दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित मेसोपोरस एल्युमिनाको प्रयोग प्रगति

गैर-सिलिसियस अक्साइडहरू मध्ये, एल्युमिनामा राम्रो मेकानिकल गुणहरू, उच्च तापक्रम प्रतिरोध र जंग प्रतिरोध हुन्छ, जबकि मेसोपोरस एल्युमिना (MA) मा समायोज्य छिद्र आकार, ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्र, ठूलो छिद्र मात्रा र कम उत्पादन लागत हुन्छ, जुन उत्प्रेरक, नियन्त्रित औषधि रिलीज, सोखना र पेट्रोलियम कच्चा पदार्थहरूको क्र्याकिंग, हाइड्रोक्र्याकिंग र हाइड्रोडेसल्फराइजेशन जस्ता अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। माइक्रोपोरस एल्युमिना सामान्यतया उद्योगमा प्रयोग गरिन्छ, तर यसले एल्युमिनाको गतिविधि, उत्प्रेरकको सेवा जीवन र चयनशीलतालाई प्रत्यक्ष असर गर्नेछ। उदाहरणका लागि, अटोमोबाइल निकास शुद्धीकरणको प्रक्रियामा, इन्जिन तेल additives बाट जम्मा भएका प्रदूषकहरूले कोक बनाउनेछन्, जसले उत्प्रेरक छिद्रहरूको अवरोध निम्त्याउनेछ, जसले गर्दा उत्प्रेरकको गतिविधि घट्नेछ। सर्फ्याक्टेन्टलाई MA बनाउन एल्युमिना वाहकको संरचना समायोजन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसको उत्प्रेरक कार्यसम्पादन सुधार गर्नुहोस्।

MA मा अवरोध प्रभाव हुन्छ, र उच्च-तापमान क्याल्सिनेशन पछि सक्रिय धातुहरू निष्क्रिय हुन्छन्। थप रूपमा, उच्च-तापमान क्याल्सिनेशन पछि, मेसोपोरस संरचना ध्वस्त हुन्छ, MA कंकाल अनाकार अवस्थामा हुन्छ, र सतहको अम्लताले कार्यात्मकीकरणको क्षेत्रमा यसको आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। उत्प्रेरक गतिविधि, मेसोपोरस संरचना स्थिरता, सतहको थर्मल स्थिरता र MA सामग्रीहरूको सतह अम्लता सुधार गर्न प्रायः परिमार्जन उपचार आवश्यक पर्दछ। सामान्य परिमार्जन समूहहरूमा धातु हेटेरोएटमहरू (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, आदि) र धातु अक्साइडहरू (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, आदि) समावेश छन्। MA को सतहमा लोड गरिएको वा कंकालमा डोप गरिएको।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको विशेष इलेक्ट्रोन कन्फिगरेसनले यसको यौगिकहरूमा विशेष अप्टिकल, विद्युतीय र चुम्बकीय गुणहरू बनाउँछ, र उत्प्रेरक सामग्री, फोटोइलेक्ट्रिक सामग्री, सोखन सामग्री र चुम्बकीय सामग्रीहरूमा प्रयोग गरिन्छ। दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित मेसोपोरस सामग्रीहरूले एसिड (क्षार) गुण समायोजन गर्न, अक्सिजन रिक्तता बढाउन, र एकसमान फैलावट र स्थिर न्यानोमिटर स्केलको साथ धातु न्यानोक्रिस्टलाइन उत्प्रेरकलाई संश्लेषण गर्न सक्छन्। उपयुक्त छिद्रपूर्ण सामग्री र दुर्लभ पृथ्वीहरूले धातु न्यानोक्रिस्टलहरूको सतह फैलावट र उत्प्रेरकहरूको स्थिरता र कार्बन निक्षेपण प्रतिरोध सुधार गर्न सक्छन्। यस पेपरमा, उत्प्रेरक कार्यसम्पादन, थर्मल स्थिरता, अक्सिजन भण्डारण क्षमता, विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र संरचना सुधार गर्न एमएको दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जन र कार्यात्मककरण प्रस्तुत गरिनेछ।

१ एमए तयारी

१.१ एल्युमिना वाहकको तयारी

एल्युमिना क्यारियरको तयारी विधिले यसको छिद्र संरचना वितरण निर्धारण गर्दछ, र यसको सामान्य तयारी विधिहरूमा स्यूडो-बोहमाइट (PB) निर्जलीकरण विधि र सोल-जेल विधि समावेश छन्। स्यूडोबोहमाइट (PB) पहिलो पटक क्याल्भेट द्वारा प्रस्ताव गरिएको थियो, र H+ ले γ-AlOOH कोलोइडल PB प्राप्त गर्न पेप्टाइजेशनलाई प्रवर्द्धन गर्‍यो जसमा इन्टरलेयर पानी थियो, जुन उच्च तापक्रममा क्याल्साइन गरिएको थियो र एल्युमिना बनाउन निर्जलीकरण गरिएको थियो। विभिन्न कच्चा पदार्थहरू अनुसार, यसलाई प्रायः वर्षा विधि, कार्बोनाइजेशन विधि र अल्कोहोलएल्युमिनियम हाइड्रोलिसिस विधिमा विभाजन गरिन्छ। PB को कोलोइडल घुलनशीलता क्रिस्टलिनिटीबाट प्रभावित हुन्छ, र यो क्रिस्टलिनिटीको वृद्धिसँगै अनुकूलित हुन्छ, र सञ्चालन प्रक्रिया प्यारामिटरहरूबाट पनि प्रभावित हुन्छ।

PB सामान्यतया वर्षा विधिद्वारा तयार गरिन्छ। क्षारलाई एल्युमिनेट घोलमा थपिन्छ वा एसिडलाई एल्युमिनेट घोलमा थपिन्छ र हाइड्रेटेड एल्युमिना (क्षार वर्षा) प्राप्त गर्न अवक्षेपण गरिन्छ, वा एल्युमिनेट मोनोहाइड्रेट प्राप्त गर्न एसिडलाई एल्युमिनेट वर्षामा थपिन्छ, जुन त्यसपछि धोइन्छ, सुकाइन्छ र PB प्राप्त गर्न क्याल्साइन गरिन्छ। वर्षा विधि सञ्चालन गर्न सजिलो र कम लागतमा छ, जुन प्रायः औद्योगिक उत्पादनमा प्रयोग गरिन्छ, तर यो धेरै कारकहरू (घुलन pH, एकाग्रता, तापक्रम, आदि) बाट प्रभावित हुन्छ। र राम्रो फैलावट भएको कण प्राप्त गर्नको लागि त्यो अवस्था कडा छ। कार्बोनाइजेशन विधिमा, CO2 र NaAlO2 को प्रतिक्रियाद्वारा Al(OH)3 प्राप्त हुन्छ, र PB बुढ्यौली पछि प्राप्त गर्न सकिन्छ। यस विधिमा सरल सञ्चालन, उच्च उत्पादन गुणस्तर, कुनै प्रदूषण र कम लागतका फाइदाहरू छन्, र उच्च उत्प्रेरक गतिविधि, उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध र कम लगानी र उच्च प्रतिफलको साथ उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्रको साथ एल्युमिना तयार गर्न सकिन्छ। एल्युमिनियम अल्कोक्साइड हाइड्रोलिसिस विधि प्रायः उच्च-शुद्धता PB तयार गर्न प्रयोग गरिन्छ। एल्युमिनियम अल्कोक्साइडलाई एल्युमिनियम अक्साइड मोनोहाइड्रेट बनाउन हाइड्रोलाइज गरिन्छ, र त्यसपछि उच्च-शुद्धता PB प्राप्त गर्न उपचार गरिन्छ, जसमा राम्रो क्रिस्टलिनिटी, एकसमान कण आकार, केन्द्रित छिद्र आकार वितरण र गोलाकार कणहरूको उच्च अखण्डता हुन्छ। यद्यपि, प्रक्रिया जटिल छ, र केही विषाक्त जैविक विलायकहरूको प्रयोगको कारणले यसलाई पुन: प्राप्ति गर्न गाह्रो छ।

