Tiến trình ứng dụng của alumina mesopious biến đổi đất hiếm

Trong số các oxit không lưu trữ, alumina có tính chất cơ học tốt, kháng nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn, trong khi alumina trung mô (MA) có kích thước lỗ rỗng có thể điều chỉnh Alumina thường được sử dụng trong ngành công nghiệp, nhưng nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của alumina, tuổi thọ dịch vụ và tính chọn lọc của chất xúc tác. Ví dụ, trong quá trình tinh chế khí thải ô tô, các chất ô nhiễm bị lắng đọng từ các chất phụ gia dầu động cơ sẽ hình thành Coke, điều này sẽ dẫn đến việc tắc nghẽn lỗ chân lông xúc tác, do đó làm giảm hoạt động của chất xúc tác. Chất hoạt động bề mặt có thể được sử dụng để điều chỉnh cấu trúc của chất mang alumina để tạo thành MA.Implo cho hiệu suất xúc tác của nó.

MA có hiệu ứng ràng buộc, và các kim loại hoạt động bị vô hiệu hóa sau khi nung nhiệt độ cao. Ngoài ra, sau khi nung nhiệt độ cao, cấu trúc trung mô sụp đổ, bộ xương MA ở trạng thái vô định hình và độ axit bề mặt không thể đáp ứng các yêu cầu của nó trong lĩnh vực chức năng hóa. Điều trị sửa đổi thường là cần thiết để cải thiện hoạt động xúc tác, độ ổn định cấu trúc mesopious, độ ổn định nhiệt bề mặt và độ axit bề mặt của các vật liệu MA.Common Các nhóm sửa đổi bao gồm các dị vòng kim loại (Fe, CO, Ni, Cu, Zn, PD, PT, v.v.) vào bộ xương.

Cấu hình điện tử đặc biệt của các nguyên tố đất hiếm làm cho các hợp chất của nó có tính chất quang học, điện và từ tính đặc biệt, và được sử dụng trong vật liệu xúc tác, vật liệu quang điện, vật liệu hấp phụ và vật liệu từ tính. Các vật liệu trung mô biến đổi đất hiếm có thể điều chỉnh tính chất axit (kiềm), tăng vị trí trống oxy và tổng hợp chất xúc tác tinh thể nano kim loại với sự phân tán đồng đều và quy mô nanomet ổn định. Vật liệu xốp phù hợp và đất hiếm có thể cải thiện sự phân tán bề mặt của các tinh thể nano kim loại. Trong bài báo này, sửa đổi và chức năng hóa đất hiếm của MA sẽ được giới thiệu để cải thiện hiệu suất xúc tác, độ ổn định nhiệt, khả năng lưu trữ oxy, diện tích bề mặt cụ thể và cấu trúc lỗ chân lông.

Chuẩn bị 1 Ma

1.1 Chuẩn bị chất mang alumina

Phương pháp chuẩn bị của chất mang alumina xác định phân phối cấu trúc lỗ rỗng của nó và các phương pháp chuẩn bị phổ biến của nó bao gồm phương pháp khử nước giả pseudo-boehmite (PB) và phương pháp sol-gel. Pseudoboehmite (Pb) lần đầu tiên được đề xuất bởi CalVET và H+thúc đẩy peptization để thu được pb-alooh pb có chứa nước xen kẽ, được nung và khử nước ở nhiệt độ cao để tạo thành alumina. Theo các nguyên liệu thô khác nhau, nó thường được chia thành phương pháp kết tủa, phương pháp cacbon hóa và phương pháp thủy phân cồn. Khả năng hòa tan keo của PB bị ảnh hưởng bởi độ kết tinh và nó được tối ưu hóa với sự gia tăng độ kết tinh, và cũng bị ảnh hưởng bởi các thông số quy trình vận hành.

Pb thường được chuẩn bị bằng phương pháp kết tủa. Kiềm được thêm vào dung dịch aluminate hoặc axit được thêm vào dung dịch aluminate và kết tủa để thu được alumina ngậm nước (kết tủa kiềm), hoặc axit được thêm vào kết tủa alumines để thu được monohydrate alumina, sau đó được rửa sạch, sấy khô và nung để thu được Pb. Phương pháp lượng mưa rất dễ vận hành và chi phí thấp, thường được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, nhưng nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố (pH dung dịch, nồng độ, nhiệt độ, v.v.). Và điều kiện để có được hạt có khả năng phân tán tốt hơn là nghiêm ngặt. Trong phương pháp cacbon hóa, AL (OH) 3is thu được bằng phản ứng của CO2and NAALO2 và Pb có thể thu được sau khi lão hóa. Phương pháp này có lợi thế của hoạt động đơn giản, chất lượng sản phẩm cao, không ô nhiễm và chi phí thấp, và có thể chuẩn bị alumina với hoạt động xúc tác cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và diện tích bề mặt đặc hiệu cao với đầu tư thấp và lợi nhuận cao. Alkoxide nhôm được thủy phân để tạo thành nhôm oxit monohydrate, và sau đó được xử lý để có PB có độ tinh khiết cao, có độ tinh thể tốt, kích thước hạt đồng đều, phân bố kích thước lỗ rỗng cô đặc và tính toàn vẹn cao của các hạt hình cầu. Tuy nhiên, quá trình này rất phức tạp và rất khó để phục hồi do sử dụng một số dung môi hữu cơ độc hại.

