বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত মেসোপোরাস অ্যালুমিনার প্রয়োগের অগ্রগতি

নন-সিলিসিয়াস অক্সাইডের মধ্যে, অ্যালুমিনার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ভালো, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি, অন্যদিকে মেসোপোরাস অ্যালুমিনা (MA)-এর মসৃণ ছিদ্রের আকার, বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল, বৃহৎ ছিদ্রের আয়তন এবং কম উৎপাদন খরচ রয়েছে, যা ক্যাটালাইসিস, নিয়ন্ত্রিত ওষুধ নিঃসরণ, শোষণ এবং পেট্রোলিয়াম কাঁচামালের ক্র্যাকিং, হাইড্রোক্র্যাকিং এবং হাইড্রোডিসালফারাইজেশনের মতো অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। মাইক্রোপোরাস অ্যালুমিনা সাধারণত শিল্পে ব্যবহৃত হয়, তবে এটি সরাসরি অ্যালুমিনার কার্যকলাপ, অনুঘটকের পরিষেবা জীবন এবং নির্বাচনকে প্রভাবিত করবে। উদাহরণস্বরূপ, অটোমোবাইল নিষ্কাশন পরিশোধন প্রক্রিয়ায়, ইঞ্জিন তেল সংযোজন থেকে জমা দূষণকারী পদার্থ কোক তৈরি করবে, যা অনুঘটক ছিদ্রগুলিকে বাধাগ্রস্ত করবে, ফলে অনুঘটকের কার্যকলাপ হ্রাস পাবে। সারফ্যাক্ট্যান্ট অ্যালুমিনা ক্যারিয়ারের গঠনকে MA গঠনে সামঞ্জস্য করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। এর অনুঘটক কর্মক্ষমতা উন্নত করুন।

MA-এর সীমাবদ্ধতা প্রভাব থাকে এবং উচ্চ-তাপমাত্রা ক্যালসিনেশনের পরে সক্রিয় ধাতুগুলি নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়। এছাড়াও, উচ্চ-তাপমাত্রা ক্যালসিনেশনের পরে, মেসোপোরাস কাঠামো ভেঙে পড়ে, MA কঙ্কাল নিরাকার অবস্থায় থাকে এবং পৃষ্ঠের অম্লতা কার্যকরীকরণের ক্ষেত্রে তার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না। MA উপকরণগুলির অনুঘটক কার্যকলাপ, মেসোপোরাস কাঠামোর স্থিতিশীলতা, পৃষ্ঠের তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং পৃষ্ঠের অম্লতা উন্নত করার জন্য প্রায়শই পরিবর্তন চিকিত্সার প্রয়োজন হয়। সাধারণ পরিবর্তন গোষ্ঠীগুলির মধ্যে রয়েছে ধাতব হেটেরোঅ্যাটম (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr, ইত্যাদি) এবং ধাতব অক্সাইড (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7, ইত্যাদি) MA-এর পৃষ্ঠে লোড করা হয় বা কঙ্কালের মধ্যে ডোপ করা হয়।

বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির বিশেষ ইলেকট্রন কনফিগারেশনের কারণে এর যৌগগুলিতে বিশেষ অপটিক্যাল, বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি অনুঘটক পদার্থ, আলোক বৈদ্যুতিক পদার্থ, শোষণ পদার্থ এবং চৌম্বকীয় পদার্থে ব্যবহৃত হয়। বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত মেসোপোরাস পদার্থগুলি অ্যাসিড (ক্ষার) বৈশিষ্ট্য সামঞ্জস্য করতে পারে, অক্সিজেন শূন্যস্থান বৃদ্ধি করতে পারে এবং অভিন্ন বিচ্ছুরণ এবং স্থিতিশীল ন্যানোমিটার স্কেল সহ ধাতব ন্যানোক্রিস্টালাইন অনুঘটককে সংশ্লেষিত করতে পারে। উপযুক্ত ছিদ্রযুক্ত পদার্থ এবং বিরল পৃথিবী ধাতব ন্যানোক্রিস্টালের পৃষ্ঠ বিচ্ছুরণ এবং অনুঘটকগুলির স্থায়িত্ব এবং কার্বন জমা প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে পারে। এই গবেষণাপত্রে, অনুঘটক কর্মক্ষমতা, তাপীয় স্থিতিশীলতা, অক্সিজেন সঞ্চয় ক্ষমতা, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্র কাঠামো উন্নত করার জন্য MA এর বিরল পৃথিবী পরিবর্তন এবং কার্যকরীকরণ চালু করা হবে।

