રેર અર્થ સંશોધિત મેસોપોરસ એલ્યુમિના એપ્લિકેશન પ્રગતિ

બિન-સિલિસિયસ ઓક્સાઇડમાં, એલ્યુમિના સારી યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર અને કાટ પ્રતિકાર ધરાવે છે, જ્યારે મેસોપોરસ એલ્યુમિના (MA) એડજસ્ટેબલ છિદ્ર કદ, વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, મોટા છિદ્રનું પ્રમાણ અને ઓછી ઉત્પાદન કિંમત ધરાવે છે, જેનો વ્યાપકપણે ઉત્પ્રેરકમાં ઉપયોગ થાય છે. નિયંત્રિત ડ્રગ રિલીઝ, શોષણ અને અન્ય ક્ષેત્રો, જેમ કે ક્રેકીંગ, હાઇડ્રોક્રેકીંગ અને હાઇડ્રોડસલ્ફ્યુરાઇઝેશન પેટ્રોલિયમ કાચો માલ. માઇક્રોપોરસ એલ્યુમિનાનો સામાન્ય રીતે ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ તે એલ્યુમિનાની પ્રવૃત્તિ, સેવા જીવન અને ઉત્પ્રેરકની પસંદગીને સીધી અસર કરશે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓટોમોબાઈલ એક્ઝોસ્ટ શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયામાં, એન્જિન ઓઈલ એડિટિવ્સમાંથી જમા થયેલ પ્રદૂષકો કોક બનાવશે, જે ઉત્પ્રેરક છિદ્રોના અવરોધ તરફ દોરી જશે, આમ ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો કરશે. સર્ફેક્ટન્ટનો ઉપયોગ એલ્યુમિના કેરિયરની રચનાને MA બનાવવા માટે સંતુલિત કરવા માટે કરી શકાય છે. તેના ઉત્પ્રેરક કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરો.

MA ની અવરોધ અસર છે, અને સક્રિય ધાતુઓ ઉચ્ચ-તાપમાન કેલ્સિનેશન પછી નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે. વધુમાં, ઉચ્ચ-તાપમાન કેલ્સિનેશન પછી, મેસોપોરસ માળખું તૂટી જાય છે, MA હાડપિંજર આકારહીન સ્થિતિમાં હોય છે, અને સપાટીની એસિડિટી કાર્યાત્મકતાના ક્ષેત્રમાં તેની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતી નથી. ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ, મેસોપોરસ માળખું સ્થિરતા, સપાટીની થર્મલ સ્થિરતા અને MA સામગ્રીની સપાટીની એસિડિટીને સુધારવા માટે વારંવાર ફેરફારની સારવારની જરૂર પડે છે. સામાન્ય ફેરફાર જૂથોમાં મેટલ હેટરોએટોમ્સ (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. ) અને મેટલ ઓક્સાઇડ્સ (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, વગેરે.) MA ની સપાટી પર લોડ અથવા હાડપિંજરમાં ડોપ્ડ.

દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનું વિશેષ ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી તેના સંયોજનોમાં વિશિષ્ટ ઓપ્ટિકલ, વિદ્યુત અને ચુંબકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે અને તેનો ઉપયોગ ઉત્પ્રેરક સામગ્રી, ફોટોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી, શોષણ સામગ્રી અને ચુંબકીય સામગ્રીમાં થાય છે. દુર્લભ પૃથ્વી સંશોધિત મેસોપોરસ સામગ્રી એસિડ (આલ્કલી) ગુણધર્મને સમાયોજિત કરી શકે છે, ઓક્સિજનની ખાલી જગ્યા વધારી શકે છે અને સમાન વિક્ષેપ અને સ્થિર નેનોમીટર સ્કેલ સાથે મેટલ નેનોક્રિસ્ટલાઇન ઉત્પ્રેરકનું સંશ્લેષણ કરી શકે છે. યોગ્ય છિદ્રાળુ સામગ્રી અને દુર્લભ પૃથ્વી મેટલ નેનોક્રિસ્ટલ્સની સપાટીના વિક્ષેપ અને કાર્બનની સ્થિરતાને સુધારી શકે છે. ઉત્પ્રેરકનો પ્રતિકાર. આ પેપરમાં, ઉત્પ્રેરક કામગીરી, થર્મલ સ્થિરતા, ઓક્સિજન સંગ્રહ ક્ષમતા, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્ર માળખું સુધારવા માટે MA ના દુર્લભ પૃથ્વી ફેરફાર અને કાર્યક્ષમતા રજૂ કરવામાં આવશે.

1 એમએ તૈયારી

1.1 એલ્યુમિના વાહકની તૈયારી

એલ્યુમિના કેરિયરની તૈયારી પદ્ધતિ તેના છિદ્ર માળખું વિતરણ નક્કી કરે છે, અને તેની સામાન્ય તૈયારી પદ્ધતિઓમાં સ્યુડો-બોહેમાઇટ (PB) ડિહાઇડ્રેશન પદ્ધતિ અને સોલ-જેલ પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે. સ્યુડોબોએહમાઇટ (PB) એ સૌપ્રથમ કેલ્વેટ દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યું હતું, અને γ-AlOOH કોલોઇડલ પીબી મેળવવા માટે H+ પ્રમોટ કરવામાં આવ્યું હતું, જે ઇન્ટરલેયર પાણી ધરાવે છે, જે એલ્યુમિના બનાવવા માટે ઉચ્ચ તાપમાને કેલ્સાઇન અને ડીહાઇડ્રેટેડ હતું. વિવિધ કાચા માલ અનુસાર, તે ઘણીવાર વરસાદની પદ્ધતિ, કાર્બનાઇઝેશન પદ્ધતિ અને આલ્કોહોલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોલિસિસ પદ્ધતિમાં વિભાજિત થાય છે. PB ની કોલોઇડલ દ્રાવ્યતા સ્ફટિકીયતા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, અને તે સ્ફટિકીયતાના વધારા સાથે ઑપ્ટિમાઇઝ થાય છે, અને ઓપરેટિંગ પ્રક્રિયાના પરિમાણો દ્વારા પણ પ્રભાવિત થાય છે.

PB સામાન્ય રીતે વરસાદની પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. આલ્કલીને એલ્યુમિનેટ સોલ્યુશનમાં ઉમેરવામાં આવે છે અથવા એસિડને એલ્યુમિનેટ દ્રાવણમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને હાઇડ્રેટેડ એલ્યુમિના (આલ્કલી અવક્ષેપ) મેળવવા માટે અવક્ષેપિત કરવામાં આવે છે અથવા એલ્યુમિના મોનોહાઇડ્રેટ મેળવવા માટે એલ્યુમિનેટ અવક્ષેપમાં એસિડ ઉમેરવામાં આવે છે, જેને પીબી મેળવવા માટે પછી ધોવાઇ, સૂકવવામાં આવે છે અને કેલ્સાઇન કરવામાં આવે છે. વરસાદની પદ્ધતિ ચલાવવા માટે સરળ અને ઓછી કિંમતની છે, જેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં થાય છે, પરંતુ તે ઘણા પરિબળો (સોલ્યુશન pH, એકાગ્રતા, તાપમાન, વગેરે) દ્વારા પ્રભાવિત છે. અને વધુ સારી વિખેરાઈ સાથે કણ મેળવવા માટેની તે શરત કડક છે. કાર્બનીકરણ પદ્ધતિમાં, Al(OH)3 CO2 અને NaAlO2 ની પ્રતિક્રિયા દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, અને PB વૃદ્ધત્વ પછી મેળવી શકાય છે. આ પદ્ધતિમાં સરળ કામગીરી, ઉચ્ચ ઉત્પાદન ગુણવત્તા, કોઈ પ્રદૂષણ અને ઓછી કિંમતના ફાયદા છે, અને તે ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ, ઉત્તમ કાટ પ્રતિકાર અને ઓછા રોકાણ અને ઉચ્ચ વળતર સાથે ઉચ્ચ વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તાર સાથે એલ્યુમિના તૈયાર કરી શકે છે. એલ્યુમિનિયમ અલ્કોક્સાઇડ હાઇડ્રોલિસિસ પદ્ધતિનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. ઉચ્ચ શુદ્ધતા PB તૈયાર કરવા. એલ્યુમિનિયમ આલ્કોક્સાઇડને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ મોનોહાઇડ્રેટ બનાવવા માટે હાઇડ્રોલાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે, અને પછી ઉચ્ચ શુદ્ધતા PB મેળવવા માટે સારવાર કરવામાં આવે છે, જેમાં સારી સ્ફટિકીયતા, સમાન કણોનું કદ, કેન્દ્રિત છિદ્ર કદનું વિતરણ અને ગોળાકાર કણોની ઉચ્ચ અખંડિતતા હોય છે. જો કે, પ્રક્રિયા જટિલ છે, અને ચોક્કસ ઝેરી કાર્બનિક દ્રાવકોના ઉપયોગને કારણે તેને પુનઃપ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ છે.

