అరుదైన భూమి సవరించిన మెసోపోరస్ అల్యూమినా యొక్క అప్లికేషన్ పురోగతి

సిలిసియస్ కాని ఆక్సైడ్లలో, అల్యూమినా మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు, అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకత మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, అయితే మెసోపోరస్ అల్యూమినా (MA) సర్దుబాటు చేయగల రంధ్ర పరిమాణం, పెద్ద నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, పెద్ద రంధ్ర పరిమాణం మరియు తక్కువ ఉత్పత్తి ఖర్చును కలిగి ఉంటుంది, ఇది ఉత్ప్రేరకము, నియంత్రిత ఔషధ విడుదల, అధిశోషణం మరియు పెట్రోలియం ముడి పదార్థాల పగుళ్లు, హైడ్రోక్రాకింగ్ మరియు హైడ్రోడీసల్ఫరైజేషన్ వంటి ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. మైక్రోపోరస్ అల్యూమినాను సాధారణంగా పరిశ్రమలో ఉపయోగిస్తారు, అయితే ఇది అల్యూమినా యొక్క కార్యాచరణను, సేవా జీవితాన్ని మరియు ఉత్ప్రేరకం యొక్క ఎంపికను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ శుద్ధి ప్రక్రియలో, ఇంజిన్ ఆయిల్ సంకలనాల నుండి జమ చేయబడిన కాలుష్య కారకాలు కోక్‌ను ఏర్పరుస్తాయి, ఇది ఉత్ప్రేరక రంధ్రాల ప్రతిష్టంభనకు దారితీస్తుంది, తద్వారా ఉత్ప్రేరకం యొక్క కార్యాచరణను తగ్గిస్తుంది. MA ను రూపొందించడానికి అల్యూమినా క్యారియర్ యొక్క నిర్మాణాన్ని సర్దుబాటు చేయడానికి సర్ఫాక్టెంట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. దాని ఉత్ప్రేరక పనితీరును మెరుగుపరచండి.

MA నిర్బంధ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత కాల్సినేషన్ తర్వాత క్రియాశీల లోహాలు నిష్క్రియం చేయబడతాయి. అదనంగా, అధిక-ఉష్ణోగ్రత కాల్సినేషన్ తర్వాత, మెసోపోరస్ నిర్మాణం కూలిపోతుంది, MA అస్థిపంజరం నిరాకార స్థితిలో ఉంటుంది మరియు ఉపరితల ఆమ్లత్వం కార్యాచరణ రంగంలో దాని అవసరాలను తీర్చలేవు. MA పదార్థాల ఉత్ప్రేరక చర్య, మెసోపోరస్ నిర్మాణ స్థిరత్వం, ఉపరితల ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు ఉపరితల ఆమ్లత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి సవరణ చికిత్స తరచుగా అవసరం. సాధారణ మార్పు సమూహాలలో మెటల్ హెటెరోటామ్‌లు (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, మొదలైనవి) మరియు మెటల్ ఆక్సైడ్‌లు (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, మొదలైనవి) MA ఉపరితలంపై లోడ్ చేయబడతాయి లేదా అస్థిపంజరంలోకి డోప్ చేయబడతాయి.

అరుదైన భూమి మూలకాల యొక్క ప్రత్యేక ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్ దాని సమ్మేళనాలకు ప్రత్యేక ఆప్టికల్, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత లక్షణాలను కలిగి ఉండేలా చేస్తుంది మరియు ఉత్ప్రేరక పదార్థాలు, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ పదార్థాలు, అధిశోషణ పదార్థాలు మరియు అయస్కాంత పదార్థాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. అరుదైన భూమి సవరించిన మెసోపోరస్ పదార్థాలు ఆమ్ల (క్షార) లక్షణాన్ని సర్దుబాటు చేయగలవు, ఆక్సిజన్ ఖాళీని పెంచుతాయి మరియు ఏకరీతి వ్యాప్తి మరియు స్థిరమైన నానోమీటర్ స్కేల్‌తో లోహ నానోక్రిస్టలైన్ ఉత్ప్రేరకాన్ని సంశ్లేషణ చేయగలవు. తగిన పోరస్ పదార్థాలు మరియు అరుదైన భూమి లోహ నానోక్రిస్టల్స్ యొక్క ఉపరితల వ్యాప్తిని మరియు ఉత్ప్రేరకాల యొక్క స్థిరత్వం మరియు కార్బన్ నిక్షేపణ నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తాయి. ఈ పత్రంలో, ఉత్ప్రేరక పనితీరు, ఉష్ణ స్థిరత్వం, ఆక్సిజన్ నిల్వ సామర్థ్యం, ​​నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు రంధ్ర నిర్మాణాన్ని మెరుగుపరచడానికి MA యొక్క అరుదైన భూమి మార్పు మరియు కార్యాచరణను పరిచయం చేస్తారు.

1 MA తయారీ

1.1 అల్యూమినా క్యారియర్ తయారీ

అల్యూమినా క్యారియర్ తయారీ పద్ధతి దాని రంధ్ర నిర్మాణ పంపిణీని నిర్ణయిస్తుంది మరియు దాని సాధారణ తయారీ పద్ధతుల్లో సూడో-బోహ్మైట్ (PB) డీహైడ్రేషన్ పద్ధతి మరియు సోల్-జెల్ పద్ధతి ఉన్నాయి. సూడోబోహ్మైట్ (PB)ని మొదట కాల్వెట్ ప్రతిపాదించాడు మరియు H+పెప్టైజేషన్‌ను ప్రోత్సహించాడు, ఇది ఇంటర్‌లేయర్ నీటిని కలిగి ఉన్న γ-AlOOH కొల్లాయిడల్ PBని పొందటానికి, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్సిన్ చేయబడి అల్యూమినాను ఏర్పరుస్తుంది. వివిధ ముడి పదార్థాల ప్రకారం, ఇది తరచుగా అవపాతం పద్ధతి, కార్బొనైజేషన్ పద్ధతి మరియు ఆల్కహాల్ అల్యూమినియం జలవిశ్లేషణ పద్ధతిగా విభజించబడింది. PB యొక్క కొల్లాయిడల్ ద్రావణీయత స్ఫటికీకరణ ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది మరియు ఇది స్ఫటికీకరణ పెరుగుదలతో ఆప్టిమైజ్ చేయబడుతుంది మరియు ఆపరేటింగ్ ప్రాసెస్ పారామితుల ద్వారా కూడా ప్రభావితమవుతుంది.

PB సాధారణంగా అవక్షేపణ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది. ఆల్కలీని అల్యూమినేట్ ద్రావణంలో కలుపుతారు లేదా యాసిడ్‌ను అల్యూమినేట్ ద్రావణంలో కలుపుతారు మరియు హైడ్రేటెడ్ అల్యూమినా (క్షార అవక్షేపణం) పొందడానికి అవక్షేపణ చేస్తారు, లేదా యాసిడ్‌ను అల్యూమినేట్ అవక్షేపణలో కలుపుతారు, తద్వారా అల్యూమినా మోనోహైడ్రేట్‌ను పొందవచ్చు, దీనిని కడిగి, ఎండబెట్టి, కాల్సిన్ చేసి PBని పొందవచ్చు. అవపాత పద్ధతి పనిచేయడం సులభం మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది, ఇది తరచుగా పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించబడుతుంది, కానీ ఇది అనేక కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది (ద్రావణం pH, ఏకాగ్రత, ఉష్ణోగ్రత మొదలైనవి). మరియు మెరుగైన వ్యాప్తితో కణాన్ని పొందే పరిస్థితి కఠినంగా ఉంటుంది. కార్బొనైజేషన్ పద్ధతిలో, Al(OH)3 CO2 మరియు NaAlO2 యొక్క ప్రతిచర్య ద్వారా పొందబడుతుంది మరియు వృద్ధాప్యం తర్వాత PBని పొందవచ్చు. ఈ పద్ధతి సరళమైన ఆపరేషన్, అధిక ఉత్పత్తి నాణ్యత, కాలుష్యం లేదు మరియు తక్కువ ఖర్చు వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు అధిక ఉత్ప్రేరక చర్య, అద్భుతమైన తుప్పు నిరోధకత మరియు తక్కువ పెట్టుబడి మరియు అధిక రాబడితో అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యంతో అల్యూమినాను తయారు చేయగలదు. అల్యూమినియం ఆల్కాక్సైడ్ జలవిశ్లేషణ పద్ధతి తరచుగా అధిక-స్వచ్ఛత PBని తయారు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. అల్యూమినియం ఆల్కాక్సైడ్‌ను హైడ్రోలైజ్ చేసి అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ మోనోహైడ్రేట్‌ను ఏర్పరుస్తారు, ఆపై అధిక-స్పష్టత PBని పొందేందుకు చికిత్స చేస్తారు, ఇది మంచి స్ఫటికీకరణ, ఏకరీతి కణ పరిమాణం, సాంద్రీకృత రంధ్రాల పరిమాణం పంపిణీ మరియు గోళాకార కణాల యొక్క అధిక సమగ్రతను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, ఈ ప్రక్రియ సంక్లిష్టమైనది మరియు కొన్ని విషపూరిత సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఉపయోగించడం వలన కోలుకోవడం కష్టం.

