იშვიათი დედამიწის მოდიფიცირებული მეზოფორული ალუმინის გამოყენების პროგრესი

არასილიციურ ოქსიდებს შორის ალუმინს აქვს კარგი მექანიკური თვისებები, მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობა და კოროზიის წინააღმდეგობა, ხოლო მეზოპოროზულ ალუმინს (MA) აქვს ფორების რეგულირებადი ზომა, დიდი სპეციფიური ზედაპირი, დიდი ფორების მოცულობა და დაბალი წარმოების ღირებულება, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კატალიზში. ნარკოტიკების კონტროლირებადი გამოყოფა, ადსორბცია და სხვა სფეროები, როგორიცაა კრეკინგი, ჰიდროკრეკინგი და ნავთობის ნედლეულის ჰიდროდგოგირდიზაცია. მიკროფოროვანი ალუმინა ჩვეულებრივ გამოიყენება ინდუსტრიაში, მაგრამ ეს პირდაპირ გავლენას მოახდენს ალუმინის აქტივობაზე, მომსახურების ხანგრძლივობაზე და კატალიზატორის სელექციურობაზე. მაგალითად, საავტომობილო გამონაბოლქვის გაწმენდის პროცესში, ძრავის ზეთის დანამატებიდან დეპონირებული დამაბინძურებლები წარმოქმნიან კოქს, რაც გამოიწვევს კატალიზატორის ფორების ბლოკირებას, რითაც ამცირებს კატალიზატორის აქტივობას. სურფაქტანტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალუმინის მატარებლის სტრუქტურის დასარეგულირებლად, რათა შეიქმნას MA. გააუმჯობესოს მისი კატალიზური მოქმედება.

MA-ს აქვს შემაკავებელი ეფექტი და აქტიური ლითონები დეაქტივირებულია მაღალი ტემპერატურის კალცინაციის შემდეგ. გარდა ამისა, მაღალტემპერატურული კალცინაციის შემდეგ მეზოპოროზული სტრუქტურა იშლება, MA ჩონჩხი ამორფულ მდგომარეობაშია და ზედაპირის მჟავიანობა ვერ აკმაყოფილებს მის მოთხოვნებს ფუნქციონალიზაციის სფეროში. მოდიფიკაციის დამუშავება ხშირად საჭიროა კატალიზური აქტივობის, მეზოპოროზული სტრუქტურის სტაბილურობის, ზედაპირული თერმული სტაბილურობისა და ზედაპირის მჟავიანობის გასაუმჯობესებლად MA მასალების. საერთო მოდიფიკაციის ჯგუფებს მიეკუთვნება ლითონის ჰეტეროატომები (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr და ა.შ. ) და ლითონის ოქსიდები (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7 და ა.შ.) დატვირთული ზედაპირზე MA ან დოპინგი ჩონჩხში.

იშვიათი დედამიწის ელემენტების სპეციალური ელექტრონული კონფიგურაცია ხდის მის ნაერთებს განსაკუთრებული ოპტიკური, ელექტრული და მაგნიტური თვისებებით და გამოიყენება კატალიზურ მასალებში, ფოტოელექტრიკულ მასალებში, ადსორბციულ მასალებში და მაგნიტურ მასალებში. იშვიათ დედამიწაზე მოდიფიცირებულ მეზოფორულ მასალებს შეუძლიათ შეცვალონ მჟავა (ტუტე) თვისებები, გაზარდონ ჟანგბადის ვაკანსია და სინთეზირონ მეტალის ნანოკრისტალური კატალიზატორი ერთიანი დისპერსიით და სტაბილური ნანომეტრის მასშტაბით. შესაბამის ფოროვან მასალებს და იშვიათ მიწებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ ლითონის ნანოკრისტალების ზედაპირული დისპერსია და სტაბილურობა და ნახშირბადის დეპონირება. კატალიზატორების წინააღმდეგობა. ამ ნაშრომში დაინერგება იშვიათი დედამიწის მოდიფიკაცია და MA-ს ფუნქციონალიზაცია კატალიზური მუშაობის, თერმული სტაბილურობის, ჟანგბადის შესანახი სიმძლავრის, სპეციფიკური ზედაპირის ფართობისა და ფორების სტრუქტურის გასაუმჯობესებლად.

1 MA მომზადება

1.1 ალუმინის მატარებლის მომზადება

ალუმინის მატარებლის მომზადების მეთოდი განსაზღვრავს მის ფორების სტრუქტურის განაწილებას და მისი მომზადების გავრცელებული მეთოდები მოიცავს ფსევდო-ბოემიტის (PB) დეჰიდრატაციის მეთოდს და სოლ-გელის მეთოდს. ფსევდობოემიტი (PB) პირველად შემოთავაზებული იყო კალვეტის მიერ და H+ ხელს უწყობდა პეპტირებას, რათა მივიღოთ γ-AlOOH კოლოიდური PB, რომელიც შეიცავს შრეთაშორის წყალს, რომელიც კალცინირებული და დეჰიდრატირებული იყო მაღალ ტემპერატურაზე ალუმინის წარმოქმნით. სხვადასხვა ნედლეულის მიხედვით, ხშირად იყოფა ნალექების მეთოდად, კარბონიზაციის მეთოდად და ალკოჰოლური ალუმინის ჰიდროლიზის მეთოდად. PB-ის კოლოიდური ხსნადობაზე გავლენას ახდენს კრისტალურობა, ოპტიმიზებულია კრისტალურობის მატებასთან ერთად და ასევე მოქმედებს ოპერაციული პროცესის პარამეტრებზე.

PB ჩვეულებრივ მზადდება ნალექის მეთოდით. ტუტე ემატება ალუმინის ხსნარში ან მჟავას ემატება ალუმინის ხსნარში და ალექს ჰიდრატირებული ალუმინის მისაღებად (ტუტე ნალექი), ან მჟავა ემატება ალუმინის ნალექს ალუმინის მონოჰიდრატის მისაღებად, რომელიც შემდეგ გარეცხილია, აშრობს და კალცინდება PB-ს მისაღებად. ნალექის მეთოდი მარტივი საოპერაციო და დაბალფასიანია, რომელიც ხშირად გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში, მაგრამ მასზე გავლენას ახდენს მრავალი ფაქტორი (ხსნარის pH, კონცენტრაცია, ტემპერატურა და ა.შ.). და ეს პირობები უკეთესი დისპერსიუნარიანობის მქონე ნაწილაკების მისაღებად მკაცრია. კარბონიზაციის მეთოდით Al(OH)3 მიიღება CO2 და NaAlO2 რეაქციით, ხოლო PB შეიძლება მიღებულ იქნას დაბერების შემდეგ. ამ მეთოდს აქვს მარტივი მუშაობის უპირატესობა, პროდუქტის მაღალი ხარისხი, დაბინძურების გარეშე და დაბალი ღირებულება, და შეუძლია ალუმინის მომზადება მაღალი კატალიზური აქტივობით, შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობა და მაღალი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი დაბალი ინვესტიციით და მაღალი ანაზღაურებით. ხშირად გამოიყენება ალუმინის ალკოქსიდის ჰიდროლიზის მეთოდი. მაღალი სისუფთავის PB მოსამზადებლად. ალუმინის ალკოქსიდი ჰიდროლიზდება ალუმინის ოქსიდის მონოჰიდრატის შესაქმნელად და შემდეგ მუშავდება მაღალი სისუფთავის PB-ს მისაღებად, რომელსაც აქვს კარგი კრისტალურობა, ნაწილაკების ერთგვაროვანი ზომა, კონცენტრირებული ფორების ზომის განაწილება და სფერული ნაწილაკების მაღალი მთლიანობა. თუმცა, პროცესი რთულია და მისი აღდგენა რთულია გარკვეული ტოქსიკური ორგანული გამხსნელების გამოყენების გამო.