১ এমএ প্রস্তুতি

১.১ অ্যালুমিনা বাহকের প্রস্তুতি

অ্যালুমিনা ক্যারিয়ারের প্রস্তুতি পদ্ধতি তার ছিদ্র কাঠামো বিতরণ নির্ধারণ করে এবং এর সাধারণ প্রস্তুতি পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে সিউডো-বোহমাইট (PB) ডিহাইড্রেশন পদ্ধতি এবং সল-জেল পদ্ধতি। সিউডোবোহমাইট (PB) প্রথমে ক্যালভেট দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল এবং H+ γ-AlOOH কলয়েডাল PB ধারণকারী আন্তঃস্তরীয় জল প্রাপ্ত করার জন্য পেপটাইজেশন প্রচার করেছিল, যা উচ্চ তাপমাত্রায় ক্যালসিন করা হয়েছিল এবং অ্যালুমিনা তৈরির জন্য ডিহাইড্রেটেড হয়েছিল। বিভিন্ন কাঁচামাল অনুসারে, এটি প্রায়শই বৃষ্টিপাত পদ্ধতি, কার্বনাইজেশন পদ্ধতি এবং অ্যালকোহল অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোলাইসিস পদ্ধতিতে বিভক্ত। PB এর কলয়েডাল দ্রাব্যতা স্ফটিকতা দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং স্ফটিকতা বৃদ্ধির সাথে এটি অপ্টিমাইজ করা হয় এবং অপারেটিং প্রক্রিয়া পরামিতি দ্বারাও প্রভাবিত হয়।

PB সাধারণত বৃষ্টিপাত পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত করা হয়। অ্যালুমিনেট দ্রবণে ক্ষার যোগ করা হয় অথবা অ্যাসিড অ্যালুমিনেট দ্রবণে যোগ করা হয় এবং হাইড্রেটেড অ্যালুমিনা (ক্ষার বৃষ্টিপাত) পেতে অবক্ষেপিত করা হয়, অথবা অ্যালুমিনেট মনোহাইড্রেট পেতে অ্যাসিড অ্যালুমিনেট দ্রবণে যোগ করা হয়, যা পরে ধুয়ে, শুকানো এবং ক্যালসিন করা হয় যাতে PB পাওয়া যায়। বৃষ্টিপাত পদ্ধতিটি পরিচালনা করা সহজ এবং কম খরচে, যা প্রায়শই শিল্প উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়, তবে এটি অনেক কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয় (দ্রবণ pH, ঘনত্ব, তাপমাত্রা, ইত্যাদি)। এবং আরও ভাল বিচ্ছুরণযোগ্যতা সহ কণা প্রাপ্তির জন্য শর্ত কঠোর। কার্বনাইজেশন পদ্ধতিতে, CO2 এবং NaAlO2 এর বিক্রিয়ার মাধ্যমে Al(OH)3 পাওয়া যায় এবং বার্ধক্যের পরে PB পাওয়া যায়। এই পদ্ধতির সহজ অপারেশন, উচ্চ পণ্যের গুণমান, দূষণহীনতা এবং কম খরচের সুবিধা রয়েছে এবং উচ্চ অনুঘটক কার্যকলাপ, চমৎকার জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কম বিনিয়োগ এবং উচ্চ রিটার্ন সহ উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা সহ অ্যালুমিনা প্রস্তুত করতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম অ্যালকক্সাইড হাইড্রোলাইসিস পদ্ধতি প্রায়শই উচ্চ-বিশুদ্ধতা PB প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়। অ্যালুমিনিয়াম অ্যালকক্সাইডকে হাইড্রোলাইজ করে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড মনোহাইড্রেট তৈরি করা হয়, এবং তারপর উচ্চ-বিশুদ্ধতা PB প্রাপ্ত করার জন্য প্রক্রিয়াজাত করা হয়, যার মধ্যে ভাল স্ফটিকতা, অভিন্ন কণার আকার, ঘনীভূত ছিদ্র আকার বিতরণ এবং গোলাকার কণার উচ্চ অখণ্ডতা রয়েছে। তবে, প্রক্রিয়াটি জটিল, এবং কিছু বিষাক্ত জৈব দ্রাবক ব্যবহারের কারণে এটি পুনরুদ্ধার করা কঠিন।

