Inter oxida non silicea, alumina bonas proprietates mechanicas, resistentiam altae temperaturae et resistentiam corrosionis habet, dum alumina mesoporosa (MA) magnitudinem pororum adaptabilem, aream superficialem specificam magnam, volumen pororum magnum et sumptum productionis humilem habet, quae late in catalysi, liberatione medicamentorum moderata, adsorptione et aliis campis, ut fissura, hydrofissura et hydrodesulfuratione materiarum crudarum petrolei, adhibetur. Alumina microporosa in industria vulgo adhibetur, sed directe actionem aluminae, vitam utilem et selectivitatem catalysatoris afficit. Exempli gratia, in processu purificationis exhaustorum autocinetorum, polluentes ex additivis olei machinae depositae coke formabunt, quod ad obstructionem pororum catalysatoris ducet, ita actionem catalysatoris minuens. Tensioactivum ad structuram vectoris aluminae ad formandum MA adaptandam adhiberi potest. Eius actionem catalyticam emendare.
MA vim coercentem habet, et metalla activa post calcinationem altae temperaturae deactivantur. Praeterea, post calcinationem altae temperaturae, structura mesoporosa collabitur, sceleton MA in statu amorpho est, et aciditas superficialis requisitis suis in campo functionalizationis satisfacere non potest. Tractatio modificationis saepe necessaria est ad activitatem catalyticam, stabilitatem structurae mesoporosae, stabilitatem thermalem superficialem et aciditatem superficialem materiarum MA emendandam. Inter greges modificationis communes sunt heteroatoma metallorum (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, etc.) et oxida metallorum (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, etc.) quae in superficie MA imposita sunt vel in sceleton addita sunt.
Configuratio electronica peculiaris elementorum terrarum rararum efficit ut composita eius proprietates opticas, electricas et magneticas speciales habeant, et in materiis catalyticis, materiis photoelectricis, materiis adsorptionis et materiis magneticis adhibentur. Materiae mesoporosae terris raris modificatae proprietates acidorum (alcalinorum) temperare, vacationem oxygenii augere, et catalysatores nanocrystallinos metallicos cum dispersione uniformi et scala nanometrica stabili synthesizare possunt. Materiae porosae et terrae rarae idoneae dispersionem superficialem nanocrystallorum metallicorum et stabilitatem atque resistentiam depositionis carbonis catalysatorum emendare possunt. In hoc articulo, modificatio et functionalizatio terrarum rararum elementorum terrarum rararum introducentur ad efficaciam catalyticam, stabilitatem thermalem, capacitatem accumulationis oxygenii, aream superficialem specificam et structuram pororum emendandam.
1 Praeparatio MA
1.1 Praeparatio vectoris aluminae
Methodus praeparationis vectoris aluminae distributionem structurae pororum determinat, et eius modi praeparationis communes includunt methodum dehydrationis pseudo-boehmitae (PB) et methodum sol-gel. Pseudoboehmita (PB) primum a Calvet proposita est, et peptizationem H+ promovit ad obtinendum PB colloidale γ-AlOOH cum aqua interstrata continente, quae calcinata et dehydrata est alta temperatura ad aluminam formandam. Secundum diversas materias primas, saepe dividitur in methodum praecipitationis, methodum carbonizationis et methodum hydrolyseos alcoholaluminii. Solubilitas colloidalis PB afficitur a crystallinitate, et optimizatur cum incremento crystallinitatis, et etiam afficitur a parametris processus operandi.
PB plerumque methodo praecipitationis praeparatur. Alcali in solutionem aluminatis additur, aut acidum in solutionem aluminatis additur et praecipitatur ut alumina hydrata obtineatur (praecipitatio alcalina), aut acidum in praecipitationem aluminatis additur ut alumina monohydrata obtineatur, quae deinde lavatur, siccatur, et calcinatur ut PB obtineatur. Methodus praecipitationis facilis ad usum et vilis est, quae saepe in productione industriali adhibetur, sed a multis factoribus (pH solutionis, concentratio, temperatura, etc.) afficitur. Et condiciones ad particulam cum meliore dispersibilitate obtinendam strictae sunt. In methodo carbonizationis, Al(OH)3 per reactionem CO2 et NaAlO2 obtinetur, et PB post maturationem obtineri potest. Haec methodus commoda operationis simplicis, qualitatis producti altae, nullius pollutionis, et sumptus vilis habet, et alumina cum activitate catalytica alta, resistentia corrosionis excellenti, et area superficiali specifica alta cum parvo investimento et magno reditu praeparare potest. Methodus hydrolyseos alkoxidi aluminii saepe ad PB puritatis altae praeparandum adhibetur. Aluminii alkoxidum hydrolytice perficitur ut aluminii oxidum monohydricum formetur, deinde tractatur ut PB altae puritatis obtineatur, quod bonam crystallinitatem, magnitudinem particularum uniformem, distributionem magnitudinis pororum concentratam et integritatem particularum sphaericarum altam habet. Tamen processus complexus est et difficile est recuperare propter usum quorundam solventium organicorum toxicorum.