გარდა ამისა, არაორგანული მარილები ან ლითონების ორგანული ნაერთები ჩვეულებრივ გამოიყენება ალუმინის წინამორბედების მოსამზადებლად სოლ-გელის მეთოდით და სუფთა წყალი ან ორგანული გამხსნელები ემატება ხსნარის მოსამზადებლად ხსნარის წარმოქმნისთვის, რომელიც შემდეგ გელდება, აშრობს და იწვება. ამჟამად ალუმინის მომზადების პროცესი კვლავ გაუმჯობესებულია PB-ის დეჰიდრატაციის მეთოდის საფუძველზე და კარბონიზაციის მეთოდი გახდა სამრეწველო ალუმინის წარმოების მთავარი მეთოდი მისი ეკონომიურობისა და გარემოს დაცვის გამო. სოლ-გელის მეთოდით მომზადებულმა ალუმინამ დიდი ყურადღება მიიპყრო. ფორების ზომის უფრო ერთგვაროვანი განაწილების გამო, რაც პოტენციური მეთოდია, მაგრამ ის უნდა გაუმჯობესდეს სამრეწველო გამოყენების რეალიზაციისთვის.

1.2 MA მომზადება

ჩვეულებრივი ალუმინა ვერ აკმაყოფილებს ფუნქციურ მოთხოვნებს, ამიტომ აუცილებელია მაღალი ხარისხის MA-ს მომზადება. სინთეზის მეთოდები ჩვეულებრივ მოიცავს: ნანო ჩამოსხმის მეთოდს ნახშირბადის ყალიბით, როგორც მყარი შაბლონი; SDA-ს სინთეზი: აორთქლების შედეგად გამოწვეული თვითშეკრების პროცესი (EISA) რბილი შაბლონების თანდასწრებით, როგორიცაა SDA და სხვა კატიონური, ანიონური ან არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები.

1.2.1 EISA პროცესი

რბილი შაბლონი გამოიყენება მჟავე მდგომარეობაში, რაც თავიდან აიცილებს მძიმე მემბრანის მეთოდის რთულ და შრომატევად პროცესს და შეუძლია განახორციელოს დიაფრაგმის უწყვეტი მოდულაცია. EISA-ს მიერ MA-ს მომზადებამ დიდი ყურადღება მიიპყრო მისი მარტივი ხელმისაწვდომობისა და განმეორებადობის გამო. შეიძლება მომზადდეს სხვადასხვა მეზოფორული სტრუქტურები. MA-ს ფორების ზომა შეიძლება დარეგულირდეს სურფაქტანტის ჰიდროფობიური ჯაჭვის სიგრძის შეცვლით ან ჰიდროლიზის კატალიზატორის მოლური თანაფარდობის კორექტირებით ალუმინის წინამორბედთან ხსნარში. ამიტომ, EISA, ასევე ცნობილია, როგორც მაღალი ზედაპირის ერთსაფეხურიანი სინთეზისა და მოდიფიკაციის სოლ-გელის მეთოდი. ფართობი MA და შეკვეთილი მეზოპოროზული ალუმინა (OMA), გამოყენებულია სხვადასხვა რბილ შაბლონებზე, როგორიცაა P123, F127, ტრიეთანოლამინი (ჩაი) და ა.შ. EISA-ს შეუძლია შეცვალოს ალუმინის ორგანული წინამორბედების ერთობლივი შეკრების პროცესი, როგორიცაა ალუმინის ალკოქსიდები და სურფაქტანტის შაბლონები, როგორც წესი, ალუმინის იზოპროპოქსიდი და P123, მეზოფორული მასალების უზრუნველსაყოფად. EISA პროცესის წარმატებული განვითარება მოითხოვს ზუსტ კორექტირებას. ჰიდროლიზისა და კონდენსაციის კინეტიკა, რათა მივიღოთ სტაბილური ხსნარი და მივიღოთ განვითარება მეზოფაზა, რომელიც წარმოიქმნება სურფაქტანტი მიცელებით სოლ.