વધુમાં, અકાર્બનિક ક્ષાર અથવા ધાતુઓના કાર્બનિક સંયોજનોનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સોલ-જેલ પદ્ધતિ દ્વારા એલ્યુમિના પૂર્વગામી તૈયાર કરવા માટે થાય છે, અને શુદ્ધ પાણી અથવા કાર્બનિક દ્રાવક સોલ પેદા કરવા માટે ઉકેલો તૈયાર કરવા માટે ઉમેરવામાં આવે છે, જે પછી જેલ, સૂકવવામાં અને શેકવામાં આવે છે. હાલમાં, PB ડિહાઇડ્રેશન પદ્ધતિના આધારે એલ્યુમિના બનાવવાની પ્રક્રિયા હજુ પણ સુધારેલ છે, અને કાર્બનાઇઝેશન પદ્ધતિ ઔદ્યોગિક એલ્યુમિના ઉત્પાદન માટે તેની અર્થવ્યવસ્થા અને પર્યાવરણીય સુરક્ષાને કારણે મુખ્ય પદ્ધતિ બની ગઈ છે. સોલ-જેલ પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ એલ્યુમિનાએ ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે. તેના વધુ સમાન છિદ્ર કદના વિતરણને કારણે, જે સંભવિત પદ્ધતિ છે, પરંતુ ઔદ્યોગિક ઉપયોગને સમજવા માટે તેને સુધારવાની જરૂર છે.

1.2 MA તૈયારી

પરંપરાગત એલ્યુમિના કાર્યાત્મક આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકતી નથી, તેથી ઉચ્ચ-પ્રદર્શન MA તૈયાર કરવું જરૂરી છે. સંશ્લેષણ પદ્ધતિઓમાં સામાન્ય રીતે સમાવેશ થાય છે: હાર્ડ ટેમ્પલેટ તરીકે કાર્બન મોલ્ડ સાથે નેનો-કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ; SDA નું સંશ્લેષણ: SDA અને અન્ય cationic, anionic અથવા nonionic surfactants જેવા સોફ્ટ ટેમ્પલેટ્સની હાજરીમાં બાષ્પીભવન-પ્રેરિત સેલ્ફ-એસેમ્બલી પ્રક્રિયા (EISA).

1.2.1 EISA પ્રક્રિયા

સોફ્ટ ટેમ્પ્લેટનો ઉપયોગ એસિડિક સ્થિતિમાં થાય છે, જે હાર્ડ મેમ્બ્રેન પદ્ધતિની જટિલ અને સમય માંગી લેતી પ્રક્રિયાને ટાળે છે અને છિદ્રના સતત મોડ્યુલેશનને અનુભવી શકે છે. EISA દ્વારા MA ની તૈયારીએ તેની સરળ ઉપલબ્ધતા અને પુનઃઉત્પાદનક્ષમતાને કારણે ખૂબ ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે. વિવિધ મેસોપોરસ સ્ટ્રક્ચર્સ તૈયાર કરી શકાય છે. MA ના છિદ્રનું કદ સર્ફેક્ટન્ટની હાઇડ્રોફોબિક સાંકળની લંબાઈને બદલીને અથવા દ્રાવણમાં એલ્યુમિનિયમ પુરોગામી માટે હાઇડ્રોલિસિસ ઉત્પ્રેરકના દાઢ ગુણોત્તરને સમાયોજિત કરીને એડજસ્ટ કરી શકાય છે. તેથી, EISA, જેને એક-સ્ટેપ સિન્થેસિસ અને મોડિફિકેશન સોલ-જેલ પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. વિસ્તાર MA અને ઓર્ડર કરેલ મેસોપોરસ એલ્યુમિના (OMA), વિવિધ સોફ્ટ પર લાગુ કરવામાં આવ્યા છે ટેમ્પલેટો, જેમ કે P123, F127, ટ્રાયથેનોલામાઈન (ટી), વગેરે. EISA ઓર્ગેનોએલ્યુમિનિયમ પ્રિકર્સર્સની સહ-એસેમ્બલી પ્રક્રિયાને બદલી શકે છે, જેમ કે એલ્યુમિનિયમ અલ્કોક્સાઇડ્સ અને સર્ફેક્ટન્ટ ટેમ્પ્લેટ્સ, ખાસ કરીને એલ્યુમિનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ અને P123, મને સફળ વિકાસ સામગ્રી પ્રદાન કરવા માટે. EISA પ્રક્રિયાને ચોક્કસ ગોઠવણની જરૂર છે સ્થિર સોલ મેળવવા અને સોલમાં સર્ફેક્ટન્ટ માઇસેલ્સ દ્વારા રચાયેલા મેસોફેઝના વિકાસને મંજૂરી આપવા માટે હાઇડ્રોલિસિસ અને કન્ડેન્સેશન ગતિશાસ્ત્રનું.