అదనంగా, అకర్బన లవణాలు లేదా లోహాల సేంద్రీయ సమ్మేళనాలను సాధారణంగా సోల్-జెల్ పద్ధతి ద్వారా అల్యూమినా పూర్వగాములను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు మరియు సోల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ద్రావణాలను తయారు చేయడానికి స్వచ్ఛమైన నీరు లేదా సేంద్రీయ ద్రావకాలను కలుపుతారు, తరువాత వాటిని జెల్ చేసి, ఎండబెట్టి, కాల్చాలి. ప్రస్తుతం, అల్యూమినా తయారీ ప్రక్రియ PB డీహైడ్రేషన్ పద్ధతి ఆధారంగా ఇప్పటికీ మెరుగుపరచబడింది మరియు దాని ఆర్థిక వ్యవస్థ మరియు పర్యావరణ పరిరక్షణ కారణంగా కార్బొనైజేషన్ పద్ధతి పారిశ్రామిక అల్యూమినా ఉత్పత్తికి ప్రధాన పద్ధతిగా మారింది. సోల్-జెల్ పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన అల్యూమినా దాని మరింత ఏకరీతి రంధ్రాల పరిమాణ పంపిణీ కారణంగా చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది, ఇది ఒక సంభావ్య పద్ధతి, కానీ పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని గ్రహించడానికి దీనిని మెరుగుపరచాలి.

1.2 MA తయారీ

సాంప్రదాయ అల్యూమినా క్రియాత్మక అవసరాలను తీర్చలేవు, కాబట్టి అధిక-పనితీరు గల MAని తయారు చేయడం అవసరం. సంశ్లేషణ పద్ధతుల్లో సాధారణంగా ఇవి ఉంటాయి: కార్బన్ అచ్చును కఠినమైన టెంప్లేట్‌గా ఉపయోగించి నానో-కాస్టింగ్ పద్ధతి; SDA సంశ్లేషణ: SDA మరియు ఇతర కాటినిక్, అయానిక్ లేదా నాన్యోనిక్ సర్ఫ్యాక్టెంట్‌ల వంటి మృదువైన టెంప్లేట్‌ల సమక్షంలో బాష్పీభవన-ప్రేరిత స్వీయ-అసెంబ్లీ ప్రక్రియ (EISA).

1.2.1 EISA ప్రక్రియ

ఈ మృదువైన టెంప్లేట్ ఆమ్ల స్థితిలో ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది హార్డ్ మెమ్బ్రేన్ పద్ధతి యొక్క సంక్లిష్టమైన మరియు సమయం తీసుకునే ప్రక్రియను నివారిస్తుంది మరియు ఎపర్చరు యొక్క నిరంతర మాడ్యులేషన్‌ను గ్రహించగలదు. EISA ద్వారా MA తయారీ దాని సులభమైన లభ్యత మరియు పునరుత్పత్తి కారణంగా చాలా దృష్టిని ఆకర్షించింది. వివిధ మెసోపోరస్ నిర్మాణాలను తయారు చేయవచ్చు. సర్ఫాక్టెంట్ యొక్క హైడ్రోఫోబిక్ గొలుసు పొడవును మార్చడం ద్వారా లేదా ద్రావణంలో అల్యూమినియం పూర్వగామికి జలవిశ్లేషణ ఉత్ప్రేరకం యొక్క మోలార్ నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా MA యొక్క రంధ్ర పరిమాణాన్ని సర్దుబాటు చేయవచ్చు. అందువల్ల, అధిక ఉపరితల వైశాల్యం MA యొక్క వన్-స్టెప్ సింథసిస్ మరియు మోడిఫికేషన్ సోల్-జెల్ పద్ధతి అని కూడా పిలువబడే EISA మరియు ఆర్డర్ చేయబడిన మెసోపోరస్ అల్యూమినా (OMA), P123, F127, ట్రైథనోలమైన్ (టీ) మొదలైన వివిధ మృదువైన టెంప్లేట్‌లకు వర్తింపజేయబడింది. మెసోపోరస్ పదార్థాలను అందించడానికి అల్యూమినియం ఆల్కాక్సైడ్‌లు మరియు సర్ఫాక్టెంట్ టెంప్లేట్‌లు, సాధారణంగా అల్యూమినియం ఐసోప్రొపాక్సైడ్ మరియు P123 వంటి ఆర్గానోఅల్యూమినియం పూర్వగాముల సహ-అసెంబ్లీ ప్రక్రియను EISA భర్తీ చేయగలదు. EISA ప్రక్రియ యొక్క విజయవంతమైన అభివృద్ధికి స్థిరమైన సోల్‌ను పొందడానికి మరియు సోల్‌లో సర్ఫాక్టెంట్ మైకెల్‌ల ద్వారా ఏర్పడిన మెసోఫేస్ అభివృద్ధిని అనుమతించడానికి జలవిశ్లేషణ మరియు సంగ్రహణ గతిశాస్త్రం యొక్క ఖచ్చితమైన సర్దుబాటు అవసరం.