EISA პროცესში, არაწყლიანი გამხსნელების (როგორიცაა ეთანოლი) და ორგანული კომპლექსური აგენტების გამოყენებამ შეიძლება ეფექტურად შეანელოს ალუმინის ორგანული წინამორბედების ჰიდროლიზი და კონდენსაციის სიჩქარე და გამოიწვიოს OMA მასალების თვითშეკრება, როგორიცაა Al(OR)3 და. ალუმინის იზოპროოქსიდი. თუმცა, არაწყლიან აქროლად გამხსნელებში, სურფაქტანტის შაბლონები ჩვეულებრივ კარგავენ ჰიდროფილურობას/ჰიდროფობიურობას. გარდა ამისა, ჰიდროლიზისა და პოლიკონდენსაციის შეფერხების გამო, შუალედურ პროდუქტს აქვს ჰიდროფობიური ჯგუფი, რაც ართულებს სურფაქტანტის შაბლონთან ურთიერთობას. მხოლოდ მაშინ, როდესაც სურფაქტანტის კონცენტრაცია და ალუმინის ჰიდროლიზისა და პოლიკონდენსაციის ხარისხი თანდათან იზრდება გამხსნელის აორთქლების პროცესში, შეიძლება მოხდეს შაბლონისა და ალუმინის თვითშეკრება. ამრიგად, მრავალი პარამეტრი, რომელიც გავლენას ახდენს გამხსნელების აორთქლების პირობებზე და წინამორბედების ჰიდროლიზისა და კონდენსაციის რეაქციაზე, როგორიცაა ტემპერატურა, ფარდობითი ტენიანობა, კატალიზატორი, გამხსნელის აორთქლების სიჩქარე და ა.შ., გავლენას მოახდენს შეკრების საბოლოო სტრუქტურაზე. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 1, OMA მასალები მაღალი თერმული სტაბილურობით და მაღალი კატალიზური ეფექტურობით სინთეზირებული იყო სოლვოთერმული აორთქლების მიერ გამოწვეული თვითშეკრებით (SA-EISA). სოლვოთერმულმა დამუშავებამ ხელი შეუწყო ალუმინის წინამორბედების სრულ ჰიდროლიზს მცირე ზომის კასეტური ალუმინის ჰიდროქსილის ჯგუფების წარმოქმნით, რაც აძლიერებს ურთიერთქმედებას ზედაპირულ ფაქტორებსა და ალუმინს შორის. EISA პროცესში წარმოიქმნა ორგანზომილებიანი ექვსკუთხა მეზოფაზა და 400℃ კალცინირებული იყო OMA მასალის შესაქმნელად. ტრადიციულ EISA პროცესში, აორთქლების პროცესს თან ახლავს ალუმინის ორგანული წინამორბედის ჰიდროლიზი, ამიტომ აორთქლების პირობებს აქვს მნიშვნელოვანი გავლენა რეაქციაზე და OMA-ს საბოლოო სტრუქტურაზე. სოლვოთერმული დამუშავების ეტაპი ხელს უწყობს ალუმინის წინამორბედის სრულ ჰიდროლიზს და წარმოქმნის ნაწილობრივ შედედებულ ჯგუფურ ალუმინის ჰიდროქსილის ჯგუფებს.OMA წარმოიქმნება აორთქლების ფართო სპექტრის პირობებში. ტრადიციული EISA მეთოდით მომზადებულ MA-სთან შედარებით, SA-EISA მეთოდით მომზადებულ OMA-ს აქვს უფრო მაღალი ფორების მოცულობა, უკეთესი სპეციფიური ზედაპირი და უკეთესი თერმული სტაბილურობა. მომავალში, EISA მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ულტრა დიდი დიაფრაგმის MA-ს მოსამზადებლად, მაღალი კონვერტაციის სიჩქარით და შესანიშნავი სელექციურობით, რეიმინგის აგენტის გამოყენების გარეშე.

ნახ. 1 SA-EISA მეთოდის ნაკადის სქემა OMA მასალების სინთეზისთვის

1.2.2 სხვა პროცესები

ჩვეულებრივი MA მომზადება მოითხოვს სინთეზის პარამეტრების ზუსტ კონტროლს მკაფიო მეზოპოროზული სტრუქტურის მისაღწევად და შაბლონის მასალების მოცილება ასევე რთულია, რაც ართულებს სინთეზის პროცესს. ამჟამად, ბევრ ლიტერატურაში მოხსენებულია MA-ს სინთეზი სხვადასხვა შაბლონებით. ბოლო წლებში კვლევა ძირითადად ფოკუსირებული იყო MA-ს სინთეზზე გლუკოზასთან, საქაროზასთან და სახამებლის სახით ალუმინის იზოპროპოქსიდის მიერ წყალხსნარში. ამ MA მასალების უმეტესობა სინთეზირებულია ალუმინის ნიტრატის, სულფატის და ალკოქსიდისგან, როგორც ალუმინის წყაროები. MA CTAB ასევე მიიღება PB-ის, როგორც ალუმინის წყაროს პირდაპირი მოდიფიკაციით. MA სხვადასხვა სტრუქტურული თვისებებით, მაგ. Al2O3)-1, Al2O3)-2 და al2o3და აქვს კარგი თერმული სტაბილურობა. სურფაქტანტის დამატება არ ცვლის PB-ს თანდაყოლილ კრისტალურ სტრუქტურას, მაგრამ ცვლის ნაწილაკების დაწყობის რეჟიმს. გარდა ამისა, Al2O3-3-ის წარმოქმნა წარმოიქმნება ორგანული გამხსნელის PEG-ით სტაბილიზირებული ნანონაწილაკების ადჰეზიით ან PEG-ის გარშემო აგრეგაციის შედეგად. თუმცა, Al2O3-1-ის ფორების ზომის განაწილება ძალიან ვიწროა. გარდა ამისა, პალადიუმზე დაფუძნებული კატალიზატორები მომზადდა სინთეზური MA-ით, როგორც გადამზიდავი. მეთანის წვის რეაქციაში, Al2O3-3-ის მხარდაჭერილი კატალიზატორი აჩვენა კარგი კატალიზური მოქმედება.

პირველად, MA მომზადდა შედარებით ვიწრო ფორების ზომის განაწილებით იაფი და ალუმინის მდიდარი ალუმინის შავი წიდის ABD გამოყენებით. წარმოების პროცესი მოიცავს მოპოვების პროცესს დაბალ ტემპერატურაზე და ნორმალურ წნევაზე. მოპოვების პროცესში დარჩენილი მყარი ნაწილაკები არ აბინძურებენ გარემოს და შეიძლება დაგროვდეს დაბალი რისკით ან ხელახლა გამოიყენონ როგორც შემავსებელი ან აგრეგატი ბეტონის გამოყენებაში. სინთეზირებული MA-ს სპეციფიური ზედაპირის ფართობია 123~162 მ2/გ, ფორების ზომის განაწილება ვიწროა, პიკის რადიუსი 5,3 ნმ და ფორიანობა 0,37 სმ3/გ. მასალა ნანო ზომისაა და ბროლის ზომა დაახლოებით 11 ნმ. მყარი მდგომარეობის სინთეზი არის ახალი პროცესი MA-ს სინთეზისთვის, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კლინიკური გამოყენებისთვის რადიოქიმიური შთამნთქმელის წარმოებისთვის. ალუმინის ქლორიდი, ამონიუმის კარბონატი და გლუკოზის ნედლეული შერეულია მოლური თანაფარდობით 1: 1.5: 1.5 და MA სინთეზირდება ახალი მყარი მდგომარეობის მექანიკური რეაქციით. თერმული ბატარეის მოწყობილობაში 131I კონცენტრაციით, კონცენტრაციის შემდეგ 131I მთლიანი გამოსავალი არის 90. %, ხოლო მიღებულ131I[NaI] ხსნარს აქვს მაღალი რადიოაქტიური კონცენტრაცია (1.7TBq/მლ), რითაც რეალიზებულია დიდი დოზის 131I[NaI] კაფსულების გამოყენება ფარისებრი ჯირკვლის კიბოს სამკურნალოდ.

შეჯამებისთვის, მომავალში, მცირე მოლეკულური შაბლონები ასევე შეიძლება შემუშავდეს მრავალ დონის მოწესრიგებული ფორების სტრუქტურების ასაგებად, მასალების სტრუქტურის, მორფოლოგიისა და ზედაპირის ქიმიური თვისებების ეფექტურად დარეგულირებისთვის და დიდი ზედაპირის და მოწესრიგებული ჭიის ხვრელის MA-ს შესაქმნელად. გამოიკვლიეთ იაფი შაბლონები და ალუმინის წყაროები, გააუმჯობესეთ სინთეზის პროცესი, გაარკვიეთ სინთეზის მექანიზმი და წარმართეთ პროცესი.