EISA પ્રક્રિયામાં, બિન-જલીય દ્રાવકો (જેમ કે ઇથેનોલ) અને કાર્બનિક જટિલ એજન્ટોનો ઉપયોગ ઓર્ગેનોએલ્યુમિનિયમ પૂર્વગામીઓના હાઇડ્રોલિસિસ અને ઘનીકરણ દરને અસરકારક રીતે ધીમું કરી શકે છે અને OMA સામગ્રીની સ્વ-એસેમ્બલીને પ્રેરિત કરી શકે છે, જેમ કે Al(OR)3 અને એલ્યુમિનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ. જો કે, બિન-જલીય અસ્થિર દ્રાવકોમાં, સર્ફેક્ટન્ટ ટેમ્પ્લેટ્સ સામાન્ય રીતે તેમની હાઇડ્રોફિલિસિટી/હાઇડ્રોફોબિસિટી ગુમાવે છે. વધુમાં, હાઇડ્રોલિસિસ અને પોલીકન્ડેન્સેશનના વિલંબને કારણે, મધ્યવર્તી ઉત્પાદનમાં હાઇડ્રોફોબિક જૂથ છે, જે સર્ફેક્ટન્ટ નમૂના સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. જ્યારે દ્રાવક બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયામાં સર્ફેક્ટન્ટની સાંદ્રતા અને એલ્યુમિનિયમના હાઇડ્રોલિસિસ અને પોલિકન્ડેન્સેશનની ડિગ્રી ધીમે ધીમે વધે છે ત્યારે જ ટેમ્પલેટ અને એલ્યુમિનિયમની સ્વ-એસેમ્બલી થઈ શકે છે. તેથી, ઘણા પરિમાણો કે જે દ્રાવકની બાષ્પીભવનની સ્થિતિ અને પૂર્વવર્તીઓની હાઇડ્રોલિસિસ અને કન્ડેન્સેશન પ્રતિક્રિયાને અસર કરે છે, જેમ કે તાપમાન, સંબંધિત ભેજ, ઉત્પ્રેરક, દ્રાવક બાષ્પીભવન દર, વગેરે, અંતિમ એસેમ્બલી માળખાને અસર કરશે. ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે. 1, ઉચ્ચ થર્મલ સ્થિરતા અને ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રદર્શન સાથેની OMA સામગ્રીઓ સોલ્વોથર્મલ આસિસ્ટેડ બાષ્પીભવન પ્રેરિત સ્વ-વિધાનસભા (SA-EISA) દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવી હતી. સોલ્વોથર્મલ ટ્રીટમેન્ટે નાના-કદના ક્લસ્ટર એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમ પૂર્વગામીઓના સંપૂર્ણ હાઇડ્રોલિસિસને પ્રોત્સાહન આપ્યું, જેણે સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં વધારો કર્યો. EISA પ્રક્રિયામાં દ્વિ-પરિમાણીય ષટ્કોણ મેસોફેસની રચના કરવામાં આવી હતી અને OMA થી ℃ 400 પર કેલસીન કરવામાં આવી હતી. પરંપરાગત EISA પ્રક્રિયામાં, બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ઓર્ગેનોએલ્યુમિનિયમ પ્રિકર્સરના હાઇડ્રોલિસિસ સાથે હોય છે, તેથી બાષ્પીભવનની સ્થિતિ પ્રતિક્રિયા અને OMA ની અંતિમ રચના પર મહત્વપૂર્ણ પ્રભાવ ધરાવે છે. સોલ્વોથર્મલ ટ્રીટમેન્ટ સ્ટેપ એલ્યુમિનિયમ પ્રિકર્સરના સંપૂર્ણ હાઇડ્રોલિસિસને પ્રોત્સાહન આપે છે અને આંશિક રીતે કન્ડેન્સ્ડ ક્લસ્ટર્ડ એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો ઉત્પન્ન કરે છે. OMA બાષ્પીભવનની સ્થિતિની વિશાળ શ્રેણી હેઠળ રચાય છે. પરંપરાગત EISA પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલ MA ની સરખામણીમાં, SA-EISA પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલ OMAમાં છિદ્રનું પ્રમાણ વધુ, ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને બહેતર થર્મલ સ્થિરતા છે. ભવિષ્યમાં, EISA પદ્ધતિનો ઉપયોગ રીમિંગ એજન્ટનો ઉપયોગ કર્યા વિના ઉચ્ચ રૂપાંતરણ દર અને ઉત્તમ પસંદગી સાથે અલ્ટ્રા-લાર્જ એપરચર MA તૈયાર કરવા માટે કરી શકાય છે.

ફિગ. 1 OMA સામગ્રીના સંશ્લેષણ માટે SA-EISA પદ્ધતિનો ફ્લો ચાર્ટ

1.2.2 અન્ય પ્રક્રિયાઓ

પરંપરાગત MA તૈયારીને સ્પષ્ટ મેસોપોરસ માળખું પ્રાપ્ત કરવા માટે સંશ્લેષણ પરિમાણોના ચોક્કસ નિયંત્રણની જરૂર છે, અને નમૂના સામગ્રીને દૂર કરવી પણ પડકારજનક છે, જે સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાને જટિલ બનાવે છે. હાલમાં, ઘણા સાહિત્યકારોએ વિવિધ નમૂનાઓ સાથે MA ના સંશ્લેષણની જાણ કરી છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, સંશોધન મુખ્યત્વે એલ્યુમિનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ દ્વારા જલીય દ્રાવણમાં નમૂના તરીકે ગ્લુકોઝ, સુક્રોઝ અને સ્ટાર્ચ સાથે MA ના સંશ્લેષણ પર કેન્દ્રિત છે. આમાંની મોટાભાગની MA સામગ્રી એલ્યુમિનિયમ નાઈટ્રેટ, સલ્ફેટ અને આલ્કોક્સાઇડમાંથી એલ્યુમિનિયમ સ્ત્રોત તરીકે સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. MA CTAB પણ એલ્યુમિનિયમ સ્ત્રોત તરીકે PB ના સીધા ફેરફાર દ્વારા મેળવી શકાય છે. વિવિધ માળખાકીય ગુણધર્મો સાથે MA, એટલે કે Al2O3)-1, Al2O3)-2 અને al2o3 અને સારી થર્મલ સ્થિરતા ધરાવે છે. સર્ફેક્ટન્ટનો ઉમેરો પીબીની અંતર્ગત સ્ફટિક રચનામાં ફેરફાર કરતું નથી, પરંતુ કણોના સ્ટેકીંગ મોડમાં ફેરફાર કરે છે. વધુમાં, Al2O3-3 ની રચના કાર્બનિક દ્રાવક PEG દ્વારા સ્થિર થયેલ નેનોપાર્ટિકલ્સના સંલગ્નતા અથવા PEG આસપાસ એકત્રીકરણ દ્વારા રચાય છે. જો કે, Al2O3-1 નું છિદ્ર કદનું વિતરણ ખૂબ જ સાંકડું છે. વધુમાં, પેલેડિયમ-આધારિત ઉત્પ્રેરક વાહક તરીકે કૃત્રિમ MA સાથે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. મિથેન કમ્બશન પ્રતિક્રિયામાં, Al2O3-3 દ્વારા સમર્થિત ઉત્પ્રેરક સારી ઉત્પ્રેરક કામગીરી દર્શાવે છે.

પ્રથમ વખત, સસ્તા અને એલ્યુમિનિયમ-સમૃદ્ધ એલ્યુમિનિયમ બ્લેક સ્લેગ ABD નો ઉપયોગ કરીને પ્રમાણમાં સાંકડી છિદ્ર કદ વિતરણ સાથે MA તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં નીચા તાપમાન અને સામાન્ય દબાણ પર નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયામાં બાકી રહેલા નક્કર કણો પર્યાવરણને પ્રદૂષિત કરશે નહીં, અને ઓછા જોખમ સાથે તેનો ઢગલો કરી શકાય છે અથવા કોંક્રિટ એપ્લિકેશનમાં ફિલર અથવા એકંદર તરીકે ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે. સંશ્લેષિત MA નો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 123~162m2/g છે, છિદ્રનું કદ વિતરણ સાંકડું છે, ટોચની ત્રિજ્યા 5.3nm છે, અને છિદ્રાળુતા 0.37 cm3/g છે. સામગ્રી નેનો-કદની છે અને ક્રિસ્ટલનું કદ લગભગ 11nm છે. સોલિડ-સ્ટેટ સિન્થેસિસ એ MAનું સંશ્લેષણ કરવાની નવી પ્રક્રિયા છે, જેનો ઉપયોગ ક્લિનિકલ ઉપયોગ માટે રેડિયોકેમિકલ શોષક પેદા કરવા માટે થઈ શકે છે. એલ્યુમિનિયમ ક્લોરાઇડ, એમોનિયમ કાર્બોનેટ અને ગ્લુકોઝ કાચા માલને 1: 1.5: 1.5 ના દાઢ ગુણોત્તરમાં મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, અને MA નવી ઘન-સ્થિતિની યાંત્રિક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. થર્મલ બેટરીના સાધનોમાં 131I કેન્દ્રિત કરવાથી, કુલ ઉપજ 19 ટકા પછી 19 ટકા થાય છે. %, અને ધ મેળવેલ 131I[NaI] સોલ્યુશનમાં ઉચ્ચ કિરણોત્સર્ગી સાંદ્રતા (1.7TBq/mL), આમ થાઇરોઇડ કેન્સરની સારવાર માટે મોટી માત્રા 131I[NaI] કેપ્સ્યુલ્સના ઉપયોગની અનુભૂતિ થાય છે.