यसको अतिरिक्त, सोल-जेल विधिद्वारा एल्युमिना पूर्ववर्तीहरू तयार गर्न धातुहरूको अजैविक लवण वा जैविक यौगिकहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ, र सोल उत्पन्न गर्न समाधानहरू तयार गर्न शुद्ध पानी वा जैविक विलायकहरू थपिन्छन्, जुन त्यसपछि जेल, सुकाइन्छ र भुटेको हुन्छ। हाल, PB निर्जलीकरण विधिको आधारमा एल्युमिनाको तयारी प्रक्रिया अझै पनि सुधारिएको छ, र कार्बनाइजेशन विधि यसको अर्थव्यवस्था र वातावरणीय संरक्षणको कारण औद्योगिक एल्युमिना उत्पादनको लागि मुख्य विधि बनेको छ। सोल-जेल विधिद्वारा तयार गरिएको एल्युमिनाले यसको अधिक समान छिद्र आकार वितरणको कारणले धेरै ध्यान आकर्षित गरेको छ, जुन एक सम्भावित विधि हो, तर औद्योगिक प्रयोग महसुस गर्न यसलाई सुधार गर्न आवश्यक छ।

१.२ एमए तयारी

परम्परागत एल्युमिनाले कार्यात्मक आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन, त्यसैले उच्च-प्रदर्शन MA तयार गर्न आवश्यक छ। संश्लेषण विधिहरूमा सामान्यतया समावेश छ: कडा टेम्प्लेटको रूपमा कार्बन मोल्डको साथ न्यानो-कास्टिङ विधि; SDA को संश्लेषण: SDA र अन्य cationic, anionic वा nonionic surfactants जस्ता नरम टेम्प्लेटहरूको उपस्थितिमा वाष्पीकरण-प्रेरित स्व-विधानसभा प्रक्रिया (EISA)।

१.२.१ EISA प्रक्रिया

नरम टेम्प्लेट अम्लीय अवस्थामा प्रयोग गरिन्छ, जसले कडा झिल्ली विधिको जटिल र समय खपत गर्ने प्रक्रियालाई बेवास्ता गर्दछ र एपर्चरको निरन्तर मोड्युलेसन महसुस गर्न सक्छ। EISA द्वारा MA को तयारीले यसको सजिलो उपलब्धता र पुनरुत्पादन क्षमताको कारणले धेरै ध्यान आकर्षित गरेको छ। विभिन्न मेसोपोरस संरचनाहरू तयार गर्न सकिन्छ। MA को छिद्र आकार सर्फ्याक्टेन्टको हाइड्रोफोबिक चेन लम्बाइ परिवर्तन गरेर वा घोलमा रहेको एल्युमिनियम पूर्ववर्तीमा हाइड्रोलिसिस उत्प्रेरकको मोलर अनुपात समायोजन गरेर समायोजन गर्न सकिन्छ। त्यसकारण, EISA, जसलाई उच्च सतह क्षेत्र MA र अर्डर गरिएको मेसोपोरस एल्युमिना (OMA) को एक-चरण संश्लेषण र परिमार्जन सोल-जेल विधि पनि भनिन्छ, विभिन्न नरम टेम्प्लेटहरूमा लागू गरिएको छ, जस्तै P123, F127, ट्राइथेनोलामाइन (चिया), आदि। EISA ले मेसोपोरस सामग्रीहरू प्रदान गर्नको लागि अर्गानोएल्युमिनियम पूर्ववर्तीहरू, जस्तै एल्युमिनियम अल्कोक्साइडहरू र सर्फ्याक्टेन्ट टेम्प्लेटहरू, सामान्यतया एल्युमिनियम आइसोप्रोपोक्साइड र P123 को सह-विधानसभा प्रक्रियालाई प्रतिस्थापन गर्न सक्छ। EISA प्रक्रियाको सफल विकासको लागि स्थिर सोल प्राप्त गर्न र सोलमा सर्फ्याक्टेन्ट माइकेलहरूद्वारा बनाइएको मेसोफेसको विकासलाई अनुमति दिन हाइड्रोलिसिस र कन्डेन्सेसन गतिविज्ञानको सटीक समायोजन आवश्यक पर्दछ।