Ngoài ra, muối vô cơ hoặc các hợp chất hữu cơ của kim loại thường được sử dụng để chuẩn bị tiền chất alumina bằng phương pháp sol-gel, và nước tinh khiết hoặc dung môi hữu cơ được thêm vào để chuẩn bị các dung dịch để tạo ra sol, sau đó được làm khô, sấy khô và rang. Hiện tại, quá trình chuẩn bị alumina vẫn được cải thiện trên cơ sở phương pháp khử nước PB, và phương pháp cacbon hóa đã trở thành phương pháp chính để sản xuất alumina công nghiệp vì nền kinh tế và bảo vệ môi trường của nó.

Chuẩn bị 1,2 Ma

Alumina thông thường không thể đáp ứng các yêu cầu chức năng, vì vậy cần phải chuẩn bị MA hiệu suất cao. Các phương pháp tổng hợp thường bao gồm: phương pháp đúc nano với khuôn carbon làm mẫu cứng; Tổng hợp SDA: Quá trình tự lắp ráp do bay hơi (EISA) với sự hiện diện của các mẫu mềm như SDA và các chất hoạt động bề mặt cation, anion hoặc nonion khác.

1.2.1 Quy trình EISA

Mẫu mềm được sử dụng trong điều kiện axit, giúp tránh quá trình phức tạp và tốn thời gian của phương pháp màng cứng và có thể nhận ra sự điều chế liên tục của khẩu độ. Việc chuẩn bị MA của EISA đã thu hút nhiều sự chú ý vì tính khả dụng và khả năng tái tạo dễ dàng của nó. Các cấu trúc mesopious khác nhau có thể được chuẩn bị. Kích thước lỗ rỗng của MA có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều dài chuỗi kỵ nước của chất hoạt động bề mặt hoặc điều chỉnh tỷ lệ mol của chất xúc tác thủy phân thành tiền chất nhôm trong dung dịch. Triethanolamine (TEA), v.v. EISA có thể thay thế quá trình đồng lắp ráp của tiền chất organoaluminum, như alkoxit nhôm và các mẫu chất hoạt động bề mặt, thường là nhôm isopropoxide và P123 Mesophase được hình thành bởi các micelle chất hoạt động bề mặt trong sol.

Trong quá trình EISA, việc sử dụng các dung môi không chứa nước (như ethanol) và các chất tạo phức hữu cơ có thể làm chậm hiệu quả tốc độ thủy phân và ngưng tụ của tiền chất organoaluminum và gây ra sự tự lắp ráp của vật liệu OMA, như al (OR) 3and isoplopoxide. Tuy nhiên, trong các dung môi dễ bay hơi không phải là một loại nước, các mẫu chất hoạt động bề mặt thường mất tính kỵ nước/kỵ nước. Ngoài ra, do sự chậm trễ của quá trình thủy phân và đa điều kiện, sản phẩm trung gian có nhóm kỵ nước, gây khó khăn cho việc tương tác với mẫu chất hoạt động bề mặt. Chỉ khi nồng độ của chất hoạt động bề mặt và mức độ thủy phân và polycondensation của nhôm được tăng dần trong quá trình bay hơi dung môi mới có thể tự lắp ráp mẫu và nhôm. Do đó, nhiều thông số ảnh hưởng đến các điều kiện bay hơi của dung môi và phản ứng thủy phân và ngưng tụ của tiền chất, như nhiệt độ, độ ẩm tương đối, chất xúc tác, tốc độ bay hơi dung môi, v.v., sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc lắp ráp cuối cùng. Như thể hiện trong hình. 1, vật liệu OMA với độ ổn định nhiệt cao và hiệu suất xúc tác cao được tổng hợp bởi sự bay hơi hỗ trợ solvothermal gây ra tự lắp ráp (SA-EISA). Điều trị solvothermal đã thúc đẩy quá trình thủy phân hoàn toàn tiền chất nhôm để tạo thành các nhóm hydroxyl nhôm có kích thước nhỏ, tăng cường sự tương tác giữa các chất hoạt động bề mặt và nhôm. Trong quá trình EISA truyền thống, quá trình bay hơi đi kèm với quá trình thủy phân tiền thân organoaluminum, do đó các điều kiện bay hơi có ảnh hưởng quan trọng đến phản ứng và cấu trúc cuối cùng của OMA. Bước xử lý solvothermal thúc đẩy quá trình thủy phân hoàn toàn tiền chất nhôm và tạo ra các nhóm hydroxyl nhôm ngưng tụ một phần được hình thành trong một loạt các điều kiện bay hơi. So với MA được chuẩn bị bằng phương pháp EISA truyền thống, OMA được điều chế bằng phương pháp SA-EISA có thể tích lỗ rỗng cao hơn, diện tích bề mặt riêng tốt hơn và độ ổn định nhiệt tốt hơn. Trong tương lai, phương pháp EISA có thể được sử dụng để chuẩn bị MA khẩu độ cực lớn với tỷ lệ chuyển đổi cao và độ chọn lọc tuyệt vời mà không cần sử dụng tác nhân REAM.