მოდიფიკაციის მეთოდი 2 MA

აქტიური კომპონენტების თანაბრად განაწილების მეთოდები MA გადამზიდავზე მოიცავს გაჟღენთვას, ადგილზე სინთეზს, ნალექს, იონის გაცვლას, მექანიკურ შერევას და დნობას, რომელთა შორის პირველი ორი ყველაზე ხშირად გამოიყენება.

2.1 ადგილზე სინთეზის მეთოდი

ფუნქციურ მოდიფიკაციაში გამოყენებული ჯგუფები ემატება MA-ს მომზადების პროცესში მასალის ჩონჩხის სტრუქტურის შესაცვლელად და სტაბილიზაციას და კატალიზური მუშაობის გასაუმჯობესებლად. პროცესი ნაჩვენებია სურათზე 2. Liu et al. სინთეზირებული Ni/Mo-Al2O3in situ P123 შაბლონად. ორივე Ni და Mo დაიშალა მოწესრიგებულ MA არხებში, MA-ს მეზოფორული სტრუქტურის განადგურების გარეშე და კატალიზური მოქმედება აშკარად გაუმჯობესდა. ადგილზე ზრდის მეთოდის მიღება სინთეზირებულ გამა-al2o3სუბსტრატზე, γ-Al2O3-თან შედარებით, MnO2-Al2O3 აქვს უფრო დიდი BET სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი და ფორების მოცულობა და აქვს ბიმოდალური მეზოპოროზული სტრუქტურა ფორების ზომის ვიწრო განაწილებით. MnO2-Al2O3-ს აქვს სწრაფი ადსორბციის სიჩქარე და მაღალი ეფექტურობა F--სთვის და აქვს pH გამოყენების ფართო დიაპაზონი (pH=4~10), რაც შესაფერისია პრაქტიკული სამრეწველო გამოყენების პირობებში. MnO2-Al2O3-ის გადამუშავების ხარისხი უკეთესია, ვიდრე γ-Al2O. სტრუქტურული სტაბილურობა საჭიროებს შემდგომ ოპტიმიზებას. შევაჯამოთ, in-situ სინთეზით მიღებულ MA მოდიფიცირებულ მასალებს აქვთ კარგი სტრუქტურული წესრიგი, ძლიერი ურთიერთქმედება ჯგუფებსა და ალუმინის მატარებლებს შორის, მჭიდრო კომბინაცია, დიდი მასალის დატვირთვა და არ არის ადვილი გამოიწვიოს აქტიური კომპონენტების დაშლა კატალიზური რეაქციის პროცესში. და კატალიზური მოქმედება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია.

ნახ. 2 ფუნქციონალიზებული MA-ს მომზადება in-situ სინთეზით

2.2 გაჟღენთის მეთოდი

მომზადებული MA-ს ჩაძირვა მოდიფიცირებულ ჯგუფში და მოდიფიცირებული MA მასალის მიღება დამუშავების შემდეგ, რათა გააცნობიეროს კატალიზის, ადსორბციის და მსგავსი ეფექტი. კაი და სხვ. მოამზადა MA P123-დან სოლ-გელის მეთოდით და გაჟღენთილია ეთანოლში და ტეტრაეთილენპენტამინის ხსნარში, რათა მიეღო ამინომოდიფიცირებული MA მასალა ძლიერი ადსორბციული მაჩვენებლით. გარდა ამისა, ბელკაჩემი და სხვ. ჩაძირული ZnCl2 ხსნარში იმავე პროცესით, რათა მიიღოთ შეკვეთილი თუთიით დოპირებული მოდიფიცირებული MA მასალები. სპეციფიური ზედაპირის ფართობი და ფორების მოცულობა არის 394 მ2/გ და 0,55 სმ3/გ, შესაბამისად. in-situ სინთეზის მეთოდთან შედარებით, გაჟღენთის მეთოდს აქვს ელემენტების უკეთესი დისპერსია, სტაბილური მეზოპოროზული სტრუქტურა და კარგი ადსორბციის შესრულება, მაგრამ აქტიურ კომპონენტებსა და ალუმინის მატარებელს შორის ურთიერთქმედების ძალა სუსტია და კატალიზურ აქტივობას ადვილად ერევა გარე ფაქტორები.

3 ფუნქციური პროგრესი

იშვიათი დედამიწის MA-ს სინთეზი განსაკუთრებული თვისებებით არის მომავალში განვითარების ტენდენცია. ამჟამად სინთეზის მრავალი მეთოდი არსებობს. პროცესის პარამეტრები გავლენას ახდენს MA-ს შესრულებაზე. სპეციფიური ზედაპირის ფართობი, ფორების მოცულობა და ფორების დიამეტრი MA შეიძლება დარეგულირდეს შაბლონის ტიპისა და ალუმინის წინამორბედის შემადგენლობის მიხედვით. კალცინაციის ტემპერატურა და პოლიმერის შაბლონის კონცენტრაცია გავლენას ახდენს MA-ს სპეციფიკურ ზედაპირზე და ფორების მოცულობაზე. სუზუკიმ და იამაუჩიმ დაადგინეს, რომ კალცინაციის ტემპერატურა გაიზარდა 500℃-დან 900℃-მდე. დიაფრაგმა შეიძლება გაიზარდოს და ზედაპირის ფართობი შემცირდეს. გარდა ამისა, იშვიათი დედამიწის მოდიფიკაციის მკურნალობა აუმჯობესებს MA მასალების აქტივობას, ზედაპირის თერმულ სტაბილურობას, სტრუქტურულ სტაბილურობას და ზედაპირის მჟავიანობას კატალიზურ პროცესში და აკმაყოფილებს MA ფუნქციონალიზაციის განვითარებას.