EISA ప్రక్రియలో, నాన్-జల ద్రావకాలు (ఇథనాల్ వంటివి) మరియు సేంద్రీయ సంక్లిష్ట ఏజెంట్ల వాడకం ఆర్గానోఅల్యూమినియం పూర్వగాముల జలవిశ్లేషణ మరియు సంగ్రహణ రేటును సమర్థవంతంగా నెమ్మదిస్తుంది మరియు Al(OR)3 మరియు అల్యూమినియం ఐసోప్రొపాక్సైడ్ వంటి OMA పదార్థాల స్వీయ-అసెంబ్లీని ప్రేరేపిస్తుంది. అయితే, నాన్-జల అస్థిర ద్రావకాలలో, సర్ఫ్యాక్టెంట్ టెంప్లేట్‌లు సాధారణంగా వాటి హైడ్రోఫిలిసిటీ/హైడ్రోఫోబిసిటీని కోల్పోతాయి. అదనంగా, జలవిశ్లేషణ మరియు పాలీకండెన్సేషన్ ఆలస్యం కారణంగా, ఇంటర్మీడియట్ ఉత్పత్తి హైడ్రోఫోబిక్ సమూహాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది సర్ఫ్యాక్టెంట్ టెంప్లేట్‌తో సంకర్షణ చెందడం కష్టతరం చేస్తుంది. ద్రావణి బాష్పీభవన ప్రక్రియలో సర్ఫ్యాక్టెంట్ యొక్క సాంద్రత మరియు అల్యూమినియం యొక్క జలవిశ్లేషణ మరియు పాలీకండెన్సేషన్ స్థాయి క్రమంగా పెరిగినప్పుడు మాత్రమే టెంప్లేట్ మరియు అల్యూమినియం యొక్క స్వీయ-అసెంబ్లీ జరుగుతుంది. అందువల్ల, ద్రావకాల యొక్క బాష్పీభవన పరిస్థితులను మరియు పూర్వగాముల యొక్క జలవిశ్లేషణ మరియు సంగ్రహణ ప్రతిచర్యను ప్రభావితం చేసే అనేక పారామితులు, ఉష్ణోగ్రత, సాపేక్ష ఆర్ద్రత, ఉత్ప్రేరకం, ద్రావణి బాష్పీభవన రేటు మొదలైనవి, తుది అసెంబ్లీ నిర్మాణాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి. అంజీర్‌లో చూపిన విధంగా. 1, అధిక ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అధిక ఉత్ప్రేరక పనితీరు కలిగిన OMA పదార్థాలు సాల్వోథర్మల్ అసిస్టెడ్ బాష్పీభవన ప్రేరిత స్వీయ-అసెంబ్లీ (SA-EISA) ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. సాల్వోథర్మల్ చికిత్స అల్యూమినియం పూర్వగాముల యొక్క పూర్తి జలవిశ్లేషణను ప్రోత్సహించి చిన్న-పరిమాణ క్లస్టర్ అల్యూమినియం హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది సర్ఫ్యాక్టెంట్లు మరియు అల్యూమినియం మధ్య పరస్పర చర్యను మెరుగుపరిచింది. EISA ప్రక్రియలో రెండు డైమెన్షనల్ షట్కోణ మెసోఫేస్ ఏర్పడింది మరియు OMA పదార్థాన్ని ఏర్పరచడానికి 400℃ వద్ద కాల్సిన్ చేయబడింది. సాంప్రదాయ EISA ప్రక్రియలో, బాష్పీభవన ప్రక్రియ ఆర్గానోఅల్యూమినియం పూర్వగామి యొక్క జలవిశ్లేషణతో కూడి ఉంటుంది, కాబట్టి బాష్పీభవన పరిస్థితులు ప్రతిచర్య మరియు OMA యొక్క తుది నిర్మాణంపై ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. సాల్వోథర్మల్ చికిత్స దశ అల్యూమినియం పూర్వగామి యొక్క పూర్తి జలవిశ్లేషణను ప్రోత్సహిస్తుంది మరియు పాక్షికంగా ఘనీభవించిన క్లస్టర్డ్ అల్యూమినియం హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.OMA విస్తృత శ్రేణి బాష్పీభవన పరిస్థితులలో ఏర్పడుతుంది. సాంప్రదాయ EISA పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన MA తో పోలిస్తే, SA-EISA పద్ధతి ద్వారా తయారు చేయబడిన OMA అధిక రంధ్ర పరిమాణం, మెరుగైన నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు మెరుగైన ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. భవిష్యత్తులో, రీమింగ్ ఏజెంట్‌ను ఉపయోగించకుండా అధిక మార్పిడి రేటు మరియు అద్భుతమైన సెలెక్టివిటీతో అల్ట్రా-లార్జ్ ఎపర్చరు MA ను తయారు చేయడానికి EISA పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు.

OMA పదార్థాలను సంశ్లేషణ చేయడానికి SA-EISA పద్ధతి యొక్క చిత్రం 1 ఫ్లో చార్ట్

1.2.2 ఇతర ప్రక్రియలు

సాంప్రదాయిక MA తయారీకి స్పష్టమైన మెసోపోరస్ నిర్మాణాన్ని సాధించడానికి సంశ్లేషణ పారామితుల యొక్క ఖచ్చితమైన నియంత్రణ అవసరం, మరియు టెంప్లేట్ పదార్థాల తొలగింపు కూడా సవాలుగా ఉంటుంది, ఇది సంశ్లేషణ ప్రక్రియను క్లిష్టతరం చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, అనేక సాహిత్యకారులు వివిధ టెంప్లేట్‌లతో MA యొక్క సంశ్లేషణను నివేదించారు. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పరిశోధన ప్రధానంగా సజల ద్రావణంలో అల్యూమినియం ఐసోప్రొపాక్సైడ్ ద్వారా గ్లూకోజ్, సుక్రోజ్ మరియు స్టార్చ్‌తో MA యొక్క సంశ్లేషణపై దృష్టి పెట్టింది. ఈ MA పదార్థాలలో ఎక్కువ భాగం అల్యూమినియం నైట్రేట్, సల్ఫేట్ మరియు ఆల్కాక్సైడ్ నుండి అల్యూమినియం మూలాలుగా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి. అల్యూమినియం మూలంగా PB యొక్క ప్రత్యక్ష మార్పు ద్వారా MA CTAB కూడా పొందబడుతుంది. విభిన్న నిర్మాణ లక్షణాలతో MA, అంటే Al2O3)-1, Al2O3)-2 మరియు al2o3And మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. సర్ఫ్యాక్టెంట్ యొక్క జోడింపు PB యొక్క స్వాభావిక క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని మార్చదు, కానీ కణాల స్టాకింగ్ మోడ్‌ను మారుస్తుంది. అదనంగా, Al2O3-3 ఏర్పడటం సేంద్రీయ ద్రావకం PEG ద్వారా స్థిరీకరించబడిన నానోపార్టికల్స్ యొక్క సంశ్లేషణ లేదా PEG చుట్టూ సంకలనం ద్వారా ఏర్పడుతుంది. అయితే, Al2O3-1 యొక్క రంధ్ర పరిమాణం పంపిణీ చాలా ఇరుకైనది. అదనంగా, పల్లాడియం ఆధారిత ఉత్ప్రేరకాలు సింథటిక్ MA ను క్యారియర్‌గా ఉపయోగించి తయారు చేయబడ్డాయి. మీథేన్ దహన ప్రతిచర్యలో, Al2O3-3 మద్దతు ఇచ్చే ఉత్ప్రేరకం మంచి ఉత్ప్రేరక పనితీరును చూపించింది.

మొట్టమొదటిసారిగా, చౌకైన మరియు అల్యూమినియం అధికంగా ఉండే అల్యూమినియం బ్లాక్ స్లాగ్ ABDని ఉపయోగించి సాపేక్షంగా ఇరుకైన పోర్ సైజు డిస్ట్రిబ్యూషన్‌తో MA తయారు చేయబడింది. ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రత మరియు సాధారణ పీడనం వద్ద వెలికితీత ప్రక్రియ ఉంటుంది. వెలికితీత ప్రక్రియలో మిగిలిపోయిన ఘన కణాలు పర్యావరణాన్ని కలుషితం చేయవు మరియు తక్కువ ప్రమాదంతో పోగు చేయవచ్చు లేదా కాంక్రీట్ అప్లికేషన్‌లో ఫిల్లర్ లేదా కంకరగా తిరిగి ఉపయోగించవచ్చు. సంశ్లేషణ చేయబడిన MA యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం 123~162m2/g, పోర్ సైజు డిస్ట్రిబ్యూషన్ ఇరుకైనది, గరిష్ట వ్యాసార్థం 5.3nm, మరియు సచ్ఛిద్రత 0.37 cm3/g. పదార్థం నానో-పరిమాణంలో ఉంటుంది మరియు క్రిస్టల్ పరిమాణం దాదాపు 11nm ఉంటుంది. సాలిడ్-స్టేట్ సింథసిస్ అనేది MAని సంశ్లేషణ చేయడానికి ఒక కొత్త ప్రక్రియ, దీనిని క్లినికల్ ఉపయోగం కోసం రేడియోకెమికల్ శోషకాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. అల్యూమినియం క్లోరైడ్, అమ్మోనియం కార్బోనేట్ మరియు గ్లూకోజ్ ముడి పదార్థాలను 1: 1.5: 1.5 మోలార్ నిష్పత్తిలో కలుపుతారు మరియు MA ఒక కొత్త ఘన-స్థితి యాంత్రిక రసాయన ప్రతిచర్య ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది. థర్మల్ బ్యాటరీ పరికరాలలో 131I ని కేంద్రీకరించడం ద్వారా, ఏకాగ్రత తర్వాత 131I మొత్తం దిగుబడి 90%, మరియు పొందిన 131I[NaI] ద్రావణం అధిక రేడియోధార్మిక సాంద్రత (1.7TBq/mL) కలిగి ఉంటుంది, తద్వారా థైరాయిడ్ క్యాన్సర్ చికిత్స కోసం పెద్ద మోతాదు131I[NaI] క్యాప్సూల్స్ వాడకాన్ని గ్రహించవచ్చు.