Hình 1 Biểu đồ dòng chảy của phương pháp SA-EISA để tổng hợp các vật liệu OMA

1.2.2 Các quy trình khác

Chuẩn bị MA thông thường đòi hỏi phải kiểm soát chính xác các tham số tổng hợp để đạt được cấu trúc trung bình rõ ràng và việc loại bỏ các vật liệu mẫu cũng là một thách thức, làm phức tạp quá trình tổng hợp. Hiện tại, nhiều tài liệu đã báo cáo tổng hợp MA với các mẫu khác nhau. Trong những năm gần đây, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc tổng hợp MA với glucose, sucrose và tinh bột làm mẫu bằng nhôm isopropoxide trong dung dịch nước. Hầu hết các vật liệu MA này được tổng hợp từ nhôm nitrat, sulfate và alkoxide làm nguồn nhôm. MA CTAB cũng được lấy bằng cách sửa đổi trực tiếp Pb làm nguồn nhôm. MA với các thuộc tính cấu trúc khác nhau, IE AL2O3) -1, AL2O3) -2 và AL2O3and có độ ổn định nhiệt tốt. Việc bổ sung chất hoạt động bề mặt không thay đổi cấu trúc tinh thể vốn có của PB, nhưng thay đổi chế độ xếp chồng của các hạt. Ngoài ra, sự hình thành AL2O3-3 được hình thành bởi sự kết dính của các hạt nano ổn định bởi PEG dung môi hữu cơ hoặc tập hợp xung quanh PEG. Tuy nhiên, sự phân bố kích thước lỗ rỗng của Al2O3-1 rất hẹp. Ngoài ra, các chất xúc tác dựa trên palladi đã được điều chế bằng MA tổng hợp như là chất mang. Trong phản ứng đốt cháy khí mê-tan, chất xúc tác được hỗ trợ bởi AL2O3-3 cho thấy hiệu suất xúc tác tốt.

Lần đầu tiên, MA với phân phối kích thước lỗ rỗng tương đối hẹp đã được chuẩn bị bằng cách sử dụng xỉ màu đen nhôm và nhôm giàu giá rẻ. Quá trình sản xuất bao gồm quá trình chiết xuất ở nhiệt độ thấp và áp suất bình thường. Các hạt rắn còn lại trong quá trình chiết xuất sẽ không gây ô nhiễm môi trường và có thể được chất đống với nguy cơ thấp hoặc tái sử dụng dưới dạng chất độn hoặc tổng hợp trong ứng dụng cụ thể. Diện tích bề mặt riêng của MA tổng hợp là 123 ~ 162m2/g, phân bố kích thước lỗ rỗng hẹp, bán kính cực đại là 5,3nm và độ xốp là 0,37 cm3/g. Vật liệu có kích thước nano và kích thước tinh thể là khoảng 11nm. Tổng hợp trạng thái rắn là một quá trình mới để tổng hợp MA, có thể được sử dụng để tạo ra chất hấp thụ phóng xạ để sử dụng lâm sàng. Nhôm clorua, nguyên liệu thô amoni và glucose được trộn theo tỷ lệ mol là 1: 1.5: 1.5 và MA được tổng hợp bởi một phản ứng hóa học trạng thái rắn mới. Do đó, nhận ra việc sử dụng viên nang liều lớn131i [NAI] để điều trị ung thư tuyến giáp.

Để tổng hợp, trong tương lai, các mẫu phân tử nhỏ cũng có thể được phát triển để xây dựng các cấu trúc lỗ rỗng theo thứ tự đa cấp, điều chỉnh hiệu quả cấu trúc, hình thái và tính chất hóa học bề mặt của vật liệu, và tạo ra diện tích bề mặt lớn và đặt ra me lỗ sâu. Khám phá các mẫu giá rẻ và nguồn nhôm, tối ưu hóa quá trình tổng hợp, làm rõ cơ chế tổng hợp và hướng dẫn quá trình.

Phương pháp sửa đổi của 2 Ma

Các phương pháp phân phối đồng đều các thành phần hoạt động trên chất mang MA bao gồm tẩm, tổng hợp tại chỗ, lượng mưa, trao đổi ion, trộn và tan chảy cơ học, trong đó hai loại đầu tiên được sử dụng phổ biến nhất.