સારાંશમાં, ભવિષ્યમાં, નાના મોલેક્યુલર ટેમ્પ્લેટ્સ પણ વિકસિત કરી શકાય છે જે બહુ-સ્તરીય ક્રમાંકિત છિદ્ર માળખું બાંધે છે, સામગ્રીની રચના, આકારવિજ્ઞાન અને સપાટીના રાસાયણિક ગુણધર્મોને અસરકારક રીતે સમાયોજિત કરે છે, અને વિશાળ સપાટી વિસ્તાર અને ઓર્ડર કરેલ વોર્મહોલ MA પેદા કરે છે. સસ્તા નમૂનાઓ અને એલ્યુમિનિયમ સ્ત્રોતોનું અન્વેષણ કરો, સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો, સંશ્લેષણ પદ્ધતિને સ્પષ્ટ કરો અને પ્રક્રિયાને માર્ગદર્શન આપો.

2 MA ની ફેરફાર પદ્ધતિ

MA વાહક પર સક્રિય ઘટકોને સમાનરૂપે વિતરિત કરવાની પદ્ધતિઓમાં ગર્ભાધાન, ઇન-સીટુ સિન્થે-સિસ, અવક્ષેપ, આયન વિનિમય, યાંત્રિક મિશ્રણ અને ગલનનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી પ્રથમ બે સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

2.1 ઇન-સીટુ સંશ્લેષણ પદ્ધતિ

સામગ્રીના હાડપિંજરના બંધારણને સંશોધિત કરવા અને સ્થિર કરવા અને ઉત્પ્રેરક પ્રભાવને સુધારવા માટે MA તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયામાં કાર્યાત્મક ફેરફારમાં ઉપયોગમાં લેવાતા જૂથો ઉમેરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયા આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવી છે. લિયુ એટ અલ. નમૂના તરીકે P123 સાથે સંશ્લેષિત Ni/Mo-Al2O3in સિટુ. MA ના મેસોપોરસ સ્ટ્રક્ચરને નષ્ટ કર્યા વિના, ની અને મો બંનેને ક્રમબદ્ધ MA ચેનલોમાં વિખેરવામાં આવ્યા હતા, અને ઉત્પ્રેરક કામગીરીમાં સ્પષ્ટપણે સુધારો થયો હતો. સંશ્લેષિત ગામા-al2o3સબસ્ટ્રેટ પર ઇન-સીટુ વૃદ્ધિ પદ્ધતિ અપનાવવી, γ-Al2O3 ની તુલનામાં, MnO2-Al2O3 પાસે વિશાળ BET ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્રનું પ્રમાણ છે, અને સાંકડી છિદ્ર કદના વિતરણ સાથે બાયમોડલ મેસોપોરસ માળખું ધરાવે છે. MnO2-Al2O3 F- માટે ઝડપી શોષણ દર અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, અને તેની વિશાળ pH એપ્લિકેશન શ્રેણી (pH=4~10) છે, જે વ્યવહારિક ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન પરિસ્થિતિઓ માટે યોગ્ય છે. MnO2-Al2O3 નું રિસાયક્લિંગ પ્રદર્શન γ-Al2O કરતા વધુ સારું છે. માળખાકીય સ્થિરતાને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની જરૂર છે. સારાંશમાં કહીએ તો, ઇન-સીટુ સિન્થેસિસ દ્વારા મેળવેલી MA સંશોધિત સામગ્રીઓ સારી માળખાકીય ક્રમ ધરાવે છે, જૂથો અને એલ્યુમિના કેરિયર્સ વચ્ચે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધરાવે છે, ચુસ્ત સંયોજન, વિશાળ સામગ્રીનો ભાર, અને ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયામાં સક્રિય ઘટકોના ઉતારવાનું કારણ સરળ નથી. , અને ઉત્પ્રેરક કામગીરી નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે.

ફિગ. 2 ઇન-સીટુ સિન્થેસિસ દ્વારા કાર્યાત્મક MA ની તૈયારી

2.2 ગર્ભાધાન પદ્ધતિ

તૈયાર કરેલ MA ને સંશોધિત જૂથમાં નિમજ્જન કરવું, અને સારવાર પછી સંશોધિત MA સામગ્રી મેળવવી, જેથી ઉત્પ્રેરક, શોષણ અને તેના જેવી અસરોનો અહેસાસ થાય. Cai એટ અલ. સોલ-જેલ પદ્ધતિ દ્વારા P123 માંથી MA તૈયાર કર્યું, અને મજબૂત શોષણ કાર્યક્ષમતા સાથે એમિનો સંશોધિત MA સામગ્રી મેળવવા માટે તેને ઇથેનોલ અને ટેટ્રાઇથિલેનેપેન્ટામાઇન સોલ્યુશનમાં પલાળ્યું. વધુમાં, બેલ્કાસેમી એટ અલ. ઓર્ડર કરેલ ઝીંક ડોપેડ મોડિફાઇડ MA સામગ્રી મેળવવા માટે સમાન પ્રક્રિયા દ્વારા ZnCl2solution માં ડૂબવું. ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્રનું પ્રમાણ અનુક્રમે 394m2/g અને 0.55 cm3/g છે. ઇન-સીટુ સંશ્લેષણ પદ્ધતિની તુલનામાં, ગર્ભાધાન પદ્ધતિમાં વધુ સારું તત્વ વિક્ષેપ, સ્થિર મેસોપોરસ માળખું અને સારી શોષણ કામગીરી છે, પરંતુ સક્રિય ઘટકો અને એલ્યુમિના વાહક વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શક્તિ નબળી છે, અને ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ સરળતાથી બાહ્ય પરિબળો દ્વારા દખલ કરે છે.

3 કાર્યાત્મક પ્રગતિ

વિશેષ ગુણધર્મો સાથે દુર્લભ પૃથ્વી MA નું સંશ્લેષણ એ ભવિષ્યમાં વિકાસનું વલણ છે. હાલમાં, સંશ્લેષણની ઘણી પદ્ધતિઓ છે. પ્રક્રિયાના પરિમાણો MA ના પ્રભાવને અસર કરે છે. ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, છિદ્ર વોલ્યુમ અને MA ના છિદ્ર વ્યાસને ટેમ્પલેટ પ્રકાર અને એલ્યુમિનિયમ પૂર્વવર્તી રચના દ્વારા ગોઠવી શકાય છે. કેલ્સિનેશન તાપમાન અને પોલિમર ટેમ્પલેટ સાંદ્રતા ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને MA ના છિદ્રના જથ્થાને અસર કરે છે. સુઝુકી અને યામાઉચીએ શોધી કાઢ્યું કે કેલ્સિનેશન તાપમાન 500℃ થી 900℃ સુધી વધ્યું છે. છિદ્ર વધારી શકાય છે અને સપાટી વિસ્તાર ઘટાડી શકાય છે. વધુમાં, રેર અર્થ મોડિફિકેશન ટ્રીટમેન્ટ ઉત્પ્રેરક પ્રક્રિયામાં પ્રવૃત્તિ, સપાટીની થર્મલ સ્થિરતા, માળખાકીય સ્થિરતા અને MA સામગ્રીની સપાટીની એસિડિટીને સુધારે છે અને MA કાર્યાત્મકતાના વિકાસને પૂર્ણ કરે છે.