Praeterea, sales inorganici vel composita organica metallorum vulgo adhibentur ad praeparanda praecursores aluminae per methodum sol-gel, et aqua pura vel solventia organica adduntur ad praeparandas solutiones ad generandum sol, quod deinde gelatur, siccatur et torretur. Hodie, processus praeparationis aluminae adhuc melior fit secundum methodum dehydrationis PB, et methodus carbonizationis facta est methodus principalis ad productionem aluminae industrialis propter oeconomiam et tutelam ambitus. Alumina per methodum sol-gel praeparata multum attentionis attraxit propter distributionem magnitudinis pororum aequabiliorem, quae methodus potentialis est, sed melioranda est ad applicationem industrialem perficiendam.
Praeparatio 1.2 MA
Alumina usitata requisitis functionalibus satisfacere non potest, ergo necesse est MA altae efficaciae praeparare. Methodi synthesis plerumque includunt: methodum nanofusionis cum forma carbonis ut exemplar duro; Synthesis SDA: Processus auto-assemblationis evaporatione inductus (EISA) in praesentia exemplarium mollium ut SDA et aliorum surfactantium cationicorum, anionicorum vel nonionicorum.
1.2.1 Processus EISA
Formula mollis in condicionibus acidis adhibetur, quae processum complicatum et longum membranae durae vitat et modulationem continuam aperturae efficere potest. Praeparatio MA per EISA magnam attentionem propter facilem disponibilitatem et reproducibilitatem attraxit. Structurae mesoporosae variae praeparari possunt. Magnitudo pororum MA aptari potest mutando longitudinem catenae hydrophobicae surfactantis vel adaptando rationem molaris catalysatoris hydrolyseos ad praecursorem aluminii in solutione. Ergo, EISA, etiam nota ut methodus synthesis unius gradus et modificationis sol-gel MA areae superficialis magnae et aluminae mesoporosae ordinatae (OMA), ad varia exempla mollia, ut P123, F127, triethanolamina (thea), etc., adhibita est. EISA processum co-assemblationis praecursorum organoaluminii, ut alkoxidorum aluminii et exemplorum surfactantis, typice isopropoxidum aluminii et P123, substituere potest ad materias mesoporosas praebendas. Progressus prosper processus EISA requirit adaptationem accuratam cineticae hydrolyseos et condensationis ad solum stabilem obtinendum et ad evolutionem mesophasis a micellis surfactantis in solo formatae permittendam.
In processu EISA, usus solventium non-aquosorum (velut ethanoli) et agentium complexantium organicorum efficaciter hydrolysin et condensationis celeritatem praecursorum organoaluminii tardare et auto-assemblationem materiarum OMA, ut Al(OR)3 et aluminii isopropoxidi, inducere potest. Attamen, in solventibus volatilibus non-aquosis, formae surfactantis plerumque hydrophilicitatem/hydrophobicitatem amittunt. Praeterea, propter moram hydrolysin et polycondensationis, productum intermedium gregem hydrophobicum habet, quod difficile reddit interactionem cum forma surfactantis. Tantum cum concentratio surfactantis et gradus hydrolysin et polycondensationis aluminii gradatim augentur in processu evaporationis solventis, auto-assemblatio formae et aluminii fieri potest. Ergo, multi parametri qui condiciones evaporationis solventium et reactionem hydrolysin et condensationis praecursorum afficiunt, ut temperatura, humiditas relativa, catalysator, celeritas evaporationis solventis, etc., structuram assemblationis finalis afficient. Ut in figura demonstratur. 1, Materiae OMA cum alta stabilitate thermali et alta efficacia catalytica per auto-assemblationem evaporationis inductae solvothermalis adiuvatae (SA-EISA) synthesizatae sunt. Curatio solvothermalis hydrolysim completam praecursorum aluminii promovit ad formandos greges hydroxyl aluminii parvi magnitudinis, quod interactionem inter surfactantes et aluminium auxit. Mesophasis hexagonalis bidimensionalis in processu EISA formata et ad 400℃ calcinata est ad materiam OMA formandam. In processu EISA tradito, processus evaporationis comitatur hydrolysi praecursoris organoaluminii, ita condiciones evaporationis magnum momentum habent in reactionem et structuram finalem OMA. Gradus curationis solvothermalis hydrolysim completam praecursoris aluminii promovet et greges hydroxyl aluminii partim condensatos producit. OMA sub ampla varietate condicionum evaporationis formatur. Comparata cum MA per methodum EISA traditam praeparata, OMA per methodum SA-EISA praeparata volumen pororum maius, aream superficialem specificam meliorem et stabilitatem thermalem meliorem habet. In futuro, methodus EISA adhiberi potest ad praeparandum MA aperturae ultra-magnae cum alta ratione conversionis et selectivitate excellenti sine usu agentis alesatoris.