2.1 Phương pháp tổng hợp tại chỗ

Các nhóm được sử dụng trong sửa đổi chức năng được thêm vào trong quá trình chuẩn bị MA để sửa đổi và ổn định cấu trúc bộ xương của vật liệu và cải thiện hiệu suất xúc tác. Quá trình này được hiển thị trong Hình 2. Liu et al. Tổng hợp Ni/MO-al2o3in situ với p123 làm mẫu. Cả NI và MO đều được phân tán trong các kênh MA đã được đặt hàng, mà không phá hủy cấu trúc Mesopious của MA, và hiệu suất xúc tác rõ ràng đã được cải thiện. Áp dụng một phương pháp tăng trưởng tại chỗ trên một gamma-al2o3substrate tổng hợp, so với γ-Al2O3, MnO2-Al2O3Has diện tích bề mặt cụ thể BET và khối lượng lỗ chân lông và có cấu trúc mesopious lưỡng kim với phân bố kích thước lỗ hẹp. Tốc độ hấp phụ nhanh MnO2-Al2O3HAS và hiệu quả cao đối với F-, và có phạm vi ứng dụng pH rộng (pH = 4 ~ 10), phù hợp cho các điều kiện ứng dụng công nghiệp thực tế. Hiệu suất tái chế của MnO2-al2o3is tốt hơn so với γ-al2o. Tính ổn định cấu trúc cần phải được tối ưu hóa hơn nữa. Tóm lại, các vật liệu được sửa đổi MA thu được bằng cách tổng hợp tại chỗ có thứ tự cấu trúc tốt, tương tác mạnh mẽ giữa các nhóm và chất mang alumina, kết hợp chặt chẽ, tải trọng vật liệu lớn và không dễ dàng gây ra sự rụng các thành phần hoạt động trong quá trình phản ứng xúc tác và hiệu suất xúc tác được cải thiện đáng kể.

Hình 2 Chuẩn bị MA chức năng bằng cách tổng hợp tại chỗ

2.2 Phương pháp thấm

Nhúng MA đã chuẩn bị vào nhóm đã được sửa đổi và có được vật liệu MA đã sửa đổi sau khi điều trị, để nhận ra tác dụng của xúc tác, hấp phụ và tương tự. Cai et al. Chuẩn bị MA từ p123 bằng phương pháp sol-gel, và ngâm nó trong dung dịch ethanol và tetraethylenepentamine để thu được vật liệu MA biến đổi amino với hiệu suất hấp phụ mạnh. Ngoài ra, Belkacemi et al. Được nhúng trong ZnCl2Solution theo cùng một quy trình để có được các vật liệu MA được sửa đổi pha tạp kẽm. Diện tích bề mặt cụ thể và thể tích lỗ rỗng lần lượt là 394m2/g và 0,55 cm3/g. So với phương pháp tổng hợp tại chỗ, phương pháp ngâm tẩm có sự phân tán phần tử tốt hơn, cấu trúc trung mô ổn định và hiệu suất hấp phụ tốt, nhưng lực tương tác giữa các thành phần hoạt động và chất mang alumina là yếu và hoạt động xúc tác dễ dàng bị can thiệp bởi các yếu tố bên ngoài.

3 Tiến trình chức năng

Sự tổng hợp của MA đất hiếm với các đặc tính đặc biệt là xu hướng phát triển trong tương lai. Hiện tại, có nhiều phương pháp tổng hợp. Các tham số quá trình ảnh hưởng đến hiệu suất của MA. Diện tích bề mặt cụ thể, thể tích lỗ rỗng và đường kính lỗ rỗng của MA có thể được điều chỉnh theo loại mẫu và thành phần tiền chất nhôm. Nhiệt độ nung và nồng độ mẫu polymer ảnh hưởng đến diện tích bề mặt cụ thể và thể tích lỗ rỗng của MA. Suzuki và Yamauchi phát hiện ra rằng nhiệt độ nung được tăng từ 500 ℃ lên 900 ℃. Khẩu độ có thể được tăng lên và diện tích bề mặt có thể giảm. Ngoài ra, phương pháp điều trị biến đổi đất hiếm giúp cải thiện hoạt động, độ ổn định nhiệt bề mặt, độ ổn định cấu trúc và độ axit bề mặt của vật liệu MA trong quá trình xúc tác và đáp ứng sự phát triển của chức năng MA.