EISA प्रक्रियामा, गैर-जलीय विलायकहरू (जस्तै इथेनॉल) र जैविक जटिल एजेन्टहरूको प्रयोगले अर्गानोएल्युमिनियम पूर्ववर्तीहरूको हाइड्रोलिसिस र संक्षेपण दरलाई प्रभावकारी रूपमा ढिलो गर्न सक्छ र Al(OR)3 र एल्युमिनियम आइसोप्रोपोक्साइड जस्ता OMA सामग्रीहरूको स्व-विधानसभालाई प्रेरित गर्न सक्छ। यद्यपि, गैर-जलीय वाष्पशील विलायकहरूमा, सर्फ्याक्टेन्ट टेम्प्लेटहरूले सामान्यतया आफ्नो हाइड्रोफिलिसिटी/हाइड्रोफोबिसिटी गुमाउँछन्। थप रूपमा, हाइड्रोलिसिस र पोलिकन्डेन्सेसनको ढिलाइको कारण, मध्यवर्ती उत्पादनमा हाइड्रोफोबिक समूह हुन्छ, जसले सर्फ्याक्टेन्ट टेम्प्लेटसँग अन्तरक्रिया गर्न गाह्रो बनाउँछ। विलायक वाष्पीकरणको प्रक्रियामा सर्फ्याक्टेन्टको सांद्रता र हाइड्रोलिसिस र एल्युमिनियमको पोलिकन्डेन्सेसनको डिग्री बिस्तारै बढेपछि मात्र टेम्प्लेट र एल्युमिनियमको स्व-विधानसभा हुन सक्छ। त्यसकारण, विलायकहरूको वाष्पीकरण अवस्था र पूर्ववर्तीहरूको हाइड्रोलिसिस र संक्षेपण प्रतिक्रियालाई असर गर्ने धेरै प्यारामिटरहरू, जस्तै तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता, उत्प्रेरक, विलायक वाष्पीकरण दर, आदि, अन्तिम एसेम्बली संरचनालाई असर गर्नेछ। चित्रमा देखाइए अनुसार। १, उच्च थर्मल स्थिरता र उच्च उत्प्रेरक कार्यसम्पादन भएका OMA सामग्रीहरू सोल्वोथर्मल असिस्टेड वाष्पीकरण प्रेरित स्व-असेम्बली (SA-EISA) द्वारा संश्लेषित गरिएको थियो। सोल्वोथर्मल उपचारले एल्युमिनियम पूर्ववर्तीहरूको पूर्ण हाइड्रोलिसिसलाई सानो आकारको क्लस्टर एल्युमिनियम हाइड्रोक्सिल समूहहरू बनाउन प्रवर्द्धन गर्‍यो, जसले सर्फ्याक्टेन्टहरू र एल्युमिनियम बीचको अन्तरक्रियालाई बढावा दियो। EISA प्रक्रियामा दुई-आयामी हेक्सागोनल मेसोफेस गठन गरिएको थियो र OMA सामग्री बनाउन 400℃ मा क्याल्साइन गरिएको थियो। परम्परागत EISA प्रक्रियामा, वाष्पीकरण प्रक्रिया अर्गानोएल्युमिनियम पूर्ववर्तीको हाइड्रोलिसिससँगै हुन्छ, त्यसैले वाष्पीकरण अवस्थाहरूले OMA को प्रतिक्रिया र अन्तिम संरचनामा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। सोल्वोथर्मल उपचार चरणले एल्युमिनियम पूर्ववर्तीको पूर्ण हाइड्रोलिसिसलाई बढावा दिन्छ र आंशिक रूपमा कन्डेन्स्ड क्लस्टर गरिएको एल्युमिनियम हाइड्रोक्सिल समूहहरू उत्पादन गर्दछ। OMA वाष्पीकरण अवस्थाहरूको विस्तृत दायरा अन्तर्गत गठन हुन्छ। परम्परागत EISA विधिद्वारा तयार गरिएको MA सँग तुलना गर्दा, SA-EISA विधिद्वारा तयार गरिएको OMA मा उच्च छिद्र मात्रा, राम्रो विशिष्ट सतह क्षेत्र र राम्रो थर्मल स्थिरता छ। भविष्यमा, EISA विधि प्रयोग गरेर रीमिङ एजेन्ट प्रयोग नगरी उच्च रूपान्तरण दर र उत्कृष्ट चयनशीलता भएको अल्ट्रा-लार्ज एपर्चर MA तयार गर्न सकिन्छ।

चित्र १ OMA सामग्रीहरूको संश्लेषणको लागि SA-EISA विधिको प्रवाह चार्ट

१.२.२ अन्य प्रक्रियाहरू

परम्परागत MA तयारीलाई स्पष्ट मेसोपोरस संरचना प्राप्त गर्न संश्लेषण प्यारामिटरहरूको सटीक नियन्त्रण आवश्यक पर्दछ, र टेम्प्लेट सामग्रीहरू हटाउनु पनि चुनौतीपूर्ण छ, जसले संश्लेषण प्रक्रियालाई जटिल बनाउँछ। हाल, धेरै साहित्यहरूले विभिन्न टेम्प्लेटहरूसँग MA को संश्लेषण रिपोर्ट गरेका छन्। हालका वर्षहरूमा, अनुसन्धान मुख्यतया जलीय घोलमा एल्युमिनियम आइसोप्रोपोक्साइडद्वारा टेम्प्लेटको रूपमा ग्लुकोज, सुक्रोज र स्टार्चको साथ MA को संश्लेषणमा केन्द्रित थियो। यी धेरैजसो MA सामग्रीहरू एल्युमिनियम नाइट्रेट, सल्फेट र अल्कोक्साइडबाट एल्युमिनियम स्रोतको रूपमा संश्लेषित हुन्छन्। MA CTAB लाई एल्युमिनियम स्रोतको रूपमा PB को प्रत्यक्ष परिमार्जन गरेर पनि प्राप्त गर्न सकिन्छ। विभिन्न संरचनात्मक गुणहरू भएको MA, अर्थात् Al2O3)-1, Al2O3)-2 र al2o3 र राम्रो थर्मल स्थिरता छ। सर्फ्याक्टेन्टको थपले PB को अन्तर्निहित क्रिस्टल संरचना परिवर्तन गर्दैन, तर कणहरूको स्ट्याकिङ मोड परिवर्तन गर्दछ। थप रूपमा, Al2O3-3 को गठन जैविक विलायक PEG द्वारा स्थिर न्यानोपार्टिकल्सको आसंजन वा PEG वरिपरि एकत्रीकरण द्वारा बनाइन्छ। यद्यपि, Al2O3-1 को छिद्र आकार वितरण धेरै साँघुरो छ। यसको अतिरिक्त, प्यालेडियम-आधारित उत्प्रेरकहरू सिंथेटिक MA लाई वाहकको रूपमा तयार पारिएको थियो। मिथेन दहन प्रतिक्रियामा, Al2O3-3 द्वारा समर्थित उत्प्रेरकले राम्रो उत्प्रेरक प्रदर्शन देखायो।

पहिलो पटक, तुलनात्मक रूपमा साँघुरो पोर साइज वितरण भएको MA सस्तो र एल्युमिनियम-समृद्ध एल्युमिनियम कालो स्ल्याग ABD प्रयोग गरेर तयार गरिएको थियो। उत्पादन प्रक्रियामा कम तापक्रम र सामान्य चापमा निकासी प्रक्रिया समावेश छ। निकासी प्रक्रियामा छोडिएका ठोस कणहरूले वातावरणलाई प्रदूषित गर्दैनन्, र कम जोखिममा थुपार्न सकिन्छ वा कंक्रीट प्रयोगमा फिलर वा एग्रीगेटको रूपमा पुन: प्रयोग गर्न सकिन्छ। संश्लेषित MA को विशिष्ट सतह क्षेत्रफल १२३~१६२m२/g छ, पोर साइज वितरण साँघुरो छ, शिखर त्रिज्या ५.३nm छ, र पोरोसिटी ०.३७ cm३/g छ। सामग्री न्यानो-आकारको छ र क्रिस्टल आकार लगभग ११nm छ। ठोस-अवस्था संश्लेषण MA संश्लेषण गर्ने नयाँ प्रक्रिया हो, जुन क्लिनिकल प्रयोगको लागि रेडियोकेमिकल शोषक उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। एल्युमिनियम क्लोराइड, अमोनियम कार्बोनेट र ग्लुकोज कच्चा पदार्थहरू १: १.५: १.५ को मोलर अनुपातमा मिसाइन्छ, र MA लाई नयाँ ठोस-अवस्था मेकानोकेमिकल प्रतिक्रियाद्वारा संश्लेषित गरिन्छ। थर्मल ब्याट्री उपकरणमा १३१I केन्द्रित गरेर, एकाग्रता पछि १३१I को कुल उपज ९०% हुन्छ, र प्राप्त १३१I[NaI] घोलमा उच्च रेडियोधर्मी सांद्रता (१.७TBq/mL) हुन्छ, जसले गर्दा थाइराइड क्यान्सर उपचारको लागि ठूलो मात्रा १३१I[NaI] क्याप्सुलको प्रयोग महसुस हुन्छ।