3.1 დეფლუორაციის ადსორბენტი

ჩინეთში სასმელ წყალში ფტორი სერიოზულად საზიანოა. გარდა ამისა, სამრეწველო თუთიის სულფატის ხსნარში ფტორის შემცველობის მატება გამოიწვევს ელექტროდის ფირფიტის კოროზიას, სამუშაო გარემოს გაუარესებას, ელექტრო თუთიის ხარისხის დაქვეითებას და მჟავას წარმოების სისტემაში გადამუშავებული წყლის რაოდენობის შემცირებას. და თხევადი საწოლიანი ღუმელის გამოწვის გრიპის გაზის ელექტროლიზის პროცესი. დღეისათვის, ადსორბციის მეთოდი ყველაზე მიმზიდველია სველი დეფლუორიზაციის გავრცელებულ მეთოდებს შორის. თუმცა, არსებობს გარკვეული ხარვეზები, როგორიცაა ცუდი ადსორბციის უნარი, ვიწრო ხელმისაწვდომი pH დიაპაზონი, მეორადი დაბინძურება და ა.შ. გააქტიურებული ნახშირბადი, ამორფული ალუმინა, გააქტიურებული ალუმინი და სხვა ადსორბენტები გამოიყენება წყლის დეფლუორაციისთვის, მაგრამ ადსორბენტების ღირებულება მაღალია და F- ნეიტრალურ ხსნარში ან მაღალი კონცენტრაციის ადსორბციის უნარი დაბალია. გააქტიურებული ალუმინა გახდა ყველაზე ფართოდ გავრცელებული. შესწავლილი ადსორბენტი ფტორიდის მოცილებისთვის მისი მაღალი აფინურობისა და სელექციურობის გამო ფტორთან ნეიტრალურ pH მნიშვნელობებზე, მაგრამ ის შეზღუდულია ფტორის ცუდი ადსორბციული შესაძლებლობებით და მხოლოდ pH<6-ზე შეიძლება ჰქონდეს ფტორის ადსორბციის კარგი მოქმედება. MA მიიპყრო ფართო ყურადღება გარემოს დაბინძურების კონტროლში მისი დიდი სპეციფიური ზედაპირის, ფორების ზომის უნიკალური ეფექტის, მჟავა-ტუტოვანი მუშაობის, თერმული ეფექტის გამო. და მექანიკური სტაბილურობა. კუნდუ და სხვ. მომზადებული MA ფტორის მაქსიმალური ადსორბციული ტევადობით 62,5 მგ/გ. MA-ს ფტორის ადსორბციული შესაძლებლობები დიდ გავლენას ახდენს მის სტრუქტურულ მახასიათებლებზე, როგორიცაა ზედაპირის სპეციფიკური ფართობი, ზედაპირის ფუნქციური ჯგუფები, ფორების ზომა და მთლიანი ფორების ზომა. MA-ს სტრუქტურისა და შესრულების კორექტირება მნიშვნელოვანი გზაა მისი ადსორბციის შესრულების გასაუმჯობესებლად.

La-ს მყარი მჟავისა და ფტორის მყარი ფუძეობის გამო, La-სა და ფტორის იონებს შორის ძლიერი კავშირია. ბოლო წლების განმავლობაში, ზოგიერთმა კვლევამ აჩვენა, რომ La-ს, როგორც მოდიფიკატორს შეუძლია გააუმჯობესოს ფტორის ადსორბციის უნარი. თუმცა, იშვიათი მიწიერი ადსორბენტების დაბალი სტრუქტურული სტაბილურობის გამო, უფრო იშვიათი მიწები ირეცხება ხსნარში, რაც იწვევს წყლის მეორად დაბინძურებას და ზიანს აყენებს ადამიანის ჯანმრთელობას. მეორეს მხრივ, წყლის გარემოში ალუმინის მაღალი კონცენტრაცია ადამიანის ჯანმრთელობის ერთ-ერთი საწამლავია. ამიტომ, ფტორის მოცილების პროცესში აუცილებელია კომპოზიტური ადსორბენტის მომზადება კარგი მდგრადობით და სხვა ელემენტების გაჟონვის გარეშე ან ნაკლებად გამორეცხვით. La და Ce-ით მოდიფიცირებული MA მომზადდა გაჟღენთის მეთოდით (La/MA და Ce/MA). იშვიათი დედამიწის ოქსიდები პირველად წარმატებით დაიტვირთა MA ზედაპირზე, რომლებსაც ჰქონდათ უფრო მაღალი დეფლუორიზაციის უნარი. ფტორის მოცილების ძირითადი მექანიზმებია ელექტროსტატიკური ადსორბცია და ქიმიური ადსორბცია, ზედაპირული დადებითი მუხტის ელექტრონების მიზიდულობა და ლიგანდის გაცვლის რეაქცია აერთიანებს ზედაპირულ ჰიდროქსილს. ჰიდროქსილის ფუნქციური ჯგუფი ადსორბენტის ზედაპირზე წარმოქმნის წყალბადურ კავშირს F--თან, La და Ce-ს მოდიფიკაცია აუმჯობესებს ადსორბციის უნარს. ფტორის, La/MA შეიცავს უფრო მეტ ჰიდროქსილის ადსორბციულ ადგილს და F-ის ადსორბციის უნარი არის La/MA>Ce/MA>MA რიგის მიხედვით. საწყისი კონცენტრაციის მატებასთან ერთად იზრდება ფტორის ადსორბციული უნარი. ადსორბციული ეფექტი საუკეთესოა, როდესაც pH არის 5-9, ხოლო ფტორის ადსორბციული პროცესი შეესაბამება ლანგმუირის იზოთერმული ადსორბციის მოდელს. გარდა ამისა, ალუმინის სულფატის იონების მინარევები ასევე შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს ნიმუშების ხარისხზე. მიუხედავად იმისა, რომ ჩატარდა შესაბამისი კვლევა იშვიათი მიწით მოდიფიცირებულ ალუმინაზე, კვლევის უმეტესი ნაწილი ფოკუსირებულია ადსორბენტის პროცესზე, რომელიც ძნელია ინდუსტრიულად გამოსაყენებლად. მომავალში ჩვენ შეგვიძლია შევისწავლოთ ფტორის კომპლექსის დისოციაციის მექანიზმი თუთიის სულფატის ხსნარში. და ფტორის იონების მიგრაციის მახასიათებლები, მივიღოთ ეფექტური, იაფი და განახლებადი ფტორის იონების ადსორბენტი თუთიაში თუთიის სულფატის ხსნარის დეფლუორიზაციისთვის ჰიდრომეტალურგიის სისტემა და დაამყარონ პროცესის კონტროლის მოდელი იშვიათი დედამიწის MA ნანო ადსორბენტზე დაფუძნებული მაღალი ფტორის ხსნარის დასამუშავებლად.