3.1 Chất cố định hấp phụ

Các fluorine trong nước uống ở Trung Quốc có hại nghiêm trọng. Ngoài ra, sự gia tăng hàm lượng fluorine trong dung dịch kẽm kẽm công nghiệp sẽ dẫn đến sự ăn mòn của tấm điện cực, sự suy giảm của môi trường làm việc, sự suy giảm chất lượng kẽm điện và giảm lượng nước tái chế trong hệ thống tạo axit và quá trình điện phân của khí đốt. Hiện tại, phương pháp hấp phụ là phương pháp hấp dẫn nhất trong số các phương pháp làm lệch hướng ướt phổ biến. Tuy nhiên, có một số thiếu sót, chẳng hạn như khả năng hấp phụ kém, phạm vi pH có sẵn, ô nhiễm thứ cấp, v.v. Carbon được kích hoạt, alumina vô định hình, alumina được kích hoạt và các chất hấp phụ khác đã được sử dụng để làm hỏng nước, nhưng chi phí của chất hấp phụ cao, và khả năng hấp phụ của dung dịch trung tính F-IN hoặc mức độ trung tính của nó là do tính năng lượng của nó được nghiên cứu rộng nhất, nhưng có độ hấp phụ của nó. Khả năng hấp phụ kém của fluoride, và chỉ ở pH <6, nó mới có thể có hiệu suất hấp phụ fluoride tốt.MA đã thu hút sự chú ý rộng rãi trong kiểm soát ô nhiễm môi trường vì diện tích bề mặt riêng của nó, hiệu ứng kích thước lỗ rỗng độc đáo, hiệu suất của axit-bazơ, ổn định nhiệt và cơ học. Kundu et al. MA đã chuẩn bị với khả năng hấp phụ fluorine tối đa là 62,5 mg/g. Khả năng hấp phụ fluorine của MA bị ảnh hưởng rất nhiều bởi các đặc điểm cấu trúc của nó, chẳng hạn như diện tích bề mặt cụ thể, các nhóm chức năng bề mặt, kích thước lỗ chân lông và tổng kích thước lỗ rỗng. Điều chỉnh cấu trúc và hiệu suất của MA là một cách quan trọng để cải thiện hiệu suất hấp phụ của nó.

Do axit cứng của LA và tính cơ bản cứng của flo, có một ái lực mạnh mẽ giữa các ion LA và flo. Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng LA là một công cụ sửa đổi có thể cải thiện khả năng hấp phụ của fluoride. Tuy nhiên, do sự ổn định cấu trúc thấp của các chất hấp phụ đất hiếm, nhiều trái đất hiếm hơn được lọc vào dung dịch, dẫn đến ô nhiễm nước thứ cấp và gây hại cho sức khỏe con người. Mặt khác, nồng độ nhôm trong môi trường nước là một trong những chất độc cho sức khỏe con người. Do đó, cần phải chuẩn bị một loại chất hấp phụ composite với sự ổn định tốt và không có sự lọc hoặc ít lọc của các yếu tố khác trong quá trình loại bỏ flo. MA được sửa đổi bởi LA và CE đã được chuẩn bị bằng phương pháp tẩm (LA/MA và CE/MA). Các oxit đất hiếm được tải thành công trên bề mặt MA lần đầu tiên, có hiệu suất làm hỏng cao hơn. Khả năng hấp phụ của fluorine, LA/MA chứa nhiều vị trí hấp phụ hydroxyl hơn và khả năng hấp phụ của F theo thứ tự LA/MA> CE/MA> MA. Với sự gia tăng nồng độ ban đầu, khả năng hấp phụ của fluorine tăng. Hiệu ứng hấp phụ là tốt nhất khi pH là 5 ~ 9 và quá trình hấp phụ của fluorine đồng nhất với mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. Ngoài ra, các tạp chất của các ion sunfat trong alumina cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng của các mẫu. Mặc dù nghiên cứu liên quan về alumina biến đổi đất hiếm đã được thực hiện, nhưng hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào quá trình hấp phụ, rất khó sử dụng công nghiệp. Trong tương lai, chúng ta có thể nghiên cứu cơ chế phân ly phức hợp flo trong dung dịch crorin có thể tạo ra Hệ thống hydrometallurgy, và thiết lập một mô hình kiểm soát quá trình để xử lý dung dịch flo cao dựa trên chất hấp phụ Nano MA đất hiếm.

3.2 Chất xúc tác

3.2.1 Cải cách khô của khí mêtan

Trái đất hiếm có thể điều chỉnh độ axit (tính cơ bản) của vật liệu xốp, tăng vị trí trống oxy và tổng hợp các chất xúc tác với sự phân tán đồng đều, thang đo nanomet và độ ổn định. Nó thường được sử dụng để hỗ trợ kim loại quý và kim loại chuyển tiếp để xúc tác cho quá trình methan hóa CO2. Hiện tại, các vật liệu mesopious biến đổi đất hiếm đang phát triển theo hướng cải cách khô metan (MDR), sự xuống cấp quang xúc tác của VOC và tinh chế khí đuôi. Tuy nhiên, sự thiêu kết và lắng đọng carbon của các hạt nano Ni trên bề mặt Ni/Al2O3Lead để hủy kích hoạt nhanh chóng của chất xúc tác. Do đó, cần thêm tăng tốc, sửa đổi chất mang chất xúc tác và cải thiện tuyến đường chuẩn bị để cải thiện hoạt động xúc tác, ổn định và khả năng chống cháy. Nhìn chung, các oxit đất hiếm có thể được sử dụng làm chất kích thích cấu trúc và điện tử trong các chất xúc tác không đồng nhất, và CEO2 chuẩn bị phân tán Ni và thay đổi tính chất của NI kim loại thông qua tương tác hỗ trợ kim loại mạnh.