संक्षेपमा भन्नुपर्दा, भविष्यमा, बहु-स्तरीय क्रमबद्ध छिद्र संरचनाहरू निर्माण गर्न, सामग्रीहरूको संरचना, आकारविज्ञान र सतह रासायनिक गुणहरूलाई प्रभावकारी रूपमा समायोजन गर्न, र ठूलो सतह क्षेत्र र क्रमबद्ध वर्महोल MA उत्पन्न गर्न साना आणविक टेम्प्लेटहरू पनि विकास गर्न सकिन्छ। सस्तो टेम्प्लेटहरू र एल्युमिनियम स्रोतहरू अन्वेषण गर्नुहोस्, संश्लेषण प्रक्रियालाई अनुकूलन गर्नुहोस्, संश्लेषण संयन्त्र स्पष्ट गर्नुहोस् र प्रक्रियालाई मार्गदर्शन गर्नुहोस्।

२ एमएको परिमार्जन विधि

MA क्यारियरमा सक्रिय घटकहरूलाई समान रूपमा वितरण गर्ने विधिहरूमा गर्भाधान, इन-सिटु सिन्थे-सिस, अवक्षेपण, आयन विनिमय, मेकानिकल मिश्रण र पग्लने समावेश छन्, जसमध्ये पहिलो दुई सबैभन्दा बढी प्रयोग गरिन्छ।

२.१ इन-सीटु संश्लेषण विधि

कार्यात्मक परिमार्जनमा प्रयोग हुने समूहहरू सामग्रीको कंकाल संरचनालाई परिमार्जन र स्थिर गर्न र उत्प्रेरक कार्यसम्पादन सुधार गर्न MA तयार गर्ने प्रक्रियामा थपिन्छन्। यो प्रक्रिया चित्र २ मा देखाइएको छ। लिउ एट अल। टेम्प्लेटको रूपमा P123 सँग संश्लेषित Ni/Mo-Al2O3in situ। Ni र Mo दुवैलाई MA को मेसोपोरस संरचनालाई नष्ट नगरी क्रमबद्ध MA च्यानलहरूमा छरिएको थियो, र उत्प्रेरक कार्यसम्पादन स्पष्ट रूपमा सुधार भएको थियो। γ-Al2O3 को तुलनामा संश्लेषित गामा-al2o3 सब्सट्रेटमा इन-सिटु वृद्धि विधि अपनाउँदै, MnO2-Al2O3 मा ठूलो BET विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र मात्रा छ, र साँघुरो छिद्र आकार वितरणको साथ द्विमोडल मेसोपोरस संरचना छ। MnO2-Al2O3 मा F- को लागि छिटो सोखना दर र उच्च दक्षता छ, र यसको फराकिलो pH अनुप्रयोग दायरा (pH=4~10) छ, जुन व्यावहारिक औद्योगिक अनुप्रयोग अवस्थाहरूको लागि उपयुक्त छ। MnO2-Al2O3 को रिसाइक्लिंग कार्यसम्पादन γ-Al2O भन्दा राम्रो छ। संरचनात्मक स्थिरतालाई अझ अनुकूलित गर्न आवश्यक छ। संक्षेपमा भन्नुपर्दा, इन-सिटु संश्लेषणद्वारा प्राप्त MA परिमार्जित सामग्रीहरूमा राम्रो संरचनात्मक क्रम, समूहहरू र एल्युमिना वाहकहरू बीच बलियो अन्तरक्रिया, कडा संयोजन, ठूलो सामग्री भार, र उत्प्रेरक प्रतिक्रिया प्रक्रियामा सक्रिय घटकहरूको बहावको कारण बनाउन सजिलो छैन, र उत्प्रेरक कार्यसम्पादन उल्लेखनीय रूपमा सुधार भएको छ।

चित्र २ इन-सिटु संश्लेषण द्वारा कार्यात्मक MA को तयारी

२.२ गर्भाधान विधि

तयार पारिएको MA लाई परिमार्जित समूहमा डुबाउने, र उपचार पछि परिमार्जित MA सामग्री प्राप्त गर्ने, ताकि उत्प्रेरक, सोषण र यस्तै अन्य प्रभावहरू महसुस गर्न सकियोस्। Cai et al. ले P123 बाट सोल-जेल विधिद्वारा MA तयार गरे, र बलियो सोषण प्रदर्शनको साथ एमिनो परिमार्जित MA सामग्री प्राप्त गर्न यसलाई इथेनॉल र टेट्राइथिलिनपेन्टामाइन घोलमा भिजाएर राखे। थप रूपमा, Belkacemi et al. ले ZnCl2 घोलमा उही प्रक्रियाद्वारा डुबाएर अर्डर गरिएको जिंक डोप गरिएको परिमार्जित MA सामग्रीहरू प्राप्त गरे। विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र मात्रा क्रमशः 394m2/g र 0.55 cm3/g हो। इन-सिटु संश्लेषण विधिको तुलनामा, गर्भाधान विधिमा राम्रो तत्व फैलावट, स्थिर मेसोपोरस संरचना र राम्रो सोषण प्रदर्शन छ, तर सक्रिय घटकहरू र एल्युमिना वाहकहरू बीचको अन्तरक्रिया बल कमजोर छ, र उत्प्रेरक गतिविधि बाह्य कारकहरू द्वारा सजिलै हस्तक्षेप गरिन्छ।

३ कार्यात्मक प्रगति

विशेष गुणहरू भएको दुर्लभ पृथ्वी MA को संश्लेषण भविष्यमा विकास प्रवृत्ति हो। हाल, धेरै संश्लेषण विधिहरू छन्। प्रक्रिया प्यारामिटरहरूले MA को कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ। MA को विशिष्ट सतह क्षेत्र, छिद्रको मात्रा र छिद्र व्यास टेम्प्लेट प्रकार र एल्युमिनियम पूर्ववर्ती संरचना द्वारा समायोजन गर्न सकिन्छ। क्याल्सिनेशन तापमान र पोलिमर टेम्प्लेट सांद्रताले MA को विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्रको मात्रालाई असर गर्छ। सुजुकी र यामाउचीले पत्ता लगाए कि क्याल्सिनेशन तापमान 500℃ बाट 900℃ सम्म बढाइएको थियो। एपर्चर बढाउन सकिन्छ र सतह क्षेत्र घटाउन सकिन्छ। थप रूपमा, दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जन उपचारले उत्प्रेरक प्रक्रियामा MA सामग्रीहरूको गतिविधि, सतह थर्मल स्थिरता, संरचनात्मक स्थिरता र सतह अम्लतामा सुधार गर्दछ, र MA कार्यात्मककरणको विकासलाई पूरा गर्दछ।