సంగ్రహంగా చెప్పాలంటే, భవిష్యత్తులో, బహుళ-స్థాయి ఆర్డర్డ్ పోర్ నిర్మాణాలను నిర్మించడానికి, పదార్థాల నిర్మాణం, పదనిర్మాణం మరియు ఉపరితల రసాయన లక్షణాలను సమర్థవంతంగా సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు పెద్ద ఉపరితల వైశాల్యం మరియు ఆర్డర్డ్ వార్మ్‌హోల్ MA ను ఉత్పత్తి చేయడానికి చిన్న మాలిక్యులర్ టెంప్లేట్‌లను కూడా అభివృద్ధి చేయవచ్చు. చౌక టెంప్లేట్‌లు మరియు అల్యూమినియం వనరులను అన్వేషించండి, సంశ్లేషణ ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయండి, సంశ్లేషణ యంత్రాంగాన్ని స్పష్టం చేయండి మరియు ప్రక్రియను మార్గనిర్దేశం చేయండి.

2 MA యొక్క సవరణ పద్ధతి

MA క్యారియర్‌పై క్రియాశీల భాగాలను ఏకరీతిలో పంపిణీ చేసే పద్ధతుల్లో ఇంప్రెగ్నేషన్, ఇన్-సిటు సింథసిస్, అవపాతం, అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్, మెకానికల్ మిక్సింగ్ మరియు మెల్టింగ్ ఉన్నాయి, వీటిలో మొదటి రెండు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి.

2.1 ఇన్-సిటు సంశ్లేషణ పద్ధతి

ఫంక్షనల్ సవరణలో ఉపయోగించే సమూహాలను MA ను తయారు చేసే ప్రక్రియలో జోడించి, పదార్థం యొక్క అస్థిపంజర నిర్మాణాన్ని సవరించడానికి మరియు స్థిరీకరించడానికి మరియు ఉత్ప్రేరక పనితీరును మెరుగుపరచడానికి జోడించబడతాయి. ఈ ప్రక్రియ చిత్రం 2లో చూపబడింది. లియు మరియు ఇతరులు Ni/Mo-Al2O3ని P123 టెంప్లేట్‌గా ఉపయోగించి సంశ్లేషణ చేశారు. Ni మరియు Mo రెండూ MA యొక్క మెసోపోరస్ నిర్మాణాన్ని నాశనం చేయకుండా, ఆర్డర్ చేయబడిన MA ఛానెల్‌లలో చెదరగొట్టబడ్డాయి మరియు ఉత్ప్రేరక పనితీరు స్పష్టంగా మెరుగుపడింది. γ-Al2O3తో పోలిస్తే, సంశ్లేషణ చేయబడిన గామా-al2o3సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఇన్-సిటు గ్రోత్ పద్ధతిని స్వీకరించడం ద్వారా, MnO2-Al2O3 పెద్ద BET నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు రంధ్ర వాల్యూమ్‌ను కలిగి ఉంది మరియు ఇరుకైన రంధ్ర పరిమాణ పంపిణీతో బైమోడల్ మెసోపోరస్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది. MnO2-Al2O3 వేగవంతమైన శోషణ రేటు మరియు F- కోసం అధిక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు విస్తృత pH అప్లికేషన్ పరిధిని (pH=4~10) కలిగి ఉంది, ఇది ఆచరణాత్మక పారిశ్రామిక అనువర్తన పరిస్థితులకు అనుకూలంగా ఉంటుంది. MnO2-Al2O3 యొక్క రీసైక్లింగ్ పనితీరు γ-Al2O కంటే మెరుగ్గా ఉంది. నిర్మాణాత్మక స్థిరత్వాన్ని మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయాలి. సంగ్రహంగా చెప్పాలంటే, ఇన్-సిటు సంశ్లేషణ ద్వారా పొందిన MA సవరించిన పదార్థాలు మంచి నిర్మాణ క్రమం, సమూహాలు మరియు అల్యూమినా క్యారియర్‌ల మధ్య బలమైన పరస్పర చర్య, గట్టి కలయిక, పెద్ద పదార్థ భారాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్య ప్రక్రియలో క్రియాశీల భాగాల తొలగింపుకు కారణం కావడం సులభం కాదు మరియు ఉత్ప్రేరక పనితీరు గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది.

చిత్రం 2 ఇన్-సిటు సంశ్లేషణ ద్వారా ఫంక్షనలైజ్డ్ MA తయారీ

2.2 ఫలదీకరణ పద్ధతి

తయారుచేసిన MA ని సవరించిన సమూహంలో ముంచి, చికిత్స తర్వాత సవరించిన MA పదార్థాన్ని పొందడం ద్వారా ఉత్ప్రేరకం, అధిశోషణం మరియు ఇలాంటి ప్రభావాలను గ్రహించవచ్చు. కై మరియు ఇతరులు సోల్-జెల్ పద్ధతి ద్వారా P123 నుండి MA ని తయారు చేసి, ఇథనాల్ మరియు టెట్రాఎథిలీన్పెంటమైన్ ద్రావణంలో నానబెట్టి బలమైన అధిశోషణ పనితీరుతో అమైనో సవరించిన MA పదార్థాన్ని పొందారు. అదనంగా, బెల్కాసెమి మరియు ఇతరులు ఆర్డర్ చేసిన జింక్ డోప్డ్ సవరించిన MA పదార్థాలను పొందడానికి అదే ప్రక్రియ ద్వారా ZnCl2 ద్రావణంలో ముంచారు. నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు రంధ్ర పరిమాణం వరుసగా 394m2/g మరియు 0.55 cm3/g. ఇన్-సిటు సంశ్లేషణ పద్ధతితో పోలిస్తే, ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతి మెరుగైన మూలక వ్యాప్తి, స్థిరమైన మెసోపోరస్ నిర్మాణం మరియు మంచి అధిశోషణ పనితీరును కలిగి ఉంటుంది, కానీ క్రియాశీల భాగాలు మరియు అల్యూమినా క్యారియర్ మధ్య పరస్పర చర్య బలహీనంగా ఉంటుంది మరియు ఉత్ప్రేరక చర్య బాహ్య కారకాల ద్వారా సులభంగా జోక్యం చేసుకుంటుంది.

3 క్రియాత్మక పురోగతి

ప్రత్యేక లక్షణాలతో అరుదైన భూమి MA సంశ్లేషణ భవిష్యత్తులో అభివృద్ధి ధోరణి. ప్రస్తుతం, అనేక సంశ్లేషణ పద్ధతులు ఉన్నాయి. ప్రక్రియ పారామితులు MA పనితీరును ప్రభావితం చేస్తాయి. MA యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, పోర్ వాల్యూమ్ మరియు పోర్ వ్యాసాన్ని టెంప్లేట్ రకం మరియు అల్యూమినియం పూర్వగామి కూర్పు ద్వారా సర్దుబాటు చేయవచ్చు. కాల్సినేషన్ ఉష్ణోగ్రత మరియు పాలిమర్ టెంప్లేట్ ఏకాగ్రత MA యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు పోర్ వాల్యూమ్‌ను ప్రభావితం చేస్తాయి. సుజుకి మరియు యమౌచి కాల్సినేషన్ ఉష్ణోగ్రతను 500℃ నుండి 900℃కి పెంచినట్లు కనుగొన్నారు. ఎపర్చర్‌ను పెంచవచ్చు మరియు ఉపరితల వైశాల్యాన్ని తగ్గించవచ్చు. అదనంగా, అరుదైన భూమి మార్పు చికిత్స ఉత్ప్రేరక ప్రక్రియలో MA పదార్థాల కార్యాచరణ, ఉపరితల ఉష్ణ స్థిరత్వం, నిర్మాణ స్థిరత్వం మరియు ఉపరితల ఆమ్లతను మెరుగుపరుస్తుంది మరియు MA ఫంక్షనలైజేషన్ అభివృద్ధిని కలుస్తుంది.