MA được sử dụng rộng rãi để tăng cường sự phân tán của kim loại và cung cấp sự hạn chế cho các kim loại hoạt động để ngăn chặn sự kết tụ của chúng. LA2O3With dung lượng lưu trữ oxy cao giúp tăng cường khả năng kháng carbon trong quá trình chuyển đổi và LA2O3Proomotion sự phân tán CO trên alumina mesopious, có hoạt động cải cách cao và khả năng phục hồi. LA2O3promoter làm tăng hoạt động MDR của chất xúc tác CO/MA và Co3O4and Coal2O4phase được hình thành trên bề mặt chất xúc tác. Tuy nhiên, các hạt nhỏ LA2O3HAS phân tán cao là 8nm ~ 10nm. Trong quá trình MDR, sự tương tác tại chỗ giữa LA2O3and CO2 đã hình thành LA2O2CO3Mesophase, gây ra sự loại bỏ hiệu quả của CXHY trên bề mặt xúc tác. LA2O3promote giảm hydro bằng cách cung cấp mật độ electron cao hơn và tăng cường chỗ trống oxy trong 10%CO/MA. Việc bổ sung LA2O3REDUCED năng lượng kích hoạt rõ ràng của tiêu thụ CH4cons. Do đó, tỷ lệ chuyển đổi của CH4in đã tăng lên 93,7% ở mức 1073K K. Việc bổ sung LA2O3IM đã điều chỉnh hoạt động xúc tác, thúc đẩy việc giảm H2, tăng số lượng các vị trí hoạt động CO0, tạo ra ít carbon hơn và tăng chỗ trống oxy lên 73,3%.

CE và PR được hỗ trợ trên Ni/AL2O3catalyst bằng phương pháp tẩm khối lượng bằng nhau trong Li Xiaofeng. Sau khi thêm CE và PR, tính chọn lọc vào H2increased và tính chọn lọc để CO giảm. MDR được sửa đổi bởi PR có khả năng xúc tác tuyệt vời và độ chọn lọc đối với H2in đã tăng từ 64,5% đến 75,6%, trong khi tính chọn lọc của CO giảm từ 31,4% Peng SHUJing et al. Phương pháp Sol-Gel được sử dụng, MA biến đổi CE đã được điều chế bằng nhôm isopropoxide, dung môi isopropanol và cerium nitrat hexahydrate. Diện tích bề mặt cụ thể của sản phẩm được tăng lên một chút. Việc bổ sung CE làm giảm sự kết hợp của các hạt nano giống như thanh trên bề mặt MA. Một số nhóm hydroxyl trên bề mặt của γ- al2o3were về cơ bản được bao phủ bởi các hợp chất CE. Độ ổn định nhiệt của MA đã được cải thiện và không có sự biến đổi pha tinh thể xảy ra sau khi nung ở 1000 ℃ trong 10 giờ .Wang Baowei et al. Chuẩn bị MA Vật liệu CEO2-Al2O4by Phương pháp coprecipitation. CEO2With các hạt nhỏ hình khối được phân tán đồng đều trong alumina. Sau khi hỗ trợ CO và MO trên CEO2-al2O4, sự tương tác giữa alumina và thành phần hoạt động CO và MO đã bị ức chế một cách hiệu quả bởi CEO2

Các chất kích thích đất hiếm (LA, CE, Y và SM) được kết hợp với chất xúc tác CO/MA cho MDR và ​​quá trình này được thể hiện trong hình. 3. Các chất kích thích đất hiếm có thể cải thiện sự phân tán CO trên chất mang MA và ức chế sự kết tụ của các hạt CO. Kích thước hạt càng nhỏ, tương tác CO-MA càng mạnh, khả năng xúc tác và thiêu kết trong chất xúc tác YCO/MA càng mạnh và tác động tích cực của một số chất kích thích đối với hoạt động MDR và ​​lắng đọng carbon.fig. 4 là hình ảnh HRTEM sau khi điều trị MDR ở 1023K, CO2: CH4: N2 = 1 1 ∶ 3,1 trong 8 giờ. Các hạt CO tồn tại dưới dạng các đốm đen, trong khi các chất mang MA tồn tại dưới dạng màu xám, phụ thuộc vào sự khác biệt của mật độ electron. Trong hình ảnh HRTEM với 10%CO/MA (Hình 4B), sự kết tụ của các hạt kim loại CO được quan sát thấy trên các chất mang MA bổ sung chất kích thích đất hiếm làm giảm các hạt CO xuống còn 11.0nm ~ 12,5nm. YCO/MA có tương tác CO-MA mạnh mẽ và hiệu suất thiêu kết của nó tốt hơn các chất xúc tác khác. Ngoài ra, như thể hiện trong hình. 4B đến 4F, dây nano carbon rỗng (CNF) được sản xuất trên các chất xúc tác, giữ liên lạc với dòng khí và ngăn chất xúc tác không hoạt động.