३.१ डिफ्लोरिनेसन सोसाउने

चीनमा पिउने पानीमा फ्लोरिनको मात्रा गम्भीर रूपमा हानिकारक छ। यसका साथै, औद्योगिक जिंक सल्फेट घोलमा फ्लोरिनको मात्रा बढ्दा इलेक्ट्रोड प्लेटको क्षय, काम गर्ने वातावरण बिग्रने, विद्युतीय जिंकको गुणस्तरमा गिरावट र एसिड बनाउने प्रणाली र तरल पदार्थयुक्त ओछ्यानको भट्टी रोस्टिङ फ्लू ग्यासको इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रियामा पुनर्नवीनीकरण गरिएको पानीको मात्रामा कमी आउनेछ। हाल, भिजेको डिफ्लोरिनेसनको सामान्य विधिहरूमध्ये सोखन विधि सबैभन्दा आकर्षक छ। यद्यपि, केही कमजोरीहरू छन्, जस्तै कमजोर सोखन क्षमता, साँघुरो उपलब्ध pH दायरा, माध्यमिक प्रदूषण र यस्तै। सक्रिय कार्बन, अमोर्फस एल्युमिना, सक्रिय एल्युमिना र अन्य शोषकहरू पानीको डिफ्लोरिनेसनको लागि प्रयोग गरिएको छ, तर शोषकहरूको लागत उच्च छ, र तटस्थ घोल वा उच्च सांद्रतामा F- को सोखन क्षमता कम छ। सक्रिय एल्युमिना फ्लोराइड हटाउनको लागि सबैभन्दा व्यापक रूपमा अध्ययन गरिएको सोखन भएको छ किनभने यसको तटस्थ pH मानमा फ्लोराइडको उच्च आत्मीयता र चयनात्मकता छ, तर यो फ्लोराइडको कमजोर सोखन क्षमताले सीमित छ, र pH<6 मा मात्र यसले राम्रो फ्लोराइड सोखन प्रदर्शन गर्न सक्छ। MA ले यसको ठूलो विशिष्ट सतह क्षेत्र, अद्वितीय पोर आकार प्रभाव, एसिड-बेस प्रदर्शन, थर्मल र मेकानिकल स्थिरताका कारण वातावरणीय प्रदूषण नियन्त्रणमा व्यापक ध्यान आकर्षित गरेको छ। कुन्डु एट अलले 62.5 mg/g को अधिकतम फ्लोरिन सोखन क्षमताको साथ MA तयार गरे। MA को फ्लोरिन सोखन क्षमता यसको संरचनात्मक विशेषताहरू, जस्तै विशिष्ट सतह क्षेत्र, सतह कार्यात्मक समूहहरू, पोर आकार र कुल पोर आकारबाट धेरै प्रभावित छ। MA को संरचना र प्रदर्शनको समायोजन यसको सोखन प्रदर्शन सुधार गर्ने एक महत्त्वपूर्ण तरिका हो।

La को कडा एसिड र फ्लोरिनको कडा आधारभूतताको कारणले गर्दा, La र फ्लोरिन आयनहरू बीच बलियो आत्मीयता छ। हालका वर्षहरूमा, केही अध्ययनहरूले पत्ता लगाएका छन् कि परिमार्जकको रूपमा La ले फ्लोराइडको सोखन क्षमता सुधार गर्न सक्छ। यद्यपि, दुर्लभ पृथ्वी शोषकहरूको कम संरचनात्मक स्थिरताको कारण, धेरै दुर्लभ पृथ्वीहरू घोलमा चुहिन्छन्, जसले गर्दा माध्यमिक पानी प्रदूषण र मानव स्वास्थ्यलाई हानि हुन्छ। अर्कोतर्फ, पानीको वातावरणमा एल्युमिनियमको उच्च सांद्रता मानव स्वास्थ्यको लागि विषहरू मध्ये एक हो। त्यसकारण, फ्लोरिन हटाउने प्रक्रियामा राम्रो स्थिरता र अन्य तत्वहरूको कुनै चुहिन वा कम चुहिन नभएको एक प्रकारको मिश्रित सोखन तयार गर्न आवश्यक छ। La र Ce द्वारा परिमार्जित MA गर्भाधान विधि (La/MA र Ce/MA) द्वारा तयार गरिएको थियो। दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरू पहिलो पटक MA सतहमा सफलतापूर्वक लोड गरियो, जसको उच्च डिफ्लोरिनेसन प्रदर्शन थियो। फ्लोरिन हटाउने मुख्य संयन्त्रहरू इलेक्ट्रोस्टेटिक सोखना र रासायनिक सोखना हुन्, सतहको सकारात्मक चार्जको इलेक्ट्रोन आकर्षण र लिगान्ड विनिमय प्रतिक्रिया सतह हाइड्रोक्सिलसँग मिल्छ, सोखना सतहमा हाइड्रोक्सिल कार्यात्मक समूहले F- सँग हाइड्रोजन बन्धन उत्पन्न गर्दछ, La र Ce को परिमार्जनले फ्लोरिनको सोखना क्षमतामा सुधार गर्दछ, La/MA मा थप हाइड्रोक्सिल सोखना साइटहरू हुन्छन्, र F को सोखना क्षमता La/MA>Ce/MA>MA को क्रममा हुन्छ। प्रारम्भिक सांद्रतामा वृद्धिसँगै, फ्लोरिनको सोखना क्षमता बढ्छ। pH 5~9 हुँदा सोखना प्रभाव उत्तम हुन्छ, र फ्लोरिनको सोखना प्रक्रिया Langmuir आइसोथर्मल सोखना मोडेलसँग मेल खान्छ। थप रूपमा, एल्युमिनामा सल्फेट आयनहरूको अशुद्धताले पनि नमूनाहरूको गुणस्तरलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्न सक्छ। दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित एल्युमिनामा सम्बन्धित अनुसन्धान गरिएको भए तापनि, धेरैजसो अनुसन्धान सोख्ने प्रक्रियामा केन्द्रित छ, जुन औद्योगिक रूपमा प्रयोग गर्न गाह्रो छ। भविष्यमा, हामी जिंक सल्फेट घोलमा फ्लोरिन कम्प्लेक्सको पृथक्करण संयन्त्र र फ्लोरिन आयनहरूको माइग्रेसन विशेषताहरूको अध्ययन गर्न सक्छौं, जिंक हाइड्रोमेटालर्जी प्रणालीमा जिंक सल्फेट घोलको डिफ्लोरिनेसनको लागि कुशल, कम लागत र नवीकरणीय फ्लोरिन आयन सोख्ने प्राप्त गर्न सक्छौं, र दुर्लभ पृथ्वी एमए न्यानो सोख्नेमा आधारित उच्च फ्लोरिन घोलको उपचारको लागि प्रक्रिया नियन्त्रण मोडेल स्थापना गर्न सक्छौं।