Figura 1 schema fluxus methodi SA-EISA ad materias OMA synthesizandas
1.2.2 alii processus
Praeparatio MA consueta requirit accuratam moderationem parametrorum synthesis ut structura mesoporosa clara efficiatur, et remotio materiarum exemplarium etiam difficilis est, quod processum synthesis complicat. In praesenti, multae litterae synthesim MA cum variis exemplaribus rettulerunt. Recentibus annis, investigatio praecipue in synthesi MA cum glucoso, saccharo et amylo ut exemplaribus per aluminii isopropoxidum in solutione aquosa intenta est. Pleraque harum materiarum MA ex aluminii nitrato, sulfato et alkoxido ut fontibus aluminii synthesizantur. MA CTAB etiam per modificationem directam PB ut fontis aluminii obtineri potest. MA cum variis proprietatibus structuralibus, exempli gratia Al2O3)-1, Al2O3)-2 et al2o3, bonam stabilitatem thermalem habet. Additio surfactantis structuram crystallinam inherentem PB non mutat, sed modum accumulationis particularum mutat. Praeterea, formatio Al2O3-3 fit per adhaesionem nanoparticularum solvente organico PEG stabilizatarum vel aggregationem circa PEG. Tamen, distributio magnitudinis pororum Al2O3-1 valde angusta est. Praeterea, catalysatores palladio fundati cum MA synthetico ut vectore parati sunt. In reactione combustionis methani, catalysator Al₂O₃-3 sustentatus bonam efficaciam catalyticam ostendit.
Primum, MA cum distributione magnitudinis pororum relative angusta paratum est utens scoria nigra aluminii (ABD) vilis et aluminio dives. Processus productionis extractionem sub temperatura humili et pressione normali includit. Particulae solidae post extractionem relictae ambitum non polluent, et cum periculo parvo accumulari vel iterum adhiberi possunt ut implens vel aggregatum in applicatione concreta. Area superficialis specifica MA synthesizati est 123~162 m²/g, distributio magnitudinis pororum angusta est, radius apicis 5.3 nm est, et porositas 0.37 cm³/g. Materia magnitudinis nanometricae est et magnitudo crystalli circiter 11 nm est. Synthesis status solidi est processus novus ad MA synthesizandum, qui ad producendum absorbentem radiochemicum ad usum clinicum adhiberi potest. Materiae primae aluminii chloridum, ammonii carbonas et glucosum in proportione molari 1:1.5:1.5 miscentur, et MA per novam reactionem mechanochemicam status solidi synthetizatur. Concentrando 131I in apparatu batteriae thermalis, summa copia 131I post concentrationem 90% est, et solutio 131I[NaI] obtenta concentrationem radioactivam magnam (1.7TBq/mL) habet, ita usum capsularum 131I[NaI] magnae dosis ad curationem cancri thyroideae efficiendo.
Summa summarum, in futuro, parvae formae moleculares etiam excogitari poterunt ad structuras pororum ordinatas multi-graduum construendas, structuram, morphologiam et proprietates chemicas superficiales materiarum efficaciter adaptandas, et magnam superficiem et foramina vermicularia ordinata generandas. Formas et fontes aluminii vili pretio explora, processum synthesis optimiza, mechanismum synthesis elucida et processum dirige.