Hình.

3.2.2 Chất xúc tác khử oxy hóa

Fe2O3/meso-ceal, chất xúc tác khử oxy dựa trên Fe pha tạp CE, đã được điều chế bằng cách khử nước oxy hóa 1- butene với chất oxy hóa mềm CO2AS và được sử dụng trong quá trình tổng hợp 1,3- butadiene (BD). CE được phân tán cao trong ma trận alumina, và Fe2O3/meso là chất xúc tác phân tán cao 2o3/meso-ceal-100 không chỉ có các loài sắt phân tán cao và tính chất cấu trúc tốt, mà còn có khả năng lưu trữ oxy tốt, vì vậy nó có khả năng hấp phụ và kích hoạt tốt. Như được hiển thị trong Hình 5, hình ảnh TEM cho thấy Fe2O3/meso-ceal-100 là chính quy cho thấy cấu trúc kênh giống như sâu của mesoceal-100 là lỏng lẻo và xốp, có lợi cho sự phân tán của các thành phần hoạt động, trong khi CE phân tán cao được pha tạp thành công trong ma trận alumina. Vật liệu lớp phủ chất xúc tác kim loại cao quý đáp ứng tiêu chuẩn phát xạ cực thấp của xe cơ giới đã phát triển cấu trúc lỗ rỗng, độ ổn định thủy nhiệt tốt và khả năng lưu trữ oxy lớn.

3.2.3 Chất xúc tác cho xe

PD-RH đã hỗ trợ các phức hợp đất hiếm dựa trên hạng mục bậc bốn alcezrtiox và allazrtiox để có được vật liệu phủ chất xúc tác ô tô. PD-RH/ALC phức hợp đất hiếm có nhôm có thể được sử dụng thành công làm chất xúc tác tinh chế xả xe CNG với độ bền tốt và hiệu quả chuyển đổi của CH4, thành phần chính của khí thải xe CNG, cao tới 97,8%. Áp dụng một phương pháp một bước thủy nhiệt để chuẩn bị vật liệu tổng hợp MA đất hiếm để nhận ra sự tự lắp ráp, các tiền thân được đặt hàng với trạng thái có thể di chuyển và tập hợp cao đã được tổng hợp, và tổng hợp lại cấu trúc lại cho mô hình của đơn vị tăng trưởng hợp chất, do đó nhận ra sự tinh chế của tự động.

Hình 4 Hình ảnh HRTEM của MA (A), CO/MA (B), LACO/MA (C), CECO/MA (D), YCO/MA (E) và SMCO/MA (F)

Hình 5 Hình ảnh TEM (A) và Sơ đồ phần tử EDS (B, C) của Fe2O3/Meso-Ceal-100

3,3 Hiệu suất phát sáng

Các electron của các nguyên tố đất hiếm dễ dàng bị kích thích để chuyển đổi giữa các mức năng lượng khác nhau và phát ra ánh sáng. Các ion đất hiếm thường được sử dụng làm chất kích hoạt để chuẩn bị vật liệu phát quang. Các ion đất hiếm có thể được tải trên bề mặt của các kính hiển vi rỗng phosphate bằng nhôm bằng phương pháp coprecipit hóa và phương pháp trao đổi ion, và vật liệu phát quang alpo4∶re (LA, CE, PR, ND) có thể được điều chế. Bước sóng phát quang nằm ở vùng cực tím.MA được tạo thành màng mỏng do quán tính, hằng số điện môi thấp và độ dẫn thấp, làm cho nó áp dụng cho các thiết bị điện và quang, màng mỏng, rào cản, cảm biến, v.v. Các thiết bị này là các màng xếp chồng với chiều dài đường quang xác định, do đó cần phải kiểm soát chỉ số khúc xạ và độ dày. Hiện tại, titan dioxide và zirconium oxit với chỉ số khúc xạ cao và silicon dioxide với chỉ số khúc xạ thấp thường được sử dụng để thiết kế và xây dựng các thiết bị như vậy. Phạm vi sẵn có của các vật liệu với các tính chất hóa học bề mặt khác nhau được mở rộng, giúp thiết kế các cảm biến photon tiên tiến. Sự ra đời của màng MA và oxyhydroxide trong thiết kế các thiết bị quang học cho thấy tiềm năng lớn vì chỉ số khúc xạ tương tự như silicon dioxide. Nhưng các tính chất hóa học là khác nhau.