3.1 డీఫ్లోరినేషన్ యాడ్సోర్బెంట్

చైనాలో తాగునీటిలో ఫ్లోరిన్ తీవ్రంగా హానికరం. అదనంగా, పారిశ్రామిక జింక్ సల్ఫేట్ ద్రావణంలో ఫ్లోరిన్ కంటెంట్ పెరుగుదల ఎలక్ట్రోడ్ ప్లేట్ తుప్పు పట్టడానికి, పని వాతావరణం క్షీణించడానికి, విద్యుత్ జింక్ నాణ్యత తగ్గడానికి మరియు యాసిడ్ తయారీ వ్యవస్థలో రీసైకిల్ చేయబడిన నీటి పరిమాణం తగ్గడానికి మరియు ద్రవీకృత బెడ్ ఫర్నేస్ రోస్టింగ్ ఫ్లూ గ్యాస్ యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు దారితీస్తుంది. ప్రస్తుతం, వెట్ డీఫ్లోరినేషన్ యొక్క సాధారణ పద్ధతులలో అధిశోషణ పద్ధతి అత్యంత ఆకర్షణీయంగా ఉంది. అయితే, పేలవమైన అధిశోషణ సామర్థ్యం, ​​ఇరుకైన అందుబాటులో ఉన్న pH పరిధి, ద్వితీయ కాలుష్యం మొదలైన కొన్ని లోపాలు ఉన్నాయి. యాక్టివేటెడ్ కార్బన్, అమోర్ఫస్ అల్యూమినా, యాక్టివేటెడ్ అల్యూమినా మరియు ఇతర యాడ్సోర్బెంట్‌లను నీటి డీఫ్లోరినేషన్ కోసం ఉపయోగించారు, కానీ యాడ్సోర్బెంట్‌ల ధర ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు F-ఇన్ న్యూట్రల్ ద్రావణం లేదా అధిక సాంద్రత యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది. తటస్థ pH విలువ వద్ద ఫ్లోరైడ్‌కు దాని అధిక అనుబంధం మరియు ఎంపిక కారణంగా యాక్టివేటెడ్ అల్యూమినా ఫ్లోరైడ్ తొలగింపు కోసం విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడిన యాడ్సోర్బెంట్‌గా మారింది, అయితే ఇది ఫ్లోరైడ్ యొక్క పేలవమైన అధిశోషణ సామర్థ్యం ద్వారా పరిమితం చేయబడింది మరియు pH<6 వద్ద మాత్రమే ఇది మంచి ఫ్లోరైడ్ అధిశోషణ పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. MA దాని పెద్ద నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, ప్రత్యేకమైన రంధ్ర పరిమాణ ప్రభావం, ఆమ్ల-క్షార పనితీరు, ఉష్ణ మరియు యాంత్రిక స్థిరత్వం కారణంగా పర్యావరణ కాలుష్య నియంత్రణలో విస్తృత దృష్టిని ఆకర్షించింది. కుండు మరియు ఇతరులు 62.5 mg/g గరిష్ట ఫ్లోరిన్ అధిశోషణ సామర్థ్యంతో MAను తయారు చేశారు. MA యొక్క ఫ్లోరిన్ అధిశోషణ సామర్థ్యం నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, ఉపరితల క్రియాత్మక సమూహాలు, రంధ్ర పరిమాణం మరియు మొత్తం రంధ్ర పరిమాణం వంటి దాని నిర్మాణ లక్షణాల ద్వారా బాగా ప్రభావితమవుతుంది. MA యొక్క నిర్మాణం మరియు పనితీరు యొక్క సర్దుబాటు దాని అధిశోషణ పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం.

La యొక్క హార్డ్ ఆమ్లం మరియు ఫ్లోరిన్ యొక్క హార్డ్ బేసిసిటీ కారణంగా, La మరియు ఫ్లోరిన్ అయాన్ల మధ్య బలమైన అనుబంధం ఉంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, కొన్ని అధ్యయనాలు La ను మాడిఫైయర్‌గా ఫ్లోరైడ్ యొక్క శోషణ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుందని కనుగొన్నాయి. అయితే, అరుదైన భూమి యాడ్సోర్బెంట్‌ల యొక్క తక్కువ నిర్మాణ స్థిరత్వం కారణంగా, ఎక్కువ అరుదైన భూమి ద్రావణంలోకి లీచ్ చేయబడతాయి, ఫలితంగా ద్వితీయ నీటి కాలుష్యం మరియు మానవ ఆరోగ్యానికి హాని కలుగుతుంది. మరోవైపు, నీటి వాతావరణంలో అల్యూమినియం యొక్క అధిక సాంద్రత మానవ ఆరోగ్యానికి విషాలలో ఒకటి. అందువల్ల, మంచి స్థిరత్వం మరియు ఫ్లోరిన్ తొలగింపు ప్రక్రియలో ఇతర మూలకాల లీచింగ్ లేదా తక్కువ లీచింగ్ లేకుండా ఒక రకమైన మిశ్రమ యాడ్సోర్బెంట్‌ను తయారు చేయడం అవసరం. La మరియు Ce ద్వారా సవరించబడిన MA ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతి (La/MA మరియు Ce/MA) ద్వారా తయారు చేయబడింది. అరుదైన ఎర్త్ ఆక్సైడ్‌లను మొదటిసారిగా MA ఉపరితలంపై విజయవంతంగా లోడ్ చేశారు, ఇవి అధిక డీఫ్లోరినేషన్ పనితీరును కలిగి ఉన్నాయి. ఫ్లోరిన్ తొలగింపు యొక్క ప్రధాన విధానాలు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ అధిశోషణం మరియు రసాయన అధిశోషణం, ఉపరితల సానుకూల చార్జ్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ ఆకర్షణ మరియు లిగాండ్ మార్పిడి ప్రతిచర్య ఉపరితల హైడ్రాక్సిల్‌తో కలిసిపోతాయి, అధిశోషక ఉపరితలంపై హైడ్రాక్సిల్ ఫంక్షనల్ సమూహం F-తో హైడ్రోజన్ బంధాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, La మరియు Ce యొక్క మార్పు ఫ్లోరిన్ యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, La/MA ఎక్కువ హైడ్రాక్సిల్ అధిశోషణ సైట్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు F యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యం La/MA>Ce/MA>MA క్రమంలో ఉంటుంది. ప్రారంభ సాంద్రత పెరుగుదలతో, ఫ్లోరిన్ యొక్క అధిశోషణ సామర్థ్యం పెరుగుతుంది. pH 5~9 ఉన్నప్పుడు అధిశోషణ ప్రభావం ఉత్తమంగా ఉంటుంది మరియు ఫ్లోరిన్ యొక్క అధిశోషణ ప్రక్రియ లాంగ్‌ముయిర్ ఐసోథర్మల్ అధిశోషణ నమూనాతో అనుగుణంగా ఉంటుంది. అదనంగా, అల్యూమినాలోని సల్ఫేట్ అయాన్ల మలినాలు నమూనాల నాణ్యతను కూడా గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. అరుదైన భూమిలో మార్పు చెందిన అల్యూమినాపై సంబంధిత పరిశోధనలు జరిగినప్పటికీ, చాలా పరిశోధనలు యాడ్సోర్బెంట్ ప్రక్రియపై దృష్టి సారిస్తాయి, దీనిని పారిశ్రామికంగా ఉపయోగించడం కష్టం. భవిష్యత్తులో, జింక్ సల్ఫేట్ ద్రావణంలో ఫ్లోరిన్ కాంప్లెక్స్ యొక్క డిస్సోసియేషన్ మెకానిజం మరియు ఫ్లోరిన్ అయాన్ల వలస లక్షణాలను మనం అధ్యయనం చేయవచ్చు, జింక్ హైడ్రోమెటలర్జీ వ్యవస్థలో జింక్ సల్ఫేట్ ద్రావణం యొక్క డీఫ్లోరినేషన్ కోసం సమర్థవంతమైన, తక్కువ-ధర మరియు పునరుత్పాదక ఫ్లోరిన్ అయాన్ యాడ్సోర్బెంట్‌ను పొందవచ్చు మరియు అరుదైన భూమి MA నానో యాడ్సోర్బెంట్ ఆధారంగా అధిక ఫ్లోరిన్ ద్రావణాన్ని చికిత్స చేయడానికి ప్రక్రియ నియంత్రణ నమూనాను ఏర్పాటు చేయవచ్చు.