Methodus modificationis 2 MA
Methodi uniformiter distribuendi substantias activas in vectore MA includunt impregnationem, synthesin in situ, praecipitationem, commutationem ionicam, mixturam mechanicam et liquefactionem, inter quas primae duae sunt usitatissimae.
2.1 Methodus synthesis in situ
Greges in modificatione functionali adhibiti in processu praeparationis MA adduntur ad structuram sceletonis materiae modificandam et stabiliendam et efficaciam catalyticam emendandam. Processus in Figura 2 ostenditur. Liu et al. Ni/Mo-Al2O3 in situ cum P123 ut exemplari synthetizaverunt. Tam Ni quam Mo in canalibus MA ordinatis dispersi sunt, sine structura mesoporosa MA destruenda, et efficacia catalytica manifeste emendata est. Methodo accretionis in situ in substrato gamma-al2O3 synthetico adoptata, MnO2-Al2O3, comparatum cum γ-Al2O3, aream superficialem specificam BET et volumen pororum maiorem habet, et structuram mesoporosam bimodalem cum distributione magnitudinis pororum angusta habet. MnO2-Al2O3 celerem adsorptionis ratem et altam efficaciam pro F- habet, et latum ambitum applicationis pH (pH=4~10) habet, quod aptum est condicionibus applicationis industrialis practicae. Efficacia recirculationis MnO2-Al2O3 melior est quam γ-Al2O. Stabilitas structurae ulterius optimizanda est. Summa summarum, materiae MA modificatae, per synthesim in situ obtentae, bonum ordinem structuralem, fortem interactionem inter greges et vectores aluminae, artam combinationem, magnum onus materiae habent, nec facile dispersionem componentium activarum in processu reactionis catalyticae efficiunt, et efficacia catalytica significanter aucta est.
Fig. 2 Praeparatio MA functionalizati per synthesim in situ
2.2 methodus impraegnationis
Immersione materiae MA praeparatae in gregem modificatum, et obtentione materiae MA modificatae post tractationem, ut effectus catalysis, adsorptionis, et similium percipiantur. Cai et al. MA ex P123 per methodum sol-gel paraverunt, et in solutione ethanoli et tetraethylenpentamini maceraverunt ut materiam MA amino modificatam cum valida facultate adsorptionis obtinerent. Praeterea, Belkacemi et al. in solutionem ZnCl2 eodem processu immerserunt ut materias MA modificatas zinco dopatas ordinatas obtinerent. Area superficialis specifica et volumen pororum sunt 394 m²/g et 0.55 cm³/g respective. Comparata cum methodo synthesis in situ, methodus impregnationis meliorem dispersionem elementorum, structuram mesoporosam stabilem, et bonam facultatem adsorptionis habet, sed vis interactionis inter componentes activos et vectorem aluminae debilis est, et activitas catalytica facile a factoribus externis impeditur.
Progressus functionalis 3
Synthesis materiae atmosphaericae (MA) terrarum rararum cum proprietatibus specialibus est inclinatio progressus in futuro. In praesenti, multae sunt methodi synthesis. Parametri processus efficaciam MA afficiunt. Area superficialis specifica, volumen pororum et diameter pororum MA per genus formae et compositionem praecursoris aluminii aptari possunt. Temperatura calcinationis et concentratio formae polymeri aream superficialem specificam et volumen pororum MA afficiunt. Suzuki et Yamauchi invenerunt temperaturam calcinationis a 500℃ ad 900℃ auctam esse. Apertura augeri et area superficialis reduci potest. Praeterea, tractatio modificationis terrarum rararum activitatem, stabilitatem thermalem superficialem, stabilitatem structuralem et aciditatem superficialem materiarum MA in processu catalytico emendat, et progressionem functionalizationis MA implet.