3.1 ડિફ્લોરીનેશન શોષક

ચીનમાં પીવાના પાણીમાં ફ્લોરિન ગંભીર રીતે હાનિકારક છે. વધુમાં, ઔદ્યોગિક ઝીંક સલ્ફેટ સોલ્યુશનમાં ફ્લોરિનની સામગ્રીમાં વધારો થવાથી ઇલેક્ટ્રોડ પ્લેટના કાટ, કાર્યકારી વાતાવરણમાં બગાડ, ઇલેક્ટ્રિક ઝિંકની ગુણવત્તામાં ઘટાડો અને એસિડ બનાવવાની સિસ્ટમમાં રિસાયકલ પાણીની માત્રામાં ઘટાડો થશે. અને પ્રવાહીયુક્ત બેડ ફર્નેસ રોસ્ટિંગ ફ્લુ ગેસની વિદ્યુત વિચ્છેદન પ્રક્રિયા. હાલમાં, વેટ ડિફ્લોરીનેશનની સામાન્ય પદ્ધતિઓમાં શોષણ પદ્ધતિ સૌથી આકર્ષક છે. જો કે, તેમાં કેટલીક ખામીઓ છે, જેમ કે નબળી શોષણ ક્ષમતા, સાંકડી ઉપલબ્ધ pH શ્રેણી, ગૌણ પ્રદૂષણ વગેરે. સક્રિય કાર્બન, આકારહીન એલ્યુમિના, સક્રિય એલ્યુમિના અને અન્ય શોષકનો ઉપયોગ પાણીના ડિફ્લોરિનેશન માટે કરવામાં આવ્યો છે, પરંતુ શોષક તત્વોની કિંમત વધારે છે, અને F-in ન્યુટ્રલ સોલ્યુશન અથવા ઉચ્ચ સાંદ્રતાની શોષણ ક્ષમતા ઓછી છે. સક્રિય એલ્યુમિના સૌથી વધુ વ્યાપક બની ગયું છે. ફ્લોરાઇડ દૂર કરવા માટે શોષકનો અભ્યાસ કર્યો કારણ કે તેની ઉચ્ચ આકર્ષણ અને પસંદગીના કારણે તટસ્થ pH મૂલ્ય પર ફ્લોરાઈડ, પરંતુ તે ફ્લોરાઈડની નબળી શોષણ ક્ષમતા દ્વારા મર્યાદિત છે, અને માત્ર pH<6 પર તે સારી ફ્લોરાઈડ શોષણ પ્રદર્શન કરી શકે છે. MA એ તેના વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તારને કારણે પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ નિયંત્રણમાં વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે, અનન્ય છિદ્ર કદ અસર, એસિડ-બેઝ કામગીરી, થર્મલ અને યાંત્રિક સ્થિરતા. કુંડુ એટ અલ. 62.5 mg/g ની મહત્તમ ફ્લોરિન શોષણ ક્ષમતા સાથે તૈયાર MA. MA ની ફ્લોરિન શોષણ ક્ષમતા તેની માળખાકીય લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે, જેમ કે ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર, સપાટીના કાર્યાત્મક જૂથો, છિદ્રનું કદ અને કુલ છિદ્રનું કદ. MA ની રચના અને પ્રદર્શનનું સમાયોજન તેના શોષણ પ્રભાવને સુધારવાનો એક મહત્વપૂર્ણ માર્ગ છે.

લાના સખત એસિડ અને ફ્લોરિનની સખત મૂળભૂતતાને લીધે, લા અને ફ્લોરિન આયનો વચ્ચે મજબૂત સંબંધ છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, કેટલાક અભ્યાસોમાં જાણવા મળ્યું છે કે મોડિફાયર તરીકે લા ફ્લોરાઈડની શોષણ ક્ષમતાને સુધારી શકે છે. જો કે, દુર્લભ પૃથ્વી શોષકની નીચી માળખાકીય સ્થિરતાને કારણે, વધુ દુર્લભ પૃથ્વી દ્રાવણમાં નાખવામાં આવે છે, પરિણામે ગૌણ જળ પ્રદૂષણ અને માનવ સ્વાસ્થ્યને નુકસાન થાય છે. બીજી બાજુ, પાણીના વાતાવરણમાં એલ્યુમિનિયમની ઉચ્ચ સાંદ્રતા એ માનવ સ્વાસ્થ્ય માટેનું એક ઝેર છે. તેથી, સારી સ્થિરતા સાથે એક પ્રકારનું સંયુક્ત શોષક તૈયાર કરવું જરૂરી છે અને ફ્લોરિન દૂર કરવાની પ્રક્રિયામાં અન્ય તત્વોને લીચિંગ અથવા ઓછા લીચિંગ ન થાય. La અને Ce દ્વારા સંશોધિત MA ગર્ભાધાન પદ્ધતિ (La/MA અને Ce/MA) દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ સફળતાપૂર્વક MA સપાટી પર પ્રથમ વખત લોડ કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાં ઉચ્ચ ડિફ્લોરીનેશન કામગીરી હતી. ફ્લોરિન દૂર કરવાની મુખ્ય પદ્ધતિઓ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક શોષણ અને રાસાયણિક શોષણ છે, સપાટીના હકારાત્મક ચાર્જનું ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ અને લિગાન્ડ વિનિમય પ્રતિક્રિયા સપાટી હાઇડ્રોક્સિલ સાથે જોડાય છે. શોષક સપાટી પર hydroxyl કાર્યાત્મક જૂથ સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ પેદા કરે છે F-, La અને Ce ના ફેરફારથી ફ્લોરિનની શોષણ ક્ષમતામાં સુધારો થાય છે, La/MA માં વધુ હાઇડ્રોક્સિલ શોષણ સ્થળો છે, અને F ની શોષણ ક્ષમતા La </MA>Ce/MA>MA ના ક્રમમાં છે. પ્રારંભિક સાંદ્રતાના વધારા સાથે, ફ્લોરિનની શોષણ ક્ષમતા વધે છે. જ્યારે pH 5~9 હોય ત્યારે શોષણની અસર શ્રેષ્ઠ હોય છે, અને ફ્લોરિનની શોષણ પ્રક્રિયા લેંગમુઇર આઇસોથર્મલ શોષણ મોડલ સાથે સુસંગત હોય છે. વધુમાં, એલ્યુમિનામાં સલ્ફેટ આયનોની અશુદ્ધિઓ પણ નમૂનાઓની ગુણવત્તાને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરી શકે છે. જો કે રેર અર્થ સંશોધિત એલ્યુમિના પર સંબંધિત સંશોધન હાથ ધરવામાં આવ્યા છે, મોટાભાગના સંશોધનો શોષક પ્રક્રિયા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જેનો ઔદ્યોગિક રીતે ઉપયોગ કરવો મુશ્કેલ છે. ભવિષ્યમાં, અમે ઝિંક સલ્ફેટના દ્રાવણમાં ફ્લોરિન સંકુલના વિયોજન પદ્ધતિનો અભ્યાસ કરી શકીએ છીએ. અને ફ્લોરિન આયનોની સ્થળાંતર લાક્ષણિકતાઓ, કાર્યક્ષમ, ઓછા ખર્ચે અને નવીનીકરણીય ફ્લોરિન આયન શોષક મેળવે છે. ઝિંક હાઇડ્રોમેટલર્જી સિસ્ટમમાં ઝીંક સલ્ફેટ સોલ્યુશનનું ડિફ્લોરીનેશન, અને રેર અર્થ MA નેનો શોષક પર આધારિત ઉચ્ચ ફ્લોરિન સોલ્યુશનની સારવાર માટે પ્રક્રિયા નિયંત્રણ મોડેલ સ્થાપિત કરો.