3.2 ఉత్ప్రేరకం

3.2.1 మీథేన్ యొక్క పొడి సంస్కరణ

అరుదైన భూమి పోరస్ పదార్థాల ఆమ్లత్వాన్ని (బేసిసిటీ) సర్దుబాటు చేయగలదు, ఆక్సిజన్ ఖాళీని పెంచుతుంది మరియు ఏకరీతి వ్యాప్తి, నానోమీటర్ స్కేల్ మరియు స్థిరత్వంతో ఉత్ప్రేరకాలను సంశ్లేషణ చేయగలదు. ఇది తరచుగా CO2 యొక్క మీథనేషన్‌ను ఉత్ప్రేరకపరచడానికి నోబుల్ లోహాలు మరియు పరివర్తన లోహాలకు మద్దతు ఇవ్వడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ప్రస్తుతం, అరుదైన భూమి సవరించిన మెసోపోరస్ పదార్థాలు మీథేన్ డ్రై రిఫార్మింగ్ (MDR), VOCల ఫోటోకాటలిటిక్ డిగ్రేడేషన్ మరియు టెయిల్ గ్యాస్ ప్యూరిఫికేషన్ వైపు అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి. నోబుల్ లోహాలు (Pd, Ru, Rh, మొదలైనవి) మరియు ఇతర పరివర్తన లోహాలతో (Co, Fe, మొదలైనవి) పోలిస్తే, Ni/Al2O3 ఉత్ప్రేరకం దాని అధిక ఉత్ప్రేరక చర్య మరియు ఎంపిక, అధిక స్థిరత్వం మరియు మీథేన్ కోసం తక్కువ ధర కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. అయితే, Ni/Al2O3 ఉపరితలంపై Ni నానోపార్టికల్స్ యొక్క సింటరింగ్ మరియు కార్బన్ నిక్షేపణ ఉత్ప్రేరకం యొక్క వేగవంతమైన నిష్క్రియానికి దారితీస్తుంది. అందువల్ల, ఉత్ప్రేరక చర్య, స్థిరత్వం మరియు స్కార్చ్ నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి యాక్సిలరెంట్‌ను జోడించడం, ఉత్ప్రేరక క్యారియర్‌ను సవరించడం మరియు తయారీ మార్గాన్ని మెరుగుపరచడం అవసరం. సాధారణంగా, అరుదైన ఎర్త్ ఆక్సైడ్‌లను వైవిధ్య ఉత్ప్రేరకాలలో నిర్మాణాత్మక మరియు ఎలక్ట్రానిక్ ప్రమోటర్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు మరియు CeO2Ni యొక్క వ్యాప్తిని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు బలమైన లోహ మద్దతు పరస్పర చర్య ద్వారా లోహ Ni యొక్క లక్షణాలను మారుస్తుంది.

లోహాల వ్యాప్తిని పెంచడానికి మరియు క్రియాశీల లోహాల సముదాయాన్ని నిరోధించడానికి MA విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. అధిక ఆక్సిజన్ నిల్వ సామర్థ్యంతో La2O3 మార్పిడి ప్రక్రియలో కార్బన్ నిరోధకతను పెంచుతుంది మరియు La2O3 మెసోపోరస్ అల్యూమినాపై Co యొక్క వ్యాప్తిని ప్రోత్సహిస్తుంది, ఇది అధిక సంస్కరణ కార్యకలాపాలు మరియు స్థితిస్థాపకతను కలిగి ఉంటుంది. La2O3 ప్రోమోటర్ Co/MA ఉత్ప్రేరకం యొక్క MDR కార్యాచరణను పెంచుతుంది మరియు Co3O4 మరియు CoAl2O4 దశలు ఉత్ప్రేరక ఉపరితలంపై ఏర్పడతాయి. అయితే, బాగా చెదరగొట్టబడిన La2O3 8nm~10nm చిన్న ధాన్యాలను కలిగి ఉంటుంది. MDR ప్రక్రియలో, La2O3 మరియు CO2 మధ్య ఇన్-సిటు పరస్పర చర్య La2O2CO3mesophase ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది ఉత్ప్రేరక ఉపరితలంపై CxHy యొక్క ప్రభావవంతమైన తొలగింపును ప్రేరేపించింది. La2O3 అధిక ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతను అందించడం ద్వారా మరియు 10%Co/MAలో ఆక్సిజన్ ఖాళీని పెంచడం ద్వారా హైడ్రోజన్ తగ్గింపును ప్రోత్సహిస్తుంది. La2O3 జోడించడం వలన CH4 వినియోగం యొక్క స్పష్టమైన క్రియాశీలత శక్తి తగ్గుతుంది. అందువల్ల, 1073K K వద్ద CH4 మార్పిడి రేటు 93.7%కి పెరిగింది. La2O3 చేరిక ఉత్ప్రేరక చర్యను మెరుగుపరిచింది, H2 తగ్గింపును ప్రోత్సహించింది, Co0 క్రియాశీల ప్రదేశాల సంఖ్యను పెంచింది, తక్కువ నిక్షేపిత కార్బన్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది మరియు ఆక్సిజన్ ఖాళీని 73.3%కి పెంచింది.

లి జియావోఫెంగ్‌లో సమాన వాల్యూమ్ ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతి ద్వారా Ni/Al2O3 ఉత్ప్రేరకంపై Ce మరియు Pr లకు మద్దతు ఇవ్వబడ్డాయి. Ce మరియు Pr లను జోడించిన తర్వాత, H2 కు సెలెక్టివిటీ పెరిగింది మరియు CO కు సెలెక్టివిటీ తగ్గింది. Pr ద్వారా సవరించబడిన MDR అద్భుతమైన ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు H2 కు సెలెక్టివిటీ 64.5% నుండి 75.6% కి పెరిగింది, అయితే CO కు సెలెక్టివిటీ 31.4% నుండి తగ్గింది పెంగ్ షుజింగ్ మరియు ఇతరులు సోల్-జెల్ పద్ధతిని ఉపయోగించారు, Ce-మార్పు చేయబడిన MA అల్యూమినియం ఐసోప్రొపాక్సైడ్, ఐసోప్రొపనాల్ ద్రావకం మరియు సిరియం నైట్రేట్ హెక్సాహైడ్రేట్‌తో తయారు చేయబడింది. ఉత్పత్తి యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం కొద్దిగా పెరిగింది. Ce ని జోడించడం వలన MA ఉపరితలంపై రాడ్ లాంటి నానోపార్టికల్స్ యొక్క సముదాయం తగ్గింది. γ- Al2O3 ఉపరితలంపై కొన్ని హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలు ప్రాథమికంగా Ce సమ్మేళనాలతో కప్పబడి ఉన్నాయి. MA యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం మెరుగుపడింది మరియు 1000℃ వద్ద 10 గంటల పాటు కాల్సినేషన్ తర్వాత క్రిస్టల్ దశ పరివర్తన జరగలేదు. వాంగ్ బావోయి మరియు ఇతరులు. కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతి ద్వారా MA మెటీరియల్ CeO2-Al2O4 తయారు చేయబడింది. క్యూబిక్ చిన్న ధాన్యాలతో కూడిన CeO2 అల్యూమినాలో ఏకరీతిలో చెదరగొట్టబడింది. CeO2-Al2O4 పై Co మరియు Mo లకు మద్దతు ఇచ్చిన తర్వాత, అల్యూమినా మరియు క్రియాశీల భాగం Co మరియు Mo ల మధ్య పరస్పర చర్యను CEO2 సమర్థవంతంగా నిరోధించింది.