3.1 Adsorbens Defluorinationis
Fluorinum in aqua potabili Sinarum graviter nocet. Praeterea, augmentum fluorini contenti in solutione zinci sulfatis industrialis corrosionem laminae electrodi, deteriorationem ambitus laboris, detrimentum qualitatis zinci electrici, et diminutionem quantitatis aquae redivivae in systemate acidi faciendi et processu electrolysis gasorum fumi fornacis in strato fluidificato efficiet. In praesenti, methodus adsorptionis inter communes methodos defluorinationis humidae maxime attractiva est. Tamen, nonnullae difficultates existunt, ut capacitas adsorptionis parva, angustus ambitu pH praesto, pollutio secundaria, et cetera. Carbo activatus, alumina amorpha, alumina activata, aliaque adsorbentia ad defluorinationem aquae adhibita sunt, sed sumptus adsorbentium altus est, et facultas adsorptionis F-in solutione neutra vel alta concentratione humilis. Alumina activata adsorbens latissime investigatum ad remotionem fluoridi facta est propter affinitatem et selectivitatem magnam ad fluoridum ad valorem pH neutrum, sed limitatur a capacitate adsorptionis fluoridi paupere, et solum ad pH <6 bonam adsorptionis actionem fluoridi habere potest. MA latam attentionem in moderatione pollutionis environmentalis attraxit propter aream superficialem specificam magnam, effectum magnitudinis pororum singularem, actionem acidorum-basicam, stabilitatem thermalem et mechanicam. Kundu et al. MA cum capacitate adsorptionis fluoridi maxima 62.5 mg/g paraverunt. Capacitas adsorptionis fluoridi MA magnopere afficitur a characteristicis structuralibus eius, ut area superficialis specifica, gregibus functionalibus superficialibus, magnitudine pororum et magnitudine pororum totali. Adaptatio structurae et actionis MA via magni momenti est ad actionem adsorptionis eius emendandam.
Propter acidum durum La et basicitatem duram fluorini, magna affinitas inter La et iones fluorini existit. Recentibus annis, nonnulla studia invenerunt La, ut modificatorem, capacitatem adsorptionis fluoridi augere posse. Attamen, propter humilem stabilitatem structuralem adsorbentium terrarum rararum, plures terrae rarae in solutionem lixiviantur, quod secundariam pollutionem aquae et damnum valetudini humanae efficit. Ex altera parte, alta concentratio aluminii in ambitu aquatico unum ex venenis valetudinis humanae est. Ergo necesse est adsorbens compositum cum bona stabilitate et nulla lixiviatione vel minore lixiviatione aliorum elementorum in processu remotionis fluorini praeparare. MA modificatum per La et Ce per methodum impregnationis (La/MA et Ce/MA) praeparatum est. Oxida terrarum rararum primum feliciter in superficiem MA imposita sunt, quae maiorem defluorinationis efficaciam praebuit. Principales rationes remotionis fluorini sunt adsorptio electrostatica et adsorptio chemica; attractio electronica oneris positivi superficialis et reactio commutationis ligandorum cum hydroxylo superficiali coniunguntur; grex functionalis hydroxylicus in superficie adsorbentis nexum hydrogenii cum F⁻ generat; modificatio La et Ce capacitatem adsorptionis fluorini auget; La/MA plura loca adsorptionis hydroxyli continet; et capacitas adsorptionis F⁻¹ est in ordine La/MA > Ce/MA > MA. Cum incremento concentrationis initialis, capacitas adsorptionis fluorini augetur. Effectus adsorptionis optimus est cum pH 5~9 est, et processus adsorptionis fluorini cum modello adsorptionis isothermalis Langmuir congruit. Praeterea, impuritates ionum sulfatorum in alumina etiam qualitatem exemplorum significanter afficere possunt. Quamquam investigatio conexa de alumina modificata e terris raris iam peracta est, pleraque investigatio in processu adsorbentis versatur, qui industrialiter difficile adhiberi potest. In futuro, mechanismum dissociationis complexus fluoridi in solutione sulfatis zinci et proprietates migrationis ionum fluoridi studere, adsorbens ionum fluoridi efficax, vilis et renovabilis ad defluorinationem solutionis sulfatis zinci in systemate hydrometallurgiae zinci obtinere, et exemplar moderationis processus ad solutionem fluoridi alti tractandam, innixum nanoadsorbenti MA terrarum rarum, constituere possumus.