3.2 კატალიზატორი

3.2.1 მეთანის მშრალი რეფორმირება

იშვიათ მიწას შეუძლია შეცვალოს ფოროვანი მასალების მჟავიანობა (ძირითადი), გაზარდოს ჟანგბადის ვაკანსია და მოახდინოს კატალიზატორების სინთეზი ერთგვაროვანი დისპერსიით, ნანომეტრის მასშტაბით და სტაბილურობით. მას ხშირად იყენებენ კეთილშობილური ლითონებისა და გარდამავალი ლითონების დასაყრდენად CO2-ის მეთანაციის კატალიზებისთვის. დღეისათვის იშვიათი მიწით მოდიფიცირებული მეზოფორული მასალები ვითარდება მეთანის მშრალი რეფორმირებისკენ (MDR), VOC-ების ფოტოკატალიზური დეგრადაციისა და კუდის აირის გაწმენდისკენ. კეთილშობილ ლითონებთან შედარებით (როგორიცაა Pd, Ru, Rh და ა.შ.) და სხვა გარდამავალი ლითონები (მაგ. Co, Fe და ა.შ.), Ni/Al2O3 კატალიზატორი ფართოდ გამოიყენება მისი მაღალი კატალიზური აქტივობისა და სელექციურობის, მაღალი სტაბილურობისა და დაბალი ღირებულება მეთანისთვის. თუმცა, Ni/Al2O3-ის ზედაპირზე Ni-ს ნანონაწილაკების აგლომერაცია და ნახშირბადის დეპონირება იწვევს კატალიზატორის სწრაფ დეაქტივაციას. აქედან გამომდინარე, აუცილებელია ამაჩქარებლის დამატება, კატალიზატორის შეცვლა და მომზადების მარშრუტის გაუმჯობესება კატალიზური აქტივობის, სტაბილურობისა და დამწვრობის წინააღმდეგობის გასაუმჯობესებლად. ზოგადად, იშვიათი დედამიწის ოქსიდები შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც სტრუქტურული და ელექტრონული პრომოტორები ჰეტეროგენულ კატალიზატორებში, და CeO2 აუმჯობესებს Ni-ს დისპერსიას და ცვლის მეტალის Ni-ს თვისებებს ძლიერი ლითონის დამხმარე ურთიერთქმედებით.

MA ფართოდ გამოიყენება ლითონების დისპერსიის გასაძლიერებლად და აქტიური ლითონების შეზღუდვის უზრუნველსაყოფად მათი აგლომერაციის თავიდან ასაცილებლად. La2O3 მაღალი ჟანგბადის შესანახი ტევადობით აძლიერებს ნახშირბადის წინააღმდეგობას კონვერტაციის პროცესში და La2O3 ხელს უწყობს Co-ს დისპერსიას მეზოფორულ ალუმინაზე, რომელსაც აქვს მაღალი რეფორმირების აქტივობა და ელასტიურობა. La2O3 პრომოტორი ზრდის Co/MA კატალიზატორის MDR აქტივობას და კატალიზატორის ზედაპირზე წარმოიქმნება Co3O4 და CoAl2O4 ფაზები. თუმცა, ძალიან დისპერსიულ La2O3-ს აქვს 8nm~10nm მცირე მარცვლები. MDR პროცესში, La2O3-სა და CO2-ს შორის in-situ ურთიერთქმედებამ წარმოქმნა La2O2CO3-მეზოფაზა, რამაც გამოიწვია CxHy-ის ეფექტური ელიმინაცია კატალიზატორის ზედაპირზე. La2O3 ხელს უწყობს წყალბადის შემცირებას ელექტრონის უფრო მაღალი სიმკვრივის უზრუნველყოფით და ჟანგბადის ვაკანსიის გაძლიერებით 10% Co/MA-ში. La2O3-ის დამატება ამცირებს CH4 მოხმარების აშკარა აქტივაციის ენერგიას. ამიტომ, CH4-ის კონვერტაციის კოეფიციენტი გაიზარდა 93.7%-მდე 1073K K-ზე. La2O3-ის დამატებამ გააუმჯობესა კატალიზური აქტივობა, ხელი შეუწყო H2-ის შემცირებას, გაზარდა Co0 აქტიური ადგილების რაოდენობა, გამოიმუშავა ნაკლები დეპონირებული ნახშირბადი და გაზარდა ჟანგბადის ვაკანსია 73.3%-მდე.

Ce და Pr მხარდაჭერილი იყო Ni/Al2O3 კატალიზატორზე თანაბარი მოცულობის გაჟღენთის მეთოდით Li Xiaofeng-ში. Ce და Pr-ის დამატების შემდეგ H2-ის სელექციურობა გაიზარდა და CO-ს შერჩევითობა შემცირდა. Pr-ით მოდიფიცირებულ MDR-ს ჰქონდა შესანიშნავი კატალიზური უნარი და სელექციურობა H2-ის მიმართ გაიზარდა 64,5%-დან 75,6%-მდე, ხოლო CO-ს სელექციურობა შემცირდა 31,4%-დან Peng Shujing et al. გამოყენებული სოლ-გელის მეთოდი, ცე-მოდიფიცირებული MA მომზადდა ალუმინის იზოპროპოქსიდით, იზოპროპანოლის გამხსნელით და ცერიუმის ნიტრატის ჰექსაჰიდრატით. პროდუქტის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი ოდნავ გაიზარდა. Ce-ს დამატებამ შეამცირა ღეროს მსგავსი ნანონაწილაკების აგრეგაცია MA ზედაპირზე. ზოგიერთი ჰიდროქსილის ჯგუფი γ-Al2O3-ის ზედაპირზე ძირითადად დაფარული იყო Ce ნაერთებით. MA-ს თერმული სტაბილურობა გაუმჯობესდა და არ მომხდარა კრისტალური ფაზის ტრანსფორმაცია 1000℃-ზე კალციაციის შემდეგ 10 საათის განმავლობაში. Wang Baowei et al. მომზადებული MA მასალა CeO2-Al2O4 თანაპრეციპიტაციის მეთოდით. CeO2 კუბური პაწაწინა მარცვლებით თანაბრად იყო გაფანტული ალუმინაში. Co-სა და Mo-ს მხარდაჭერის შემდეგ CeO2-Al2O4-ზე, ალუმინისა და აქტიურ კომპონენტს შორის ურთიერთქმედება Co-სა და Mo-ზე ეფექტურად შეფერხდა CEO2-ის მიერ.

იშვიათი დედამიწის პრომოტორები (La, Ce, y და Sm) კომბინირებულია Co/MA კატალიზატორთან MDR-სთვის და პროცესი ნაჩვენებია ნახ. 3. იშვიათი დედამიწის პრომოუტერებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ Co-ს დისპერსია MA მატარებელზე და დათრგუნონ კო ნაწილაკების აგლომერაცია. რაც უფრო მცირეა ნაწილაკების ზომა, მით უფრო ძლიერია Co-MA ურთიერთქმედება, მით უფრო ძლიერია კატალიზური და შედუღების უნარი YCo/MA კატალიზატორში და რამდენიმე პრომოტორის დადებითი გავლენა MDR აქტივობაზე და ნახშირბადის დეპონირებაზე. ნახ. 4 არის HRTEM iMAge MDR მკურნალობის შემდეგ 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 8 საათის განმავლობაში. Co ნაწილაკები არსებობს შავი ლაქების სახით, ხოლო MA მატარებლები არსებობს ნაცრისფერი სახით, რაც დამოკიდებულია ელექტრონის სიმკვრივის განსხვავებაზე. HRTEM სურათში 10%Co/MA (ნახ. 4b), Co ლითონის ნაწილაკების აგლომერაცია შეინიშნება ma მატარებლებზე. იშვიათი დედამიწის პრომოტორის დამატება ამცირებს Co ნაწილაკებს 11.0nm~12.5nm-მდე. YCo/MA-ს აქვს ძლიერი Co-MA ურთიერთქმედება და მისი აგლომერაციის შესრულება უკეთესია, ვიდრე სხვა კატალიზატორები. გარდა ამისა, როგორც ნაჩვენებია ლეღვზე. 4b-დან 4f-მდე, ღრუ ნახშირბადის ნანომავთულები (CNF) იწარმოება კატალიზატორებზე, რომლებიც ინარჩუნებენ კონტაქტს გაზის ნაკადთან და ხელს უშლიან კატალიზატორის დეაქტივაციას.