3.2 ઉત્પ્રેરક

3.2.1 મિથેનનું શુષ્ક સુધારણા

દુર્લભ પૃથ્વી છિદ્રાળુ પદાર્થોની એસિડિટી (મૂળભૂતતા)ને સમાયોજિત કરી શકે છે, ઓક્સિજનની ખાલી જગ્યામાં વધારો કરી શકે છે અને સમાન વિક્ષેપ, નેનોમીટર સ્કેલ અને સ્થિરતા સાથે ઉત્પ્રેરકનું સંશ્લેષણ કરી શકે છે. CO2 ના મિથેનેશનને ઉત્પ્રેરિત કરવા માટે તેનો ઉપયોગ ઉમદા ધાતુઓ અને સંક્રમણ ધાતુઓને ટેકો આપવા માટે થાય છે. હાલમાં, દુર્લભ પૃથ્વી સંશોધિત મેસોપોરસ સામગ્રીઓ મિથેન ડ્રાય રિફોર્મિંગ (MDR), વીઓસીના ફોટોકેટાલિટીક ડિગ્રેડેશન અને ટેલ ગેસ શુદ્ધિકરણ તરફ વિકાસ કરી રહી છે. Co, Fe, વગેરે), Ni/Al2O3catalyst તેની ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને પસંદગીક્ષમતા, ઉચ્ચ સ્થિરતા અને મિથેન માટે ઓછી કિંમત. જો કે, Ni/Al2O3ની સપાટી પર Ni નેનોપાર્ટિકલ્સનું સિન્ટરિંગ અને કાર્બન ડિપોઝિશન ઉત્પ્રેરકના ઝડપી નિષ્ક્રિયકરણ તરફ દોરી જાય છે. તેથી, ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ, સ્થિરતા અને સળગતા પ્રતિકારને સુધારવા માટે પ્રવેગક ઉમેરવું, ઉત્પ્રેરક વાહકને સંશોધિત કરવું અને તૈયારીના માર્ગમાં સુધારો કરવો જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે, વિજાતીય ઉત્પ્રેરકોમાં વિરલ અર્થ ઓક્સાઇડનો ઉપયોગ માળખાકીય અને ઇલેક્ટ્રોનિક પ્રમોટર્સ તરીકે થઈ શકે છે, અને CeO2 Ni ના વિક્ષેપને સુધારે છે અને મજબૂત મેટલ સપોર્ટ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા મેટાલિક ની ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરે છે.

MA નો વ્યાપકપણે ઉપયોગ ધાતુઓના વિક્ષેપને વધારવા અને સક્રિય ધાતુઓ માટે સંયમ પૂરો પાડવા માટે થાય છે જેથી તેઓના એકત્રીકરણને અટકાવી શકાય. La2O3 ઉચ્ચ ઓક્સિજન સંગ્રહ ક્ષમતા સાથે રૂપાંતરણ પ્રક્રિયામાં કાર્બન પ્રતિકાર વધારે છે, અને La2O3 મેસોપોરસ એલ્યુમિના પર Co ના ફેલાવાને પ્રોત્સાહન આપે છે, જે ઉચ્ચ સુધારાત્મક પ્રવૃત્તિ અને સ્થિતિસ્થાપકતા ધરાવે છે. La2O3પ્રમોટર Co/MA ઉત્પ્રેરકની MDR પ્રવૃત્તિમાં વધારો કરે છે, અને Co3O4 અને CoAl2O4phases ઉત્પ્રેરક સપાટી પર રચાય છે. જો કે, અત્યંત વિખરાયેલા La2O3માં 8nm~10nm ના નાના દાણા હોય છે. MDR પ્રક્રિયામાં, La2O3 અને CO2 વચ્ચેની ઇન-સીટ્યુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાએ La2O2CO3mesophase બનાવ્યું, જેણે ઉત્પ્રેરક સપાટી પર CxHy ના અસરકારક નિકાલને પ્રેરિત કર્યું. La2O3 ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પ્રદાન કરીને અને 10% Co/MA માં ઓક્સિજન ખાલી જગ્યા વધારીને હાઇડ્રોજન ઘટાડાને પ્રોત્સાહન આપે છે. La2O3નો ઉમેરો CH4 વપરાશની દેખીતી સક્રિયતા ઊર્જાને ઘટાડે છે. તેથી, CH4નો રૂપાંતરણ દર 1073K K પર વધીને 93.7% થયો. La2O3 ના ઉમેરાથી ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં સુધારો થયો, H2 ના ઘટાડાને પ્રોત્સાહન મળ્યું, Co0 સક્રિય સાઇટ્સની સંખ્યામાં વધારો થયો, ઓછા જમા થયેલ કાર્બનનું ઉત્પાદન થયું અને ઓક્સિજનની ખાલી જગ્યા વધીને 73.3% થઈ.

લી ઝિયાઓફેંગમાં સમાન વોલ્યુમ ગર્ભાધાન પદ્ધતિ દ્વારા Ni/Al2O3catalyst પર Ce અને Pr ને સપોર્ટ કરવામાં આવ્યો હતો. Ce અને Pr ઉમેર્યા પછી, H2 ની પસંદગીમાં વધારો થયો અને CO ની પસંદગીમાં ઘટાડો થયો. Pr દ્વારા સંશોધિત MDR ઉત્તમ ઉત્પ્રેરક ક્ષમતા ધરાવે છે, અને H2 ની પસંદગી 64.5% થી વધીને 75.6% થઈ છે, જ્યારે CO ની પસંદગી 31.4% પેંગ શુજિંગ એટ અલ થી ઘટી છે. ઉપયોગમાં લેવાતી સોલ-જેલ પદ્ધતિ,સીઇ-મોડિફાઇડ MA એલ્યુમિનિયમ આઇસોપ્રોપોક્સાઇડ, આઇસોપ્રોપેનોલ સોલવન્ટ અને સેરિયમ નાઇટ્રેટ હેક્સાહાઇડ્રેટ સાથે તૈયાર કરવામાં આવી હતી. ઉત્પાદનનો ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર થોડો વધ્યો હતો. Ce ના ઉમેરાથી MA સપાટી પર સળિયા જેવા નેનોપાર્ટિકલ્સનું એકત્રીકરણ ઘટ્યું. γ- Al2O3 ની સપાટી પરના કેટલાક હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો મૂળભૂત રીતે Ce સંયોજનો દ્વારા આવરી લેવામાં આવ્યા હતા. MA ની થર્મલ સ્થિરતામાં સુધારો થયો હતો, અને 10 કલાક માટે 1000℃ પર કેલ્સિનેશન કર્યા પછી કોઈ સ્ફટિક તબક્કાનું પરિવર્તન થયું નથી. વાંગ બાઓવેઇ એટ અલ. કોપ્રિસિપિટેશન પદ્ધતિ દ્વારા MA સામગ્રી CeO2-Al2O4 તૈયાર. ઘન નાના અનાજ સાથે CeO2 એલ્યુમિનામાં એકસરખી રીતે વિખરાયેલું હતું. CeO2-Al2O4 પર Co અને Moને ટેકો આપ્યા પછી, એલ્યુમિના અને સક્રિય ઘટક Co અને Mo વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને CEO2 દ્વારા અસરકારક રીતે અટકાવવામાં આવી હતી.