3.2 Catalysator
3.2.1 Reformatio sicca methani
Terra rara aciditatem (basicitatem) materiarum porosarum temperare, vacuitatem oxygenii augere, et catalysatores cum dispersione uniformi, scala nanometrica et stabilitate synthesizare potest. Saepe adhibetur ad metalla nobilia et metalla transitionis sustentanda, ut methanationem CO2 catalyzet. Hodie, materiae mesoporosae terrae rarae modificatae versus reformationem siccam methani (MDR), degradationem photocatalyticam VOC, et purificationem gasorum caudae evolvunt. Comparatus cum metallis nobilibus (ut Pd, Ru, Rh, etc.) et aliis metallis transitionis (ut Co, Fe, etc.), catalysator Ni/Al2O3 late adhibetur propter maiorem activitatem catalyticam et selectivitatem, stabilitatem magnam, et pretium vile pro methano. Tamen, sinteratio et depositio carbonis nanoparticularum Ni in superficie Ni/Al2O3 ad celerem deactivationem catalysatoris ducunt. Ideo necesse est acceleratorem addere, vectorem catalysatoris modificare, et viam praeparationis emendare, ut activitatem catalyticam, stabilitatem, et resistentiam adustionis augeant. In genere, oxida terrarum rararum ut promotores structurales et electronici in catalysatoribus heterogeneis adhiberi possunt, et CeO2 dispersionem Ni emendat et proprietates Ni metallici mutat per fortem interactionem cum supporto metallico.
MA late adhibetur ad dispersionem metallorum augendam et ad metalla activa cohibendam ne eorum agglomeratio fiat. La₂O₃, magna capacitate oxygenii accumulandi, resistentiam carbonii in processu conversionis auget, et La₂O₃ dispersionem Co in alumina mesoporosa promovet, quae magnam actionem reformandi et resistentiam habet. Promotor La₂O₃ actionem MDR catalysatoris Co/MA auget, et phases Co₂O₃ et CoAl₂O₃ in superficie catalysatoris formantur. Attamen La₂O₃ valde dispersum grana parva 8nm~10nm habet. In processu MDR, interactio in situ inter La₂O₃ et CO₃ mesophasim La₂O₃CO₃ formavit, quae eliminationem effectivam CxHy in superficie catalysatoris induxit. La₂O₃ reductionem hydrogenii promovet, densitatem electronicam maiorem praebendo et vacationem oxygenii in 10%Co/MA augendo. Additio La₂O₃ energiam activationis apparentem consumptionis CH₃ minuit. Ergo, proportio conversionis CH4 ad 93.7% ad 1073K K aucta est. Additio La2O3 actionem catalyticam auxit, reductionem H2 promovit, numerum locorum activorum CoO auxit, minus carbonis depositi produxit, et vacuitatem oxygenii ad 73.3% auxit.
Ce et Pr in catalysatore Ni/Al₂O₃ per methodum impregnationis voluminis aequalis apud Li Xiaofeng sustentati sunt. Post additionem Ce et Pr, selectivitas ad H₂ aucta est et selectivitas ad CO decrevit. MDR Pr modificatum vim catalyticam excellentem habuit, et selectivitas ad H₂ a 64.5% ad 75.6% crevit, dum selectivitas ad CO a 31.4% decrevit. Peng Shujing et al. methodum sol-gel adhibuerunt, MA Ce-modificatum cum aluminii isopropoxido, solvente isopropanolo et cerii nitrato hexahydrato praeparatum est. Area superficialis specifica producti leviter aucta est. Additio Ce aggregationem nanoparticularum virgarum similium in superficie MA minuit. Nonnulli greges hydroxylici in superficie γ-Al₂O₃ plerumque compositis Ce tecti sunt. Stabilitas thermalis MA emendata est, et nulla transformatio phasis crystallina post calcinationem ad 1000℃ per 10 horas facta est. Wang Baowei et al. Materia MA CeO2-Al2O4 per methodum copraecipitationis praeparata. CeO2 cum granis cubicis minutis uniformiter in alumina dispersum est. Postquam Co et Mo in CeO2-Al2O4 sustentati sunt, interactio inter aluminam et componentes activos Co et Mo a CEO2 efficaciter inhibita est.
Promotores terrae rarae (La, Ce, y et Sm) cum catalysatore Co/MA pro MDR coniunguntur, et processus in Figura 3 ostenditur. Promotores terrae rarae dispersionem Co in vectore MA emendare et agglomerationem particularum Co inhibere possunt. Quo minor magnitudo particularum, eo fortior interactio Co-MA, eo fortior facultas catalytica et sinterizationis in catalysatore YCo/MA, et effectus positivi plurium promotorum in activitate MDR et depositione carbonis. Figura 4 est imago HRTEM Age post curationem MDR ad 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ≈ 1 ≈ 3.1 per 8 horas. Particulae Co in forma macularum nigrarum existunt, dum vectores MA in forma grisea existunt, quae a differentia densitatis electronicae pendet. In imagine HRTEM cum 10%Co/MA (figura 4b), agglomeratio particularum metalli Co in vectoribus Ma observatur. Additio promotoris terrae rarae particulas Co ad 11.0nm~12.5nm reducit. YCo/MA interactionem fortem Co-MA habet, et eius efficacia sinterizationis melior est quam aliorum catalysatorum. Praeterea, ut in figuris 4b ad 4f demonstratur, nanofila carbonis cava (CNF) in catalysatoribus producuntur, quae cum fluxu gasis in contactu sunt et catalysatorem a deactivatione prohibent.