ნახ. 3 იშვიათი დედამიწის დამატების ეფექტი ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე და Co/MA კატალიზატორის MDR კატალიზურ ეფექტურობაზე

3.2.2 დეოქსიდაციის კატალიზატორი

Fe2O3/Meso-CeAl, Ce-დოპირებული Fe-ზე დაფუძნებული დეოქსიდაციის კატალიზატორი, მომზადდა 1-ბუტენის ჟანგვითი დეჰიდროგენაციით CO2, როგორც რბილი ოქსიდანტით და გამოიყენებოდა 1,3-ბუტადიენის (BD) სინთეზში. Ce იყო უაღრესად დისპერსიული ალუმინის მატრიცაში და Fe2O3/meso იყო ძალიან დისპერსიულიFe2O3/Meso-CeAl-100 კატალიზატორი არა მხოლოდ აქვს ძალიან გაფანტული რკინის სახეობები და კარგი სტრუქტურული თვისებები, არამედ აქვს კარგი ჟანგბადის შესანახი უნარი, ამიტომ მას აქვს კარგი ადსორბციის და გააქტიურების უნარი. CO2-ის. როგორც სურათი 5-ზეა ნაჩვენები, TEM გამოსახულებები აჩვენებს, რომ Fe2O3/Meso-CeAl-100 არის რეგულარული, ეს გვიჩვენებს, რომ MesoCeAl-100-ის ჭიის მსგავსი არხის სტრუქტურა ფხვიერი და ფოროვანია, რაც სასარგებლოა აქტიური ინგრედიენტების დისპერსიისთვის, ხოლო მაღალი დისპერსიული Ce. წარმატებით დოპინგია ალუმინის მატრიცაში. კეთილშობილი ლითონის კატალიზატორის საფარის მასალა, რომელიც აკმაყოფილებს საავტომობილო მანქანების ულტრა დაბალი ემისიის სტანდარტს, აქვს განვითარებული ფორების სტრუქტურა, კარგი ჰიდროთერმული სტაბილურობა და დიდი ჟანგბადის შენახვის მოცულობა.

3.2.3 კატალიზატორი მანქანებისთვის

Pd-Rh მხარს უჭერს მეოთხეულ ალუმინის დაფუძნებულ იშვიათი დედამიწის კომპლექსებს AlCeZrTiOx და AlLaZrTiOx საავტომობილო კატალიზატორის საფარის მასალების მისაღებად. მეზოფორული ალუმინის დაფუძნებული იშვიათი დედამიწის კომპლექსი Pd-Rh/ALC წარმატებით შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც CNG მანქანის გამონაბოლქვი გამწმენდი კატალიზატორი კარგი გამძლეობით, ხოლო CH4-ის, CNG ავტომობილის გამონაბოლქვი აირის მთავარი კომპონენტის კონვერტაციის ეფექტურობა 97,8%-მდეა. მიიღეთ ჰიდროთერმული ერთსაფეხურიანი მეთოდი იშვიათი დედამიწის კომპოზიტური მასალის მოსამზადებლად თვითშეკრების განსახორციელებლად, სინთეზირებული იყო შეკვეთილი მეზოპოროზული წინამორბედები მეტასტაბილური მდგომარეობით და მაღალი აგრეგაციით და RE-Al-ის სინთეზი შეესაბამებოდა „ნაერთების ზრდის ერთეულის“ მოდელს. , რითაც ახორციელებს საავტომობილო გამონაბოლქვის შემდგომ დამონტაჟებულ სამმხრივ კატალიზატორის გაწმენდას.

ნახ. 4 ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) და SmCo/MA(f) HRTEM სურათები

ნახ. 5 TEM სურათი (A) და EDS ელემენტის დიაგრამა (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100

3.3 მანათობელი შესრულება

იშვიათი დედამიწის ელემენტების ელექტრონები ადვილად აღელვებენ ენერგეტიკულ დონეებს შორის გადასვლას და ასხივებენ სინათლეს. იშვიათი დედამიწის იონები ხშირად გამოიყენება როგორც აქტივატორები ლუმინესცენტური მასალების მოსამზადებლად. იშვიათი დედამიწის იონები შეიძლება დაიტვირთოს ალუმინის ფოსფატის ღრუ მიკროსფეროების ზედაპირზე თანაპრეციპიტაციის მეთოდით და იონური გაცვლის მეთოდით და შეიძლება მომზადდეს ლუმინესცენტური მასალები AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd). ლუმინესცენტური ტალღის სიგრძე ახლოს ულტრაიისფერ რეგიონშია. MA კეთდება თხელ ფენებად მისი ინერციის, დაბალი დიელექტრიკული მუდმივისა და დაბალი გამტარობის გამო, რაც მას საშუალებას აძლევს ელექტრო და ოპტიკურ მოწყობილობებზე, თხელ ფილმებზე, ბარიერებზე, სენსორებზე და ა.შ. გამოიყენება ერთგანზომილებიანი ფოტონიკური კრისტალების, ენერგიის გენერირებისა და არეკვლის საწინააღმდეგო საფარების საპასუხოდ. ეს მოწყობილობები არის დაწყობილი ფირები გარკვეული ოპტიკური ბილიკის სიგრძით, ამიტომ აუცილებელია რეფრაქციული ინდექსისა და სისქის კონტროლი. ამჟამად, ტიტანის დიოქსიდი და ცირკონიუმის ოქსიდი მაღალი გარდატეხის ინდექსით და სილიციუმის დიოქსიდი დაბალი გარდატეხის ინდექსით ხშირად გამოიყენება ასეთი მოწყობილობების შესაქმნელად და ასაგებად. . სხვადასხვა ზედაპირის ქიმიური თვისებების მქონე მასალების ხელმისაწვდომობის დიაპაზონი გაფართოებულია, რაც შესაძლებელს ხდის მოწინავე ფოტონების სენსორების დაპროექტებას. MA და ოქსიჰიდროქსიდის ფილმების დანერგვა ოპტიკური მოწყობილობების დიზაინში აჩვენებს დიდ პოტენციალს, რადგან რეფრაქციული ინდექსი სილიციუმის დიოქსიდის მსგავსია. მაგრამ ქიმიური თვისებები განსხვავებულია.