এছাড়াও, অজৈব লবণ বা ধাতুর জৈব যৌগগুলি সাধারণত সল-জেল পদ্ধতিতে অ্যালুমিনা পূর্বসূরী প্রস্তুত করার জন্য ব্যবহৃত হয় এবং বিশুদ্ধ জল বা জৈব দ্রাবক যোগ করে দ্রবণ তৈরি করা হয় যাতে সল তৈরি হয়, যা পরে জেল করা হয়, শুকানো হয় এবং ভাজা হয়। বর্তমানে, পিবি ডিহাইড্রেশন পদ্ধতির ভিত্তিতে অ্যালুমিনার প্রস্তুতি প্রক্রিয়াটি এখনও উন্নত করা হয়েছে এবং কার্বনাইজেশন পদ্ধতিটি এর সাশ্রয়ী মূল্য এবং পরিবেশগত সুরক্ষার কারণে শিল্প অ্যালুমিনা উৎপাদনের প্রধান পদ্ধতি হয়ে উঠেছে। সল-জেল পদ্ধতিতে প্রস্তুত অ্যালুমিনা তার আরও অভিন্ন ছিদ্র আকার বিতরণের কারণে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে, যা একটি সম্ভাব্য পদ্ধতি, তবে শিল্প প্রয়োগ বাস্তবায়নের জন্য এটি উন্নত করা প্রয়োজন।

১.২ এমএ প্রস্তুতি

প্রচলিত অ্যালুমিনা কার্যকরী প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না, তাই উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন MA প্রস্তুত করা প্রয়োজন। সংশ্লেষণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে সাধারণত অন্তর্ভুক্ত থাকে: শক্ত টেমপ্লেট হিসাবে কার্বন ছাঁচ সহ ন্যানো-কাস্টিং পদ্ধতি; SDA সংশ্লেষণ: SDA এবং অন্যান্য ক্যাটানিক, অ্যানিওনিক বা নন-আয়োনিক সার্ফ্যাক্ট্যান্টের মতো নরম টেমপ্লেটের উপস্থিতিতে বাষ্পীভবন-প্ররোচিত স্ব-সমাবেশ প্রক্রিয়া (EISA)।

১.২.১ EISA প্রক্রিয়া

নরম টেমপ্লেটটি অ্যাসিডিক অবস্থায় ব্যবহার করা হয়, যা কঠিন ঝিল্লি পদ্ধতির জটিল এবং সময়সাপেক্ষ প্রক্রিয়া এড়ায় এবং অ্যাপারচারের ক্রমাগত মড্যুলেশন উপলব্ধি করতে পারে। EISA দ্বারা MA প্রস্তুতি তার সহজলভ্যতা এবং পুনরুৎপাদনযোগ্যতার কারণে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। বিভিন্ন মেসোপোরাস কাঠামো প্রস্তুত করা যেতে পারে। MA এর ছিদ্রের আকার সার্ফ্যাক্ট্যান্টের হাইড্রোফোবিক চেইন দৈর্ঘ্য পরিবর্তন করে অথবা দ্রবণে অ্যালুমিনিয়াম প্রিকার্সারের সাথে হাইড্রোলাইসিস অনুঘটকের মোলার অনুপাত সামঞ্জস্য করে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। অতএব, EISA, যা উচ্চ পৃষ্ঠ এলাকা MA এবং অর্ডার করা মেসোপোরাস অ্যালুমিনা (OMA) এর এক-পদক্ষেপ সংশ্লেষণ এবং পরিবর্তন সল-জেল পদ্ধতি নামেও পরিচিত, বিভিন্ন নরম টেমপ্লেটগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছে, যেমন P123, F127, ট্রাইথানোলামাইন (চা), ইত্যাদি। EISA মেসোপোরাস উপকরণ সরবরাহের জন্য অর্গানোঅ্যালুমিনিয়াম প্রিকার্সার, যেমন অ্যালুমিনিয়াম অ্যালকক্সাইড এবং সার্ফ্যাক্ট্যান্ট টেমপ্লেট, সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম আইসোপ্রোপক্সাইড এবং P123 এর সহ-সমাবেশ প্রক্রিয়া প্রতিস্থাপন করতে পারে। EISA প্রক্রিয়ার সফল বিকাশের জন্য স্থিতিশীল সল পেতে এবং সলে