રેર અર્થ પ્રમોટર્સ (La, Ce, y અને Sm) ને MDR માટે Co/MA ઉત્પ્રેરક સાથે જોડવામાં આવે છે, અને પ્રક્રિયા ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 3. રેર અર્થ પ્રમોટર્સ MA કેરિયર પર Co ના ફેલાવાને સુધારી શકે છે અને સહ કણોના એકત્રીકરણને અટકાવી શકે છે. કણોનું કદ જેટલું નાનું હશે, Co-MA ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જેટલી મજબૂત હશે, YCo/MA ઉત્પ્રેરકમાં ઉત્પ્રેરક અને સિન્ટરિંગ ક્ષમતા જેટલી મજબૂત હશે, અને MDR પ્રવૃત્તિ અને કાર્બન ડિપોઝિશન પર ઘણા પ્રમોટર્સની સકારાત્મક અસરો. ફિગ. 4 એ 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 પર 8 કલાક માટે MDR સારવાર પછી HRTEM ઇમેજ છે. કો કણો કાળા ફોલ્લીઓના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જ્યારે MA કેરિયર્સ ગ્રેના રૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોનની ઘનતાના તફાવત પર આધાર રાખે છે. 10%Co/MA (અંજીર 4b) સાથેની HRTEM ઈમેજમાં, ma કેરિયર્સ પર Co ધાતુના કણોનું એકત્રીકરણ જોવા મળે છે. રેર અર્થ પ્રમોટરનો ઉમેરો Co કણોને 11.0nm~12.5nm સુધી ઘટાડે છે. YCo/MA મજબૂત Co-MA ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ધરાવે છે, અને તેનું સિન્ટરિંગ પ્રદર્શન અન્ય ઉત્પ્રેરક કરતાં વધુ સારું છે. વધુમાં, અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. 4b થી 4f, હોલો કાર્બન નેનોવાયર્સ (CNF) ઉત્પ્રેરક પર ઉત્પન્ન થાય છે, જે ગેસના પ્રવાહ સાથે સંપર્કમાં રહે છે અને ઉત્પ્રેરકને નિષ્ક્રિય થવાથી અટકાવે છે.

ફિગ. 3 ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો પર દુર્લભ પૃથ્વી ઉમેરાની અસર અને Co/MA ઉત્પ્રેરકના MDR ઉત્પ્રેરક પ્રદર્શન

3.2.2 ડીઓક્સિડેશન ઉત્પ્રેરક

Fe2O3/Meso-CeAl, Ce-doped Fe-આધારિત ડીઓક્સિડેશન ઉત્પ્રેરક, CO2as સોફ્ટ ઓક્સિડન્ટ સાથે 1- બ્યુટેનના ઓક્સિડેટીવ ડીહાઈડ્રોજનેશન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું, અને તેનો ઉપયોગ 1,3- બ્યુટાડીન (BD) ના સંશ્લેષણમાં કરવામાં આવ્યો હતો. એલ્યુમિના મેટ્રિક્સમાં Ce ખૂબ જ વિખરાયેલું હતું, અને Fe2O3/meso ખૂબ જ વિખેરાઈ ગયું હતુંFe2O3/Meso-CeAl-100 ઉત્પ્રેરક માત્ર અત્યંત વિખરાયેલી આયર્ન પ્રજાતિઓ અને સારા માળખાકીય ગુણધર્મો ધરાવે છે, પરંતુ તેની પાસે સારી ઓક્સિજન સંગ્રહ ક્ષમતા પણ છે, તેથી તે સારી શોષણ અને સક્રિયકરણ ક્ષમતા ધરાવે છે. CO2 ના. આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, TEM છબીઓ દર્શાવે છે કે Fe2O3/Meso-CeAl-100 નિયમિત છેતે દર્શાવે છે કે MesoCeAl-100 ની કૃમિ જેવી ચેનલ માળખું છૂટક અને છિદ્રાળુ છે, જે સક્રિય ઘટકોના વિખેરવા માટે ફાયદાકારક છે, જ્યારે અત્યંત વિખરાયેલા સી.ઇ. એલ્યુમિના મેટ્રિક્સમાં સફળતાપૂર્વક ડોપ થયેલ છે. મોટર વાહનોના અલ્ટ્રા-લો એમિશન સ્ટાન્ડર્ડને પૂર્ણ કરતી ઉમદા ધાતુ ઉત્પ્રેરક કોટિંગ સામગ્રીએ છિદ્ર માળખું, સારી હાઇડ્રોથર્મલ સ્થિરતા અને મોટી ઓક્સિજન સંગ્રહ ક્ષમતા વિકસાવી છે.

3.2.3 વાહનો માટે ઉત્પ્રેરક

ઓટોમોટિવ ઉત્પ્રેરક કોટિંગ સામગ્રી મેળવવા માટે Pd-Rh એ ક્વાટર્નરી એલ્યુમિનિયમ-આધારિત રેર અર્થ કોમ્પ્લેક્સ AlCeZrTiOx અને AlLaZrTiOx ને સપોર્ટ કરે છે. મેસોપોરસ એલ્યુમિનિયમ આધારિત રેર અર્થ કોમ્પ્લેક્સ Pd-Rh/ALC સારી ટકાઉપણું સાથે CNG વાહન એક્ઝોસ્ટ શુદ્ધિકરણ ઉત્પ્રેરક તરીકે સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરી શકાય છે અને CNG વાહન એક્ઝોસ્ટ ગેસના મુખ્ય ઘટક CH4 ની રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા 97.8% જેટલી ઊંચી છે. તે દુર્લભ પૃથ્વી મા સંમિશ્રિત સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે હાઇડ્રોથર્મલ વન-સ્ટેપ પદ્ધતિ અપનાવો જે સ્વ-એસેમ્બલીને સાકાર કરે છે, મેટાસ્ટેબલ સ્થિતિ અને ઉચ્ચ એકત્રીકરણ સાથે ઓર્ડર કરેલ મેસોપોરસ પૂર્વવર્તી સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા હતા, અને RE-Al નું સંશ્લેષણ "કમ્પાઉન્ડ વૃદ્ધિ એકમ" ના મોડેલને અનુરૂપ હતું. , આમ ઓટોમોબાઈલ એક્ઝોસ્ટ પોસ્ટ-માઉન્ટેડ થ્રી-વેના શુદ્ધિકરણની અનુભૂતિ થાય છે ઉત્પ્રેરક કન્વર્ટર.

ફિગ. 4 ma(a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) અને SmCo/MA(f) ની HRTEM છબીઓ

ફિગ. 5 TEM ઇમેજ (A) અને EDS એલિમેન્ટ ડાયાગ્રામ (b,c) Fe2O3/Meso-CeAl-100

3.3 તેજસ્વી કામગીરી

દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોના ઇલેક્ટ્રોન વિવિધ ઉર્જા સ્તરો વચ્ચે સંક્રમણ માટે સરળતાથી ઉત્સાહિત થાય છે અને પ્રકાશ ફેંકે છે. દુર્લભ પૃથ્વી આયનોનો ઉપયોગ લ્યુમિનેસન્ટ સામગ્રી તૈયાર કરવા માટે સક્રિયકર્તા તરીકે થાય છે. દુર્લભ પૃથ્વી આયનોને એલ્યુમિનિયમ ફોસ્ફેટ હોલો માઇક્રોસ્ફિયર્સની સપાટી પર કોપ્રિસિપિટેશન પદ્ધતિ અને આયન વિનિમય પદ્ધતિ દ્વારા લોડ કરી શકાય છે, અને લ્યુમિનેસન્ટ સામગ્રી AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) તૈયાર કરી શકાય છે. લ્યુમિનેસેન્ટ તરંગલંબાઇ નજીકના અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રદેશમાં છે. MA તેની જડતા, ઓછી ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરતા અને ઓછી વાહકતાને કારણે પાતળી ફિલ્મોમાં બને છે, જે તેને ઇલેક્ટ્રિકલ અને ઓપ્ટિકલ ઉપકરણો, પાતળી ફિલ્મો, અવરોધો, સેન્સર વગેરેને લાગુ પડે છે. એક-પરિમાણીય ફોટોનિક સ્ફટિકો, ઊર્જા ઉત્પાદન અને પ્રતિબિંબ વિરોધી કોટિંગ્સ પ્રતિભાવ સંવેદના માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ ઉપકરણો ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ પાથ લંબાઈ સાથે સ્ટેક્ડ ફિલ્મ્સ છે, તેથી તે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અને જાડાઈને નિયંત્રિત કરવા માટે જરૂરી છે. હાલમાં, ઉચ્ચ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ અને ઝિર્કોનિયમ ઓક્સાઇડ અને નીચા રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ ઘણીવાર આવા ઉપકરણોને ડિઝાઇન કરવા અને બનાવવા માટે થાય છે. . વિવિધ સપાટીના રાસાયણિક ગુણધર્મો સાથે સામગ્રીની ઉપલબ્ધતા શ્રેણીને વિસ્તૃત કરવામાં આવી છે, જે અદ્યતન ફોટોન સેન્સર ડિઝાઇન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોની ડિઝાઇનમાં MA અને oxyhydroxide ફિલ્મોનો પરિચય મહાન સંભવિતતા દર્શાવે છે કારણ કે રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ જેવો જ છે. પરંતુ રાસાયણિક ગુણધર્મો અલગ છે.