३.२ उत्प्रेरक

३.२.१ मिथेनको सुख्खा सुधार

दुर्लभ पृथ्वीले छिद्रपूर्ण पदार्थहरूको अम्लता (आधारभूतता) समायोजन गर्न, अक्सिजन रिक्तता बढाउन, र एकसमान फैलावट, न्यानोमिटर स्केल र स्थिरताका साथ उत्प्रेरकहरूलाई संश्लेषित गर्न सक्छ। यो प्रायः CO2 को मिथेनेशनलाई उत्प्रेरित गर्न नोबल धातुहरू र ट्रान्जिसन धातुहरूलाई समर्थन गर्न प्रयोग गरिन्छ। हाल, दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित मेसोपोरस सामग्रीहरू मिथेन ड्राई रिफर्मिङ (MDR), VOCs को फोटोक्याटलिटिक डिग्रेडेसन र टेल ग्यास शुद्धीकरण तर्फ विकास भइरहेका छन्। नोबल धातुहरू (जस्तै Pd, Ru, Rh, आदि) र अन्य संक्रमण धातुहरू (जस्तै Co, Fe, आदि) सँग तुलना गर्दा, Ni/Al2O3 उत्प्रेरक यसको उच्च उत्प्रेरक गतिविधि र चयनशीलता, उच्च स्थिरता र मिथेनको लागि कम लागतको लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यद्यपि, Ni/Al2O3 को सतहमा Ni न्यानोपार्टिकल्सको सिन्टरिङ र कार्बन निक्षेपणले उत्प्रेरकको द्रुत निष्क्रियता निम्त्याउँछ। त्यसकारण, उत्प्रेरक गतिविधि, स्थिरता र जलन प्रतिरोध सुधार गर्न एक्सेलेरेन्ट थप्न, उत्प्रेरक वाहक परिमार्जन गर्न र तयारी मार्ग सुधार गर्न आवश्यक छ। सामान्यतया, दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूलाई विषम उत्प्रेरकहरूमा संरचनात्मक र इलेक्ट्रोनिक प्रवर्द्धकको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, र CeO2 ले Ni को फैलावट सुधार गर्दछ र बलियो धातु समर्थन अन्तरक्रिया मार्फत धातु Ni को गुणहरू परिवर्तन गर्दछ।

MA व्यापक रूपमा धातुहरूको फैलावट बढाउन र सक्रिय धातुहरूको समूहीकरण रोक्नको लागि संयम प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छ। उच्च अक्सिजन भण्डारण क्षमता भएको La2O3 ले रूपान्तरण प्रक्रियामा कार्बन प्रतिरोध बढाउँछ, र La2O3 ले मेसोपोरस एल्युमिनामा Co को फैलावटलाई बढावा दिन्छ, जसमा उच्च सुधार गतिविधि र लचिलोपन हुन्छ। La2O3 प्रवर्द्धकले Co/MA उत्प्रेरकको MDR गतिविधि बढाउँछ, र Co3O4 र CoAl2O4 चरणहरू उत्प्रेरक सतहमा बन्छन्। यद्यपि, अत्यधिक फैलिएको La2O3 मा 8nm~10nm को सानो दाना हुन्छ। MDR प्रक्रियामा, La2O3 र CO2 बीचको इन-सिटु अन्तरक्रियाले La2O2CO3mesophase बनायो, जसले उत्प्रेरक सतहमा CxHy को प्रभावकारी उन्मूलनलाई प्रेरित गर्‍यो। La2O3 ले उच्च इलेक्ट्रोन घनत्व प्रदान गरेर र 10% Co/MA मा अक्सिजन रिक्तता बढाएर हाइड्रोजन घटाउन प्रवर्द्धन गर्दछ। La2O3 को थपले CH4 खपतको स्पष्ट सक्रियता ऊर्जा घटाउँछ। त्यसकारण, CH4 को रूपान्तरण दर १०७३K K मा बढेर ९३.७% पुग्यो। La2O3 को थपले उत्प्रेरक गतिविधिमा सुधार ल्यायो, H2 को कमीलाई बढावा दियो, Co0 सक्रिय साइटहरूको संख्या बढ्यो, कम जम्मा भएको कार्बन उत्पादन भयो र अक्सिजन रिक्तता ७३.३% पुग्यो।

Li Xiaofeng मा समान मात्रा गर्भाधान विधिद्वारा Ni/Al2O3 उत्प्रेरकमा Ce र Pr लाई समर्थन गरिएको थियो। Ce र Pr थपेपछि, H2 मा चयनात्मकता बढ्यो र CO मा चयनात्मकता घट्यो। Pr द्वारा परिमार्जित MDR मा उत्कृष्ट उत्प्रेरक क्षमता थियो, र H2 मा चयनात्मकता 64.5% बाट 75.6% मा बढ्यो, जबकि CO मा चयनात्मकता 31.4% बाट घट्यो। Peng Shujing et al. sol-gel विधि प्रयोग गरियो, Ce-परिमार्जित MA लाई एल्युमिनियम आइसोप्रोपोक्साइड, आइसोप्रोपानोल विलायक र सेरियम नाइट्रेट हेक्साहाइड्रेटले तयार पारिएको थियो। उत्पादनको विशिष्ट सतह क्षेत्र थोरै बढाइएको थियो। Ce को थपले MA सतहमा रड-जस्तो न्यानोपार्टिकल्सको एकत्रीकरण घट्यो। γ- Al2O3 को सतहमा केही हाइड्रोक्सिल समूहहरू मूल रूपमा Ce यौगिकहरूले ढाकिएका थिए। MA को थर्मल स्थिरतामा सुधार भयो, र १० घण्टासम्म १०००℃ मा क्याल्सिनेशन पछि कुनै क्रिस्टल चरण रूपान्तरण भएन। वाङ बाओवेई एट अलले सह-अवक्षेपण विधिद्वारा MA सामग्री CeO2-Al2O4 तयार गरे। घन साना अन्नहरू सहित CeO2 एल्युमिनामा समान रूपमा छरिएको थियो। CeO2-Al2O4 मा Co र Mo लाई समर्थन गरेपछि, एल्युमिना र सक्रिय घटक Co र Mo बीचको अन्तरक्रियालाई CEO2 द्वारा प्रभावकारी रूपमा रोकिएको थियो।

