib yo. Nan fig. 7b, dyamèt gwo patikil ki pwodui pa kalsinasyon a 1200 ℃ se anviwon 100 nm. Sa make sinterizasyon siyifikatif MA a. Anplis de sa, konpare ak MA-1200, MA-La-1200 pa agreje apre tretman chalè a. Avèk adisyon La, patikil nano-fib yo gen pi bon kapasite sinterizasyon. Menm nan tanperati kalsinasyon ki pi wo, La dope a toujou trè dispèse sou sifas MA a. MA modifye ak La ka itilize kòm transpòtè katalis Pd nan reyaksyon oksidasyon C3H8.
Fig. 6 Modèl estrikti aliminyòm sinterize avèk ak san eleman latè ra
Fig. 7 TEM imaj MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) ak MA-La-1200 (d)
4 Konklizyon
Yo prezante pwogrè preparasyon ak aplikasyon fonksyonèl materyèl MA modifye ak latè ra. MA modifye ak latè ra se yon materyèl ki lajman itilize. Malgre ke yo fè anpil rechèch nan aplikasyon katalitik, estabilite tèmik ak adsorption, anpil materyèl gen gwo pri, ti kantite dopan, move lòd epi yo difisil pou endistriyalize. Travay sa yo bezwen fèt nan lavni: optimize konpozisyon ak estrikti MA modifye ak latè ra, chwazi pwosesis ki apwopriye a, satisfè devlopman fonksyonèl la; Etabli yon modèl kontwòl pwosesis ki baze sou pwosesis fonksyonèl pou diminye depans epi reyalize pwodiksyon endistriyèl; Pou maksimize avantaj resous latè ra Lachin yo, nou ta dwe eksplore mekanis modifikasyon MA latè ra, amelyore teyori ak pwosesis preparasyon MA modifye ak latè ra.
Pwojè Fon: Pwojè Inovasyon Jeneral Syans ak Teknoloji Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Pwojè Rechèch Syantifik Espesyal Pwovens Shaanxi 2019 (19JK0490); Pwojè rechèch syantifik espesyal 2020 nan Kolèj Huaqing, Inivèsite Achitekti ak Teknoloji Xi 'an (20KY02)
Sous: Latè Ra
Dat piblikasyon: 4 Jiyè 2022