3.4 თერმული სტაბილურობა

ტემპერატურის მატებასთან ერთად აგლომერაცია სერიოზულად მოქმედებს MA კატალიზატორის გამოყენების ეფექტზე და მცირდება სპეციფიური ზედაპირის ფართობი და γ-Al2O3 კრისტალურ ფაზაში გარდაიქმნება δ და θ – χ ფაზებად. იშვიათი დედამიწის მასალებს აქვთ კარგი ქიმიური სტაბილურობა და თერმული სტაბილურობა, მაღალი ადაპტირება და ადვილად ხელმისაწვდომი და იაფი ნედლეული. იშვიათი დედამიწის ელემენტების დამატებას შეუძლია გააუმჯობესოს თერმული სტაბილურობა, მაღალი ტემპერატურის დაჟანგვის წინააღმდეგობა და გადამზიდის მექანიკური თვისებები და დაარეგულიროს მატარებლის ზედაპირის მჟავიანობა. La და Ce არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული და შესწავლილი მოდიფიკაციის ელემენტები. ლუ ვეიგუანგმა და სხვებმა დაადგინეს, რომ იშვიათი დედამიწის ელემენტების დამატება ეფექტურად აფერხებდა ალუმინის ნაწილაკების ნაყარი დიფუზიას, La და Ce იცავდა ჰიდროქსილის ჯგუფებს ალუმინის ზედაპირზე, აფერხებდა აგლომერაციას და ფაზურ ტრანსფორმაციას და ამცირებს მაღალი ტემპერატურის ზიანს მეზოპოროზულ სტრუქტურაზე. . მომზადებულ ალუმინს ჯერ კიდევ აქვს მაღალი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი და ფორების მოცულობა. თუმცა, ძალიან ბევრი ან ძალიან ცოტა იშვიათი მიწიერი ელემენტი შეამცირებს ალუმინის თერმულ სტაბილურობას. ლი იანქიუ და სხვ. დაემატა 5% La2O3-ს γ-Al2O3-ს, რამაც გააუმჯობესა თერმული სტაბილურობა და გაზარდა ალუმინის მატარებლის ფორების მოცულობა და სპეციფიური ზედაპირის ფართობი. როგორც ნახაზი 6-დან ჩანს, La2O3 დაემატა γ-Al2O3-ს, აუმჯობესებს იშვიათი დედამიწის კომპოზიტური მატარებლის თერმული სტაბილურობას.

ნანო-ბოჭკოვანი ნაწილაკების La-დან MA-მდე დოპინგის პროცესში, BET ზედაპირის ფართობი და MA-La-ს ფორების მოცულობა უფრო მაღალია, ვიდრე MA-ს, როდესაც თერმული დამუშავების ტემპერატურა იზრდება, ხოლო დოპინგს La-ს აქვს აშკარა შემაფერხებელი ეფექტი მაღალ დონეზე შედუღებაზე. ტემპერატურა. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7, ტემპერატურის მატებასთან ერთად ლა აფერხებს მარცვლის ზრდის რეაქციას და ფაზურ ტრანსფორმაციას, ხოლო ლეღვი. 7a და 7c გვიჩვენებს ნანობოჭკოვანი ნაწილაკების დაგროვებას. ნახ. 7b, 1200℃ კალცინაციით წარმოქმნილი დიდი ნაწილაკების დიამეტრი არის დაახლოებით 100 ნმ. ეს აღნიშნავს MA-ს მნიშვნელოვან აგლომერაციას. გარდა ამისა, MA-1200-თან შედარებით, MA-La-1200 არ გროვდება თერმული დამუშავების შემდეგ. La-ს დამატებით, ნანობოჭკოვანი ნაწილაკებს აქვთ უკეთესი აგლომერაციის უნარი. უფრო მაღალ კალცინაციის ტემპერატურაზეც კი, დოპირებული La კვლავ ძლიერად არის გაფანტული MA ზედაპირზე. La მოდიფიცირებული MA შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც Pd კატალიზატორის მატარებელი C3H8 დაჟანგვის რეაქციაში.

ნახ. 6 ალუმინის აგლომერაციის სტრუქტურული მოდელი იშვიათი მიწიერი ელემენტებით და მის გარეშე

ნახ. 7 MA-400 (a), MA-1200 (b), MA-La-400 (c) და MA-La-1200 (d) TEM სურათები

4 დასკვნა

წარმოდგენილია იშვიათი დედამიწის მოდიფიცირებული MA მასალების მომზადებისა და ფუნქციური გამოყენების პროგრესი. იშვიათი დედამიწის მოდიფიცირებული MA ფართოდ გამოიყენება. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი კვლევა ჩატარდა კატალიზური გამოყენების, თერმული სტაბილურობისა და ადსორბციის მიმართულებით, ბევრ მასალას აქვს მაღალი ღირებულება, დაბალი დოპინგის რაოდენობა, ცუდი წესრიგი და ძნელია ინდუსტრიალიზაცია. სამომავლოდ შემდეგი სამუშაოა შესასრულებელი: იშვიათი დედამიწის მოდიფიცირებული MA-ს შემადგენლობისა და სტრუქტურის ოპტიმიზაცია, შესაბამისი პროცესის შერჩევა, ფუნქციური განვითარების დაკმაყოფილება; ფუნქციონალურ პროცესზე დაფუძნებული პროცესის კონტროლის მოდელის ჩამოყალიბება ხარჯების შესამცირებლად და სამრეწველო წარმოების რეალიზაციის მიზნით; ჩინეთის იშვიათი დედამიწის რესურსების უპირატესობების მაქსიმიზაციის მიზნით, ჩვენ უნდა გამოვიკვლიოთ იშვიათი დედამიწის MA მოდიფიკაციის მექანიზმი, გავაუმჯობესოთ იშვიათი დედამიწის მოდიფიცირებული MA-ს მომზადების თეორია და პროცესი.

ფონდის პროექტი: Shaanxi Science and Technology საერთო ინოვაციის პროექტი (2011KTDZ01-04-01); Shaanxi Province 2019 სპეციალური სამეცნიერო კვლევითი პროექტი (19JK0490); 2020 Huaqing College, Xi'an არქიტექტურისა და ტექნოლოგიების უნივერსიტეტის სპეციალური სამეცნიერო კვლევითი პროექტი (20KY02)

წყარო: იშვიათი დედამიწა