అరుదైన భూమి ప్రమోటర్లు (La, Ce, y మరియు Sm) MDR కోసం Co/MA ఉత్ప్రేరకంతో కలిపి ఉంటాయి మరియు ఈ ప్రక్రియ అంజీర్ 3లో చూపబడింది. అరుదైన భూమి ప్రమోటర్లు MA క్యారియర్‌పై Co యొక్క వ్యాప్తిని మెరుగుపరుస్తాయి మరియు co కణాల సముదాయాన్ని నిరోధిస్తాయి. కణ పరిమాణం చిన్నగా ఉంటే, Co-MA పరస్పర చర్య బలంగా ఉంటుంది, YCo/MA ఉత్ప్రేరకంలో ఉత్ప్రేరక మరియు సింటరింగ్ సామర్థ్యం బలంగా ఉంటుంది మరియు MDR కార్యాచరణ మరియు కార్బన్ నిక్షేపణపై అనేక ప్రమోటర్ల సానుకూల ప్రభావాలు ఉంటాయి. చిత్రం 4 అనేది 1023K, Co2 వద్ద MDR చికిత్స తర్వాత HRTEM iMAgage, ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 8 గంటలు. Co కణాలు నల్ల మచ్చల రూపంలో ఉంటాయి, అయితే MA క్యారియర్‌లు బూడిద రంగు రూపంలో ఉంటాయి, ఇది ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత యొక్క వ్యత్యాసంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. 10%Co/MA (fig. 4b) తో HRTEM చిత్రంలో, ma క్యారియర్‌లపై Co లోహ కణాల సముదాయాన్ని గమనించవచ్చు. అరుదైన భూమి ప్రమోటర్ జోడించడం వలన Co కణాలను 11.0nm~12.5nmకి తగ్గిస్తుంది. YCo/MA బలమైన Co-MA పరస్పర చర్యను కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని సింటరింగ్ పనితీరు ఇతర ఉత్ప్రేరకాల కంటే మెరుగ్గా ఉంటుంది. అదనంగా, అంజీర్‌లలో చూపిన విధంగా. 4b నుండి 4f వరకు, ఉత్ప్రేరకాలపై బోలు కార్బన్ నానోవైర్లు (CNF) ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, ఇవి వాయు ప్రవాహంతో సంబంధంలో ఉంటాయి మరియు ఉత్ప్రేరకం నిష్క్రియం కాకుండా నిరోధిస్తాయి.

Fig. 3 Co/MA ఉత్ప్రేరకం యొక్క భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు మరియు MDR ఉత్ప్రేరక పనితీరుపై అరుదైన భూమి జోడింపు ప్రభావం

3.2.2 డీఆక్సిడేషన్ ఉత్ప్రేరకం

Fe2O3/Meso-CeAl, ఒక Ce-డోప్డ్ Fe-ఆధారిత డీఆక్సిడేషన్ ఉత్ప్రేరకం, CO2 వంటి మృదువైన ఆక్సిడెంట్‌తో 1- బ్యూటీన్ యొక్క ఆక్సీకరణ డీహైడ్రోజనేషన్ ద్వారా తయారు చేయబడింది మరియు 1,3- బ్యూటాడిన్ (BD) సంశ్లేషణలో ఉపయోగించబడింది. Ce అల్యూమినా మాతృకలో బాగా చెదరగొట్టబడింది మరియు Fe2O3/meso బాగా చెదరగొట్టబడిందిFe2O3/Meso-CeAl-100 ఉత్ప్రేరకం అధికంగా చెదరగొట్టబడిన ఇనుప జాతులు మరియు మంచి నిర్మాణ లక్షణాలను కలిగి ఉండటమే కాకుండా, మంచి ఆక్సిజన్ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని కూడా కలిగి ఉంది, కాబట్టి ఇది CO2 యొక్క మంచి శోషణ మరియు క్రియాశీలత సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. చిత్రం 5లో చూపిన విధంగా, TEM చిత్రాలు Fe2O3/Meso-CeAl-100 క్రమబద్ధంగా ఉందని చూపిస్తున్నాయి. ఇది MesoCeAl-100 యొక్క వార్మ్ లాంటి ఛానల్ నిర్మాణం వదులుగా మరియు పోరస్‌గా ఉందని చూపిస్తుంది, ఇది క్రియాశీల పదార్ధాల వ్యాప్తికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, అయితే అధికంగా చెదరగొట్టబడిన Ce అల్యూమినా మాతృకలో విజయవంతంగా డోప్ చేయబడుతుంది. మోటారు వాహనాల అతి తక్కువ ఉద్గార ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండే నోబుల్ మెటల్ ఉత్ప్రేరక పూత పదార్థం రంధ్ర నిర్మాణం, మంచి హైడ్రోథర్మల్ స్థిరత్వం మరియు పెద్ద ఆక్సిజన్ నిల్వ సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేసింది.

3.2.3 వాహనాలకు ఉత్ప్రేరకం

ఆటోమోటివ్ ఉత్ప్రేరక పూత పదార్థాలను పొందడానికి Pd-Rh క్వాటర్నరీ అల్యూమినియం-ఆధారిత అరుదైన భూమి సముదాయాలు AlCeZrTiOx మరియు AlLaZrTiOx లకు మద్దతు ఇస్తుంది. మెసోపోరస్ అల్యూమినియం-ఆధారిత అరుదైన భూమి సముదాయం Pd-Rh/ALCని మంచి మన్నికతో CNG వాహన ఎగ్జాస్ట్ ప్యూరిఫికేషన్ ఉత్ప్రేరకంగా విజయవంతంగా ఉపయోగించవచ్చు మరియు CNG వాహన ఎగ్జాస్ట్ గ్యాస్ యొక్క ప్రధాన భాగం అయిన CH4 యొక్క మార్పిడి సామర్థ్యం 97.8% వరకు ఉంటుంది. స్వీయ-అసెంబ్లీని గ్రహించడానికి ఆ అరుదైన భూమి ma మిశ్రమ పదార్థాన్ని సిద్ధం చేయడానికి హైడ్రోథర్‌మాల్ వన్-స్టెప్ పద్ధతిని అనుసరించండి, మెటాస్టేబుల్ స్థితి మరియు అధిక అగ్రిగేషన్‌తో ఆర్డర్ చేయబడిన మెసోపోరస్ పూర్వగాములు సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి మరియు RE-Al యొక్క సంశ్లేషణ "సమ్మేళనం పెరుగుదల యూనిట్" యొక్క నమూనాకు అనుగుణంగా ఉంది, తద్వారా ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ పోస్ట్-మౌంటెడ్ త్రీ-వే ఉత్ప్రేరక కన్వర్టర్ యొక్క శుద్దీకరణను గ్రహించారు.

Fig. 4 Ma (a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) మరియు SmCo/MA(f) యొక్క HRTEM చిత్రాలు

Fe2O3/Meso-CeAl-100 యొక్క TEM ఇమేజ్ (A) మరియు EDS ఎలిమెంట్ రేఖాచిత్రం (b,c) చిత్రం 5.

3.3 ప్రకాశించే పనితీరు

అరుదైన భూమి మూలకాల ఎలక్ట్రాన్లు వేర్వేరు శక్తి స్థాయిల మధ్య పరివర్తనకు సులభంగా ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు కాంతిని విడుదల చేస్తాయి. కాంతి పదార్థాలను తయారు చేయడానికి అరుదైన భూమి అయాన్లను తరచుగా యాక్టివేటర్లుగా ఉపయోగిస్తారు. కోప్రెసిపిటేషన్ పద్ధతి మరియు అయాన్ మార్పిడి పద్ధతి ద్వారా అల్యూమినియం ఫాస్ఫేట్ బోలు మైక్రోస్పియర్‌ల ఉపరితలంపై అరుదైన భూమి అయాన్‌లను లోడ్ చేయవచ్చు మరియు ప్రకాశించే పదార్థాలు AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) తయారు చేయవచ్చు. కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం అతినీలలోహిత ప్రాంతంలో ఉంటుంది. MA దాని జడత్వం, తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు తక్కువ వాహకత కారణంగా సన్నని ఫిల్మ్‌లుగా తయారు చేయబడింది, ఇది విద్యుత్ మరియు ఆప్టికల్ పరికరాలు, సన్నని ఫిల్మ్‌లు, అడ్డంకులు, సెన్సార్లు మొదలైన వాటికి వర్తించేలా చేస్తుంది. ఇది ప్రతిస్పందనను సెన్సింగ్ చేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ఏక-డైమెన్షనల్ ఫోటోనిక్ స్ఫటికాలు, శక్తి ఉత్పత్తి మరియు వ్యతిరేక ప్రతిబింబ పూతలు. ఈ పరికరాలు ఖచ్చితమైన ఆప్టికల్ మార్గం పొడవుతో పేర్చబడిన ఫిల్మ్‌లు, కాబట్టి వక్రీభవన సూచిక మరియు మందాన్ని నియంత్రించడం అవసరం. ప్రస్తుతం, అధిక వక్రీభవన సూచిక కలిగిన టైటానియం డయాక్సైడ్ మరియు జిర్కోనియం ఆక్సైడ్ మరియు తక్కువ వక్రీభవన సూచిక కలిగిన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ తరచుగా అటువంటి పరికరాలను రూపొందించడానికి మరియు నిర్మించడానికి ఉపయోగిస్తారు. విభిన్న ఉపరితల రసాయన లక్షణాలతో కూడిన పదార్థాల లభ్యత పరిధి విస్తరించబడింది, ఇది అధునాతన ఫోటాన్ సెన్సార్‌లను రూపొందించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ఆప్టికల్ పరికరాల రూపకల్పనలో MA మరియు ఆక్సిహైడ్రాక్సైడ్ ఫిల్మ్‌ల పరిచయం గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపుతుంది ఎందుకంటే వక్రీభవన సూచిక సిలికాన్ డయాక్సైడ్‌ను పోలి ఉంటుంది. కానీ రసాయన లక్షణాలు భిన్నంగా ఉంటాయి.