3.4 થર્મલ સ્થિરતા

તાપમાનના વધારા સાથે, સિન્ટરિંગ MA ઉત્પ્રેરકના ઉપયોગની અસરને ગંભીરપણે અસર કરે છે, અને ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર ઘટે છે અને γ-Al2O3in સ્ફટિકીય તબક્કો δ અને θ થી χ તબક્કાઓમાં પરિવર્તિત થાય છે. દુર્લભ પૃથ્વી સામગ્રીમાં સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને થર્મલ સ્થિરતા, ઉચ્ચ અનુકૂલનક્ષમતા અને સરળતાથી ઉપલબ્ધ અને સસ્તો કાચો માલ હોય છે. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો ઉમેરો થર્મલ સ્થિરતા, ઉચ્ચ તાપમાન ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર અને વાહકની યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે અને વાહકની સપાટીની એસિડિટીને સમાયોજિત કરી શકે છે. લા અને સી એ સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા અને અભ્યાસ કરાયેલા ફેરફાર તત્વો છે. લુ વેઇગુઆંગ અને અન્ય લોકોએ શોધી કાઢ્યું કે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોના ઉમેરાથી એલ્યુમિના કણોના બલ્ક પ્રસરણને અસરકારક રીતે અટકાવવામાં આવ્યું હતું, લા અને સીએ એલ્યુમિનાની સપાટી પરના હાઇડ્રોક્સિલ જૂથોને સુરક્ષિત કર્યા હતા, સિન્ટરિંગ અને તબક્કાના રૂપાંતરને અટકાવ્યા હતા, અને ઉચ્ચ તાપમાનના મેસોપોરસ માળખાને થતા નુકસાનમાં ઘટાડો કર્યો હતો. . તૈયાર એલ્યુમિના હજુ પણ ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્રનું પ્રમાણ ધરાવે છે. જો કે, ખૂબ વધારે અથવા ખૂબ ઓછું દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ એલ્યુમિનાની થર્મલ સ્થિરતાને ઘટાડશે. લી યાન્ક્યુ એટ અલ. 5% La2O3to γ-Al2O3 ઉમેર્યું, જેણે થર્મલ સ્થિરતામાં સુધારો કર્યો અને એલ્યુમિના કેરિયરના છિદ્રનું પ્રમાણ અને ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર વધાર્યો. આકૃતિ 6 માંથી જોઈ શકાય છે તેમ, La2O3ને γ-Al2O3 માં ઉમેર્યું, દુર્લભ પૃથ્વી સંયુક્ત વાહકની થર્મલ સ્થિરતામાં સુધારો.

La to MA સાથે નેનો-તંતુમય કણોના ડોપિંગની પ્રક્રિયામાં, જ્યારે હીટ ટ્રીટમેન્ટ તાપમાન વધે છે ત્યારે MA-La ની BET સપાટી વિસ્તાર અને છિદ્રનું પ્રમાણ MA કરતા વધારે હોય છે, અને La સાથે ડોપિંગ ઉચ્ચ સ્તરે સિન્ટરિંગ પર સ્પષ્ટ મંદ અસર કરે છે. તાપમાન ફિગ માં બતાવ્યા પ્રમાણે. 7, તાપમાનના વધારા સાથે, લા અનાજની વૃદ્ધિ અને તબક્કાના પરિવર્તનની પ્રતિક્રિયાને અટકાવે છે, જ્યારે અંજીર. 7a અને 7c નેનો-તંતુમય કણોનું સંચય દર્શાવે છે. અંજીરમાં 7b, 1200℃ પર કેલ્સિનેશન દ્વારા ઉત્પાદિત મોટા કણોનો વ્યાસ લગભગ 100nm છે. તે MA ના નોંધપાત્ર સિન્ટરિંગને ચિહ્નિત કરે છે. વધુમાં, MA-1200 ની સરખામણીમાં, MA-La-1200 હીટ ટ્રીટમેન્ટ પછી એકત્ર થતો નથી. લાના ઉમેરા સાથે, નેનો-ફાઇબર કણોમાં વધુ સારી સિન્ટરિંગ ક્ષમતા હોય છે. ઉચ્ચ કેલ્સિનેશન તાપમાનમાં પણ, ડોપેડ લા હજુ પણ MA સપાટી પર ખૂબ જ વિખેરાયેલા છે. C3H8 ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયામાં Pd ઉત્પ્રેરકના વાહક તરીકે લા સંશોધિત MA નો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

ફિગ. 6 દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો સાથે અને વગર સિન્ટરિંગ એલ્યુમિનાનું માળખું મોડેલ

ફિગ. 7 MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) અને MA-La-1200(d) ની TEM છબીઓ

4 નિષ્કર્ષ

રેર અર્થ સંશોધિત MA સામગ્રીની તૈયારી અને કાર્યાત્મક એપ્લિકેશનની પ્રગતિ રજૂ કરવામાં આવી છે. રેર અર્થ સંશોધિત MA વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઉત્પ્રેરક એપ્લિકેશન, થર્મલ સ્થિરતા અને શોષણમાં ઘણું સંશોધન કરવામાં આવ્યું હોવા છતાં, ઘણી સામગ્રીની કિંમત ઊંચી હોય છે, ડોપિંગની માત્રા ઓછી હોય છે, નબળી વ્યવસ્થા હોય છે અને તેનું ઔદ્યોગિકીકરણ કરવું મુશ્કેલ હોય છે. ભવિષ્યમાં નીચેના કામ કરવાની જરૂર છે: રેર અર્થ સંશોધિત MA ની રચના અને બંધારણને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો, યોગ્ય પ્રક્રિયા પસંદ કરો, કાર્યાત્મક વિકાસને મળો; ખર્ચ ઘટાડવા અને ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનને સાકાર કરવા માટે કાર્યાત્મક પ્રક્રિયા પર આધારિત પ્રક્રિયા નિયંત્રણ મોડલ સ્થાપિત કરવું; ચીનના દુર્લભ પૃથ્વી સંસાધનોના લાભો વધારવા માટે, આપણે દુર્લભ પૃથ્વી MA ફેરફારની પદ્ધતિની શોધ કરવી જોઈએ, રેર અર્થ મોડિફાઈડ MA તૈયાર કરવાની સિદ્ધાંત અને પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવો જોઈએ.

ફંડ પ્રોજેક્ટ: શાનક્સી સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી ઓવરઓલ ઈનોવેશન પ્રોજેક્ટ (2011KTDZ01-04-01); શાનક્સી પ્રાંત 2019 વિશેષ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન પ્રોજેક્ટ (19JK0490); હુઆકિંગ કૉલેજનો 2020 વિશેષ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન પ્રોજેક્ટ, Xi'an University of Architecture and Technology (20KY02)

સ્ત્રોત: રેર અર્થ