Fig. 3 Effectus additionis terrarum rararum in proprietates physicas et chemicas et actionem catalyticam MDR catalysatoris Co/MA.
3.2.2 Catalysator deoxidationis
Fe2O3/Meso-CeAl, catalysator deoxidationis Fe fundatus in Ce dopato, per dehydrogenationem oxidativam 1-buteni cum CO2 ut oxidante molli praeparatus est, et in synthesi 1,3-butadieni (BD) adhibitus est. Ce in matrice aluminae valde dispersus erat, et Fe2O3/meso valde dispersus erat. Catalysator Fe2O3/Meso-CeAl-100 non solum species ferri valde dispersas et proprietates structurales bonas habet, sed etiam bonam capacitatem conservandi oxygenii habet, ita bonam capacitatem adsorptionis et activationis CO2 habet. Ut in Figura 5 demonstratur, imagines TEM ostendunt Fe2O3/Meso-CeAl-100 regularem esse. Structura canalis vermiformis MesoCeAl-100 laxa et porosa esse demonstrat, quod dispersioni ingredientium activorum utile est, dum Ce valde dispersus feliciter in matrice aluminae dopatur. Materia obducens catalysator metalli nobilis, quae normam emissionum infimarum vehiculorum motoriorum implet, structuram pororum, bonam stabilitatem hydrothermalem, et magnam capacitatem accumulationis oxygenii evolvit.
3.2.3 Catalysator pro Vehiculis
Complexus terrarum rararum, aluminio quaternario fundatus, AlCeZrTiOx et AlLaZrTiOx, Pd-Rh sustentatus, ad materias tegendas catalystarum autocinetorum obtinendas. Complexus terrarum rararum mesoporosus, aluminio fundatus, Pd-Rh/ALC, feliciter adhiberi potest ut catalysator purificationis exhaustorum vehiculorum CNG cum bona durabilitate, et efficientia conversionis CH4, principalis componenti gasorum exhaustorum vehiculorum CNG, usque ad 97.8% attingit. Methodus unius gradus hydrothermalis adhibita est ad materiam compositam terrarum rararum MA praeparandam, ut auto-assemblationem efficiat. Praecursores mesoporosi ordinati, cum statu metastabili et alta aggregatione, synthesizati sunt, et synthesis RE-Al secundum exemplar "unitatis crescentiae compositi" congruens fuit, ita purificationem convertoris catalytici triviae, in exhausto autocinetorum positi, efficiendo.
Fig.
Fig. 5 Imago TEM (A) et diagramma elementorum EDS (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100
3.3 effectus luminosus
Electrona elementorum terrarum rararum facile excitantur ut inter varia energiae gradus transeant et lucem emittant. Iones terrarum rararum saepe ut activatores ad materias luminescentes praeparandas adhibentur. Iones terrarum rararum in superficie microsphaerarum cavarum phosphatis aluminii per methodum copraecipitationis et methodum commutationis ionicae imponi possunt, et materiae luminescentes AlPO4:RE(La,Ce,Pr,Nd) praeparari possunt. Longitudo luminis luminescens in regione proxima ultraviolacea est. MA in pelliculas tenues propter inertiam, constantem dielectricam humilem et conductivitatem humilem convertitur, quod id ad instrumenta electrica et optica, pelliculas tenues, claustra, sensoria, etc. applicabile reddit. Etiam ad crystallos photonicos unidimensionales responsus sensorii, generationem energiae et tunicas anti-reflexionis adhiberi potest. Haec instrumenta sunt pelliculae stratificatae cum longitudine viae opticae definita, ita necesse est indicem refractionis et crassitudinem moderari. Hodie, dioxidum titanii et oxidum zirconii cum indice refractionis alto et dioxidum silicii cum indice refractionis humili saepe ad talia instrumenta designanda et construenda adhibentur. Amplior est copia materiarum cum proprietatibus chemicis superficialibus diversis, quod permittit sensoria photonica provecta designare. Introductio pellicularum MA et oxyhydroxidi in designatione instrumentorum opticorum magnum potentiale ostendit, quia index refractionis similis est ei dioxidi silicii. Sed proprietates chemicae differunt.