3.4 ఉష్ణ స్థిరత్వం

ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో, సింటరింగ్ MA ఉత్ప్రేరకం యొక్క వినియోగ ప్రభావాన్ని తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం తగ్గుతుంది మరియు γ-Al2O3in స్ఫటికాకార దశ δ మరియు θ నుండి χ దశలుగా మారుతుంది. అరుదైన భూమి పదార్థాలు మంచి రసాయన స్థిరత్వం మరియు ఉష్ణ స్థిరత్వం, అధిక అనుకూలత మరియు సులభంగా లభించే మరియు చౌకైన ముడి పదార్థాలను కలిగి ఉంటాయి. అరుదైన భూమి మూలకాలను జోడించడం వలన ఉష్ణ స్థిరత్వం, అధిక ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ నిరోధకత మరియు క్యారియర్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను మెరుగుపరచవచ్చు మరియు క్యారియర్ యొక్క ఉపరితల ఆమ్లతను సర్దుబాటు చేయవచ్చు.La మరియు Ce అనేవి సాధారణంగా ఉపయోగించే మరియు అధ్యయనం చేయబడిన మార్పు మూలకాలు. అరుదైన భూమి మూలకాలను జోడించడం వల్ల అల్యూమినా కణాల సమూహ వ్యాప్తిని సమర్థవంతంగా నిరోధించవచ్చని లు వీగువాంగ్ మరియు ఇతరులు కనుగొన్నారు, La మరియు Ce అల్యూమినా ఉపరితలంపై హైడ్రాక్సిల్ సమూహాలను రక్షించాయి, సింటరింగ్ మరియు దశ పరివర్తనను నిరోధించాయి మరియు మెసోపోరస్ నిర్మాణానికి అధిక ఉష్ణోగ్రత నష్టాన్ని తగ్గించాయి. తయారుచేసిన అల్యూమినా ఇప్పటికీ అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు రంధ్ర పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, చాలా ఎక్కువ లేదా చాలా తక్కువ అరుదైన భూమి మూలకం అల్యూమినా యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది. లి యాంకియు మరియు ఇతరులు. 5% La2O3ని γ-Al2O3కి జోడించారు, ఇది ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరిచింది మరియు అల్యూమినా క్యారియర్ యొక్క రంధ్ర పరిమాణం మరియు నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యాన్ని పెంచింది. చిత్రం 6 నుండి చూడగలిగినట్లుగా, La2O3ని γ-Al2O3కి జోడించారు, అరుదైన భూమి మిశ్రమ క్యారియర్ యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరచండి.

La నుండి MA వరకు నానో-ఫైబరస్ కణాలను డోపింగ్ చేసే ప్రక్రియలో, వేడి చికిత్స ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు MA-La యొక్క BET ఉపరితల వైశాల్యం మరియు పోర్ వాల్యూమ్ MA కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి మరియు La తో డోపింగ్ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద సింటరింగ్‌పై స్పష్టమైన రిటార్డింగ్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అంజీర్ 7లో చూపిన విధంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో, La ధాన్యం పెరుగుదల మరియు దశ పరివర్తన యొక్క ప్రతిచర్యను నిరోధిస్తుంది, అయితే అంజీర్ 7a మరియు 7c నానో-ఫైబరస్ కణాల చేరడం చూపుతాయి. అంజీర్ 7bలో, 1200℃ వద్ద కాల్సినేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన పెద్ద కణాల వ్యాసం దాదాపు 100nm. ఇది MA యొక్క ముఖ్యమైన సింటరింగ్‌ను సూచిస్తుంది. అదనంగా, MA-1200తో పోలిస్తే, MA-La-1200 వేడి చికిత్స తర్వాత సమీకరించబడదు. La జోడించడంతో, నానో-ఫైబర్ కణాలు మెరుగైన సింటరింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అధిక కాల్సినేషన్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా, డోప్డ్ లా ఇప్పటికీ MA ఉపరితలంపై బాగా చెదరగొట్టబడుతుంది. C3H8 ఆక్సీకరణ ప్రతిచర్యలో Pd ఉత్ప్రేరకం యొక్క క్యారియర్‌గా La సవరించబడిన MA ను ఉపయోగించవచ్చు.

అరుదైన భూమి మూలకాలతో మరియు లేకుండా సింటరింగ్ అల్యూమినా యొక్క 6 నిర్మాణ నమూనా

Fig. MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) మరియు MA-La-1200(d) యొక్క 7 TEM చిత్రాలు

4 ముగింపు

అరుదైన భూమి సవరించిన MA పదార్థాల తయారీ మరియు క్రియాత్మక అనువర్తనం యొక్క పురోగతి పరిచయం చేయబడింది. అరుదైన భూమి సవరించిన MA విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఉత్ప్రేరక అప్లికేషన్, ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అధిశోషణంలో చాలా పరిశోధనలు జరిగినప్పటికీ, అనేక పదార్థాలు అధిక ధర, తక్కువ డోపింగ్ మొత్తం, పేలవమైన క్రమాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు పారిశ్రామికీకరించడం కష్టం. భవిష్యత్తులో ఈ క్రింది పని చేయాల్సి ఉంది: అరుదైన భూమి సవరించిన MA యొక్క కూర్పు మరియు నిర్మాణాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయండి, తగిన ప్రక్రియను ఎంచుకోండి, క్రియాత్మక అభివృద్ధిని కలుసుకోండి; ఖర్చులను తగ్గించడానికి మరియు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిని గ్రహించడానికి క్రియాత్మక ప్రక్రియ ఆధారంగా ప్రక్రియ నియంత్రణ నమూనాను ఏర్పాటు చేయండి; చైనా యొక్క అరుదైన భూమి వనరుల ప్రయోజనాలను పెంచడానికి, మనం అరుదైన భూమి MA మార్పు యొక్క యంత్రాంగాన్ని అన్వేషించాలి, అరుదైన భూమి సవరించిన MA ను తయారు చేసే సిద్ధాంతం మరియు ప్రక్రియను మెరుగుపరచాలి.

నిధి ప్రాజెక్ట్: షాంగ్జీ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఓవరాల్ ఇన్నోవేషన్ ప్రాజెక్ట్ (2011KTDZ01-04-01); షాంగ్జీ ప్రావిన్స్ 2019 స్పెషల్ సైంటిఫిక్ రీసెర్చ్ ప్రాజెక్ట్ (19JK0490); 2020 హువాకింగ్ కాలేజ్ యొక్క స్పెషల్ సైంటిఫిక్ రీసెర్చ్ ప్రాజెక్ట్, గ్జి 'యాన్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఆర్కిటెక్చర్ అండ్ టెక్నాలజీ (20KY02)

మూలం: అరుదైన భూమి