दुर्लभ पृथ्वी प्रवर्द्धकहरू (La, Ce, y र Sm) MDR को लागि Co/MA उत्प्रेरकसँग संयुक्त छन्, र प्रक्रिया चित्र ३ मा देखाइएको छ। दुर्लभ पृथ्वी प्रवर्द्धकहरूले MA वाहकमा Co को फैलावट सुधार गर्न सक्छन् र सह कणहरूको समूहलाई रोक्छन्। कणको आकार जति सानो हुन्छ, Co-MA अन्तरक्रिया त्यति नै बलियो हुन्छ, YCo/MA उत्प्रेरकमा उत्प्रेरक र सिंटरिङ क्षमता त्यति नै बलियो हुन्छ, र MDR गतिविधि र कार्बन निक्षेपणमा धेरै प्रवर्द्धकहरूको सकारात्मक प्रभाव हुन्छ। चित्र ४ १०२३K मा MDR उपचार पछि HRTEM iMAge हो, Co2: ch4: N2 = १ ∶ १ ∶ ३.१ ८ घण्टाको लागि। Co कणहरू कालो धब्बाको रूपमा अवस्थित हुन्छन्, जबकि MA वाहकहरू खैरो रंगको रूपमा अवस्थित हुन्छन्, जुन इलेक्ट्रोन घनत्वको भिन्नतामा निर्भर गर्दछ। १०%Co/MA (चित्र ४b) भएको HRTEM छविमा, ma वाहकहरूमा Co धातु कणहरूको समूह अवलोकन गरिएको छ। दुर्लभ पृथ्वी प्रवर्द्धकको थपले Co कणहरूलाई ११.०nm~१२.५nm मा घटाउँछ। YCo/MA मा बलियो Co-MA अन्तरक्रिया छ, र यसको सिन्टरिङ प्रदर्शन अन्य उत्प्रेरकहरू भन्दा राम्रो छ। थप रूपमा, चित्र ४b देखि ४f मा देखाइए अनुसार, उत्प्रेरकहरूमा खोक्रो कार्बन न्यानोवायरहरू (CNF) उत्पादन गरिन्छ, जसले ग्यास प्रवाहसँग सम्पर्कमा रहन्छ र उत्प्रेरकलाई निष्क्रिय हुनबाट रोक्छ।

चित्र ३: Co/MA उत्प्रेरकको भौतिक तथा रासायनिक गुण र MDR उत्प्रेरक कार्यसम्पादनमा दुर्लभ पृथ्वी थपको प्रभाव

३.२.२ डिअक्सिडेशन उत्प्रेरक

Fe2O3/Meso-CeAl, एक Ce-डोपेड Fe-आधारित डिअक्सिडेशन उत्प्रेरक, CO2 लाई नरम अक्सिडेन्टको रूपमा 1- ब्युटिनको अक्सिडेटिभ डिहाइड्रोजनेशन द्वारा तयार गरिएको थियो, र 1,3- ब्युटाडियन (BD) को संश्लेषणमा प्रयोग गरिएको थियो। Ce एल्युमिना म्याट्रिक्समा अत्यधिक फैलिएको थियो, र Fe2O3/meso अत्यधिक फैलिएको थियोFe2O3/Meso-CeAl-100 उत्प्रेरकमा अत्यधिक फैलिएको फलाम प्रजाति र राम्रो संरचनात्मक गुणहरू मात्र छैनन्, तर राम्रो अक्सिजन भण्डारण क्षमता पनि छ, त्यसैले यसमा CO2 को राम्रो सोखना र सक्रियता क्षमता छ। चित्र 5 मा देखाइए अनुसार, TEM छविहरूले देखाउँछन् कि Fe2O3/Meso-CeAl-100 नियमित छ यसले देखाउँछ कि MesoCeAl-100 को कीरा जस्तो च्यानल संरचना ढीलो र छिद्रपूर्ण छ, जुन सक्रिय सामग्रीहरूको फैलावटको लागि लाभदायक छ, जबकि अत्यधिक फैलिएको Ce सफलतापूर्वक एल्युमिना म्याट्रिक्समा डोप गरिएको छ। मोटर सवारी साधनको अति-कम उत्सर्जन मापदण्ड पूरा गर्ने नोबल धातु उत्प्रेरक कोटिंग सामग्रीले छिद्र संरचना, राम्रो हाइड्रोथर्मल स्थिरता र ठूलो अक्सिजन भण्डारण क्षमता विकास गरेको छ।

३.२.३ सवारी साधनहरूको लागि उत्प्रेरक

Pd-Rh ले अटोमोटिभ उत्प्रेरक कोटिंग सामग्री प्राप्त गर्न क्वाटरनरी एल्युमिनियम-आधारित दुर्लभ पृथ्वी कम्प्लेक्स AlCeZrTiOx र AlLaZrTiOx लाई समर्थन गर्‍यो। मेसोपोरस एल्युमिनियम-आधारित दुर्लभ पृथ्वी कम्प्लेक्स Pd-Rh/ALC लाई राम्रो टिकाउपनको साथ CNG सवारी साधन निकास शुद्धीकरण उत्प्रेरकको रूपमा सफलतापूर्वक प्रयोग गर्न सकिन्छ, र CNG सवारी साधन निकास ग्यासको मुख्य घटक CH4 को रूपान्तरण दक्षता 97.8% सम्म उच्च छ। स्व-एसेम्बली महसुस गर्न त्यो दुर्लभ पृथ्वी ma कम्पोजिट सामग्री तयार गर्न हाइड्रोथर्मल एक-चरण विधि अपनाउनुहोस्, मेटास्टेबल अवस्था र उच्च एकत्रीकरणको साथ अर्डर गरिएका मेसोपोरस पूर्ववर्तीहरू संश्लेषित गरियो, र RE-Al को संश्लेषण "कम्पाउन्ड ग्रोथ युनिट" को मोडेल अनुरूप भयो, यसरी अटोमोबाइल निकास पोस्ट-माउन्ट गरिएको तीन-तर्फी उत्प्रेरक कन्भर्टरको शुद्धीकरण महसुस भयो।

चित्र 4 मा (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) र SmCo/MA(f) को HRTEM छविहरू

चित्र ५ Fe2O3/Meso-CeAl-100 को TEM छवि (A) र EDS तत्व रेखाचित्र (b,c)

३.३ चमकदार प्रदर्शन

दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूका इलेक्ट्रोनहरू विभिन्न ऊर्जा स्तरहरू बीच संक्रमण गर्न र प्रकाश उत्सर्जन गर्न सजिलै उत्साहित हुन्छन्। दुर्लभ पृथ्वी आयनहरू प्रायः प्रकाशमय सामग्रीहरू तयार गर्न सक्रियकर्ताको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। दुर्लभ पृथ्वी आयनहरूलाई कोप्रिसिपिटेशन विधि र आयन विनिमय विधिद्वारा एल्युमिनियम फस्फेट खोक्रो माइक्रोस्फियरहरूको सतहमा लोड गर्न सकिन्छ, र प्रकाशमय सामग्रीहरू AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) तयार गर्न सकिन्छ। प्रकाशमय तरंगदैर्ध्य पराबैंगनी क्षेत्रमा नजिक छ। MA यसको जडत्व, कम डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक र कम चालकताका कारण पातलो फिल्महरूमा बनाइन्छ, जसले यसलाई विद्युतीय र अप्टिकल उपकरणहरू, पातलो फिल्महरू, अवरोधहरू, सेन्सरहरू, आदिमा लागू गर्दछ। यो प्रतिक्रिया एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टलहरू, ऊर्जा उत्पादन र प्रतिबिम्ब विरोधी कोटिंगहरू संवेदन गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। यी उपकरणहरू निश्चित अप्टिकल मार्ग लम्बाइ भएका स्ट्याक्ड फिल्महरू हुन्, त्यसैले अपवर्तक सूचकांक र मोटाई नियन्त्रण गर्न आवश्यक छ। हाल, उच्च अपवर्तक सूचकांक भएको टाइटेनियम डाइअक्साइड र जिरकोनियम अक्साइड र कम अपवर्तक सूचकांक भएको सिलिकन डाइअक्साइड प्रायः यस्ता उपकरणहरू डिजाइन र निर्माण गर्न प्रयोग गरिन्छ। विभिन्न सतह रासायनिक गुणहरू भएका सामग्रीहरूको उपलब्धता दायरा विस्तार गरिएको छ, जसले गर्दा उन्नत फोटोन सेन्सरहरू डिजाइन गर्न सम्भव हुन्छ। अप्टिकल उपकरणहरूको डिजाइनमा एमए र अक्सिहाइड्रोक्साइड फिल्महरूको परिचयले ठूलो सम्भावना देखाउँछ किनभने अपवर्तक सूचकांक सिलिकन डाइअक्साइड जस्तै छ। तर रासायनिक गुणहरू फरक छन्।