3.4 Ổn định nhiệt

Với sự gia tăng của nhiệt độ, việc thiêu kết ảnh hưởng nghiêm trọng đến tác dụng sử dụng của chất xúc tác MA và diện tích bề mặt riêng giảm và pha tinh thể γ-al2o3in biến đổi thành các pha δ và θ thành χ. Vật liệu đất hiếm có độ ổn định hóa học tốt và độ ổn định nhiệt, khả năng thích ứng cao, và dễ dàng có sẵn và nguyên liệu thô giá rẻ. Việc bổ sung các yếu tố đất hiếm có thể cải thiện độ ổn định nhiệt, điện trở oxy hóa nhiệt độ cao và tính chất cơ học của chất mang và điều chỉnh độ axit bề mặt của chất mang.LA và CE là các yếu tố sửa đổi được sử dụng và nghiên cứu phổ biến nhất. Lu Weiguang và những người khác phát hiện ra rằng việc bổ sung các nguyên tố đất hiếm có hiệu quả đã ngăn chặn sự khuếch tán khối của các hạt alumina, LA và CE bảo vệ các nhóm hydroxyl trên bề mặt alumina, ức chế thiêu kết và biến đổi pha và làm giảm thiệt hại của nhiệt độ cao đối với cấu trúc mesopious. Alumina đã chuẩn bị vẫn có diện tích bề mặt riêng và khối lượng lỗ rỗng. Tuy nhiên, quá nhiều hoặc quá ít nguyên tố đất hiếm sẽ làm giảm độ ổn định nhiệt của alumina. Li Yanqiu et al. Đã thêm 5% LA2O3TO-Al2O3, cải thiện độ ổn định nhiệt và tăng thể tích lỗ rỗng và diện tích bề mặt riêng của chất mang alumina. Như có thể thấy trong Hình 6, LA2O3Ded đến γ-Al2O3, cải thiện độ ổn định nhiệt của chất mang tổng hợp đất hiếm.

Trong quá trình pha chế các hạt xơ nano doping với LA đến MA, diện tích bề mặt BET và khối lượng lỗ rỗng của MA-la cao hơn so với MA khi nhiệt độ xử lý nhiệt tăng lên và doping với LA có tác dụng làm chậm rõ ràng khi thiêu kết ở nhiệt độ cao. Như thể hiện trong hình. 7, với sự gia tăng của nhiệt độ, LA ức chế phản ứng của sự phát triển hạt và biến đổi pha, trong khi hình. 7A và 7C cho thấy sự tích lũy của các hạt xơ nano. Trong hình. 7B, đường kính của các hạt lớn được tạo ra bằng cách nung ở mức 1200 là khoảng 100nm. Nó đánh dấu sự thiêu kết đáng kể của MA. Ngoài ra, so với MA-1200, MA-LA-1200 không tổng hợp sau khi xử lý nhiệt. Với việc bổ sung LA, các hạt sợi nano có khả năng thiêu kết tốt hơn. Ngay cả ở nhiệt độ nung cao hơn, LA pha tạp vẫn được phân tán cao trên bề mặt MA. MA đã sửa đổi LA có thể được sử dụng làm chất mang chất xúc tác PD trong phản ứng C3H8Oxidation.

Hình 6 Mô hình cấu trúc của Alumina thiêu kết có và không có các yếu tố đất hiếm

Hình 7 Hình ảnh TEM của MA-400 (A), MA-1200 (b), MA-LA-400 (C) và MA-LA-1200 (d)

4 Kết luận

Tiến trình chuẩn bị và ứng dụng chức năng của các vật liệu MA biến đổi đất hiếm được giới thiệu. MA được sửa đổi đất hiếm được sử dụng rộng rãi. Mặc dù rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong ứng dụng xúc tác, độ ổn định nhiệt và hấp phụ, nhiều vật liệu có chi phí cao, lượng doping thấp, thứ tự kém và khó công nghiệp hóa. Công việc sau đây cần được thực hiện trong tương lai: tối ưu hóa thành phần và cấu trúc của MA được sửa đổi đất hiếm, chọn quy trình thích hợp, đáp ứng sự phát triển chức năng; Thiết lập một mô hình kiểm soát quá trình dựa trên quy trình chức năng để giảm chi phí và nhận ra sản xuất công nghiệp; Để tối đa hóa các lợi thế của tài nguyên đất hiếm của Trung Quốc, chúng ta nên khám phá cơ chế sửa đổi MA đất hiếm, cải thiện lý thuyết và quá trình chuẩn bị MA được sửa đổi đất hiếm.

Dự án quỹ: Dự án đổi mới tổng thể của Khoa học và Công nghệ Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Dự án nghiên cứu khoa học đặc biệt của tỉnh Shaanxi 2019 (19JK0490); Dự án nghiên cứu khoa học đặc biệt của Đại học Hua Khánh, XI 'Một Đại học Kiến trúc và Công nghệ (20KY02)

Nguồn: Trái đất hiếm