3.4 stabilitas thermalis
Cum temperatura augetur, sinterizatio graviter effectum usus catalysatoris MA afficit, et area superficialis specifica minuitur et γ-Al2O3 in phase crystallina in phases δ et θ ad χ transformatur. Materiae terrae rarae bonam stabilitatem chemicam et stabilitatem thermalem, magnam adaptabilitatem, et materias primas facile praesto et viles habent. Additio elementorum terrae rarae stabilitatem thermalem, resistentiam oxidationis altae temperaturae et proprietates mechanicas vectoris emendare potest, et aciditatem superficialem vectoris temperare. La et Ce sunt elementa modificationis frequentissime adhibita et investigata. Lu Weiguang et alii invenerunt additionem elementorum terrae rarae diffusionem in massa particularum aluminae efficaciter impedire, La et Ce greges hydroxylos in superficie aluminae protegere, sinterizationem et transformationem phasium inhibere, et damnum altae temperaturae structurae mesoporosae minuere. Alumina praeparata adhuc aream superficialem specificam et volumen pororum magnam habet. Attamen, nimium vel nimis parum elementi terrae rarae stabilitatem thermalem aluminae minuet. Li Yanqiu et al. 5% La₂O₃ ad γ-Al₂O₃ additum est, quod stabilitatem thermalem auxit et volumen pororum atque aream superficialem specificam vectoris aluminae auxit. Ut ex Figura 6 videri potest, La₂O₃ ad γ-Al₂O₃ additum stabilitatem thermalem vectoris compositi terrarum rararum auget.
In processu dopationis particularum nanofibrosarum La ad MA, area superficialis BET et volumen pororum MA-La maiores sunt quam MA cum temperatura curationis caloris augetur, et dopatio La effectum retardans manifestum habet in sinterizatione ad altam temperaturam. Ut in figura 7 demonstratur, cum temperatura crescente, La reactionem accretionis granorum et transformationis phasis inhibet, dum figurae 7a et 7c accumulationem particularum nanofibrosarum ostendunt. In figura 7b, diameter particularum magnarum per calcinationem ad 1200℃ productarum est circiter 100nm. Hoc sinterizationem significantem MA significat. Praeterea, comparatum cum MA-1200, MA-La-1200 non aggregatur post curationem caloris. Additione La, particulae nanofibrosarum meliorem facultatem sinterizationis habent. Etiam ad altiorem temperaturam calcinationis, La dopatum adhuc valde dispersum est in superficie MA. MA La modificatum ut vector catalysatoris Pd in reactione oxidationis C3H8 adhiberi potest.
Fig. 6 Exemplar structurae aluminae sinterizandae cum et sine elementis terrae rarae.
Fig. 7 TEM imagines MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) et MA-La-1200(d)
4 Conclusio
Progressus praeparationis et applicationis functionalis materiarum MA modificatarum e terris raris introducitur. MA modificatum e terris raris late adhibetur. Quamquam multae investigationes in applicatione catalytica, stabilitate thermali et adsorptione factae sunt, multae materiae sumptum altum, quantitatem dopandi parvam, ordinem malum habent et difficulter industrializantur. Haec opera in futuro peragenda sunt: compositionem et structuram MA modificati e terris raris optimizare, processum idoneum eligere, progressionem functionalem implere; exemplar moderationis processus secundum processum functionalem constituere ad sumptus reducendos et productionem industrialem efficiendam; Ut commoda opum terrarum rarum Sinarum amplificentur, mechanismum modificationis MA terrarum rarum explorare et theoriam et processum praeparationis MA modificati e terris raris emendare debemus.
Propositum Pecuniae: Propositum Innovationis Generalis Scientiae et Technologiae Shaanxi (2011KTDZ01-04-01); Propositum Investigationis Scientificae Specialis Provinciae Shaanxi 2019 (19JK0490); Propositum Investigationis Scientificae Specialis Collegii Huaqing, Universitatis Architecturae et Technologiae Xi'an 2020 (20KY02)
Fons: Terra Rara
Tempus publicationis: IV Iul. MMXXII