३.४ थर्मल स्थिरता

तापक्रम बढ्दै जाँदा, सिन्टरिङले MA उत्प्रेरकको प्रयोग प्रभावलाई गम्भीर रूपमा असर गर्छ, र विशिष्ट सतह क्षेत्र घट्छ र γ-Al2O3in क्रिस्टलीय चरण δ र θ देखि χ चरणहरूमा रूपान्तरण हुन्छ। दुर्लभ पृथ्वी सामग्रीहरूमा राम्रो रासायनिक स्थिरता र थर्मल स्थिरता, उच्च अनुकूलन क्षमता, र सजिलै उपलब्ध र सस्तो कच्चा पदार्थहरू हुन्छन्। दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको थपले थर्मल स्थिरता, उच्च तापक्रम अक्सिडेशन प्रतिरोध र वाहकको मेकानिकल गुणहरू सुधार गर्न सक्छ, र वाहकको सतह अम्लता समायोजन गर्न सक्छ।La र Ce सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने र अध्ययन गरिएका परिमार्जन तत्वहरू हुन्। लु वेइगुआङ र अरूले पत्ता लगाए कि दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको थपले एल्युमिना कणहरूको थोक प्रसारलाई प्रभावकारी रूपमा रोक्यो, La र Ce ले एल्युमिनाको सतहमा हाइड्रोक्सिल समूहहरूलाई सुरक्षित गर्यो, सिन्टरिङ र चरण रूपान्तरणलाई रोक्यो, र मेसोपोरस संरचनामा उच्च तापक्रमको क्षति कम गर्यो। तयार गरिएको एल्युमिनामा अझै पनि उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र र छिद्र मात्रा छ। यद्यपि, धेरै वा धेरै कम दुर्लभ पृथ्वी तत्वले एल्युमिनाको थर्मल स्थिरता कम गर्नेछ। ली यान्किउ एट अल। γ-Al2O3 मा ५% La2O3 थपियो, जसले थर्मल स्थिरतामा सुधार ल्यायो र एल्युमिना वाहकको छिद्र मात्रा र विशिष्ट सतह क्षेत्र बढायो। चित्र ६ बाट देख्न सकिन्छ, γ-Al2O3 मा La2O3 थपियो, दुर्लभ पृथ्वी कम्पोजिट वाहकको थर्मल स्थिरतामा सुधार।

La बाट MA सम्म न्यानो-फाइब्रस कणहरूको डोपिङ गर्ने प्रक्रियामा, ताप उपचार तापक्रम बढ्दा MA-La को BET सतह क्षेत्रफल र छिद्रको मात्रा MA भन्दा बढी हुन्छ, र La सँग डोपिङले उच्च तापक्रममा सिन्टरिङमा स्पष्ट रूपमा रिटार्डिङ प्रभाव पार्छ। चित्र ७ मा देखाइएझैं, तापक्रम बढ्दै जाँदा, La ले अन्नको वृद्धि र चरण रूपान्तरणको प्रतिक्रियालाई रोक्छ, जबकि चित्र ७a र ७c ले न्यानो-फाइब्रस कणहरूको संचय देखाउँछ। चित्र ७b मा, १२००℃ मा क्याल्सिनेशनद्वारा उत्पादित ठूला कणहरूको व्यास लगभग १००nm छ। यसले MA को महत्त्वपूर्ण सिन्टरिङलाई चिन्ह लगाउँछ। थप रूपमा, MA-१२०० को तुलनामा, MA-La-१२०० गर्मी उपचार पछि जम्मा हुँदैन। La थपिएसँगै, न्यानो-फाइबर कणहरूमा राम्रो सिन्टरिङ क्षमता हुन्छ। उच्च क्याल्सिनेशन तापक्रममा पनि, डोपेड La अझै पनि MA सतहमा अत्यधिक फैलिएको छ। La परिमार्जित MA लाई C3H8 अक्सिडेशन प्रतिक्रियामा Pd उत्प्रेरकको वाहकको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।

चित्र ६ दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू सहित र बिना सिन्टरिङ एल्युमिनाको संरचना मोडेल

चित्र 7 MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) र MA-La-1200(d) को TEM छविहरू

४ निष्कर्ष

दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित एमए सामग्रीहरूको तयारी र कार्यात्मक प्रयोगको प्रगति प्रस्तुत गरिएको छ। दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित एमए व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। उत्प्रेरक अनुप्रयोग, थर्मल स्थिरता र सोखनामा धेरै अनुसन्धान गरिएको भए तापनि धेरै सामग्रीहरूको लागत उच्च, डोपिङ मात्रा कम, क्रम कमजोर र औद्योगिकीकरण गर्न गाह्रो छ। भविष्यमा निम्न कामहरू गर्न आवश्यक छ: दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित एमएको संरचना र संरचनालाई अनुकूलन गर्नुहोस्, उपयुक्त प्रक्रिया चयन गर्नुहोस्, कार्यात्मक विकास पूरा गर्नुहोस्; लागत घटाउन र औद्योगिक उत्पादन महसुस गर्न कार्यात्मक प्रक्रियामा आधारित प्रक्रिया नियन्त्रण मोडेल स्थापना गर्नुहोस्; चीनको दुर्लभ पृथ्वी स्रोतहरूको फाइदालाई अधिकतम बनाउन, हामीले दुर्लभ पृथ्वी एमए परिमार्जनको संयन्त्रको अन्वेषण गर्नुपर्छ, दुर्लभ पृथ्वी परिमार्जित एमए तयार गर्ने सिद्धान्त र प्रक्रियामा सुधार गर्नुपर्छ।

कोष परियोजना: शान्सी विज्ञान र प्रविधि समग्र नवप्रवर्तन परियोजना (२०११KTDZ०१-०४-०१); शान्सी प्रान्त २०१९ विशेष वैज्ञानिक अनुसन्धान परियोजना (१९JK०४९०); २०२० विशेष वैज्ञानिक अनुसन्धान परियोजना हुआकिङ कलेज, शी 'आन विश्वविद्यालय वास्तुकला र प्रविधि (२०KY०२)

स्रोत: दुर्लभ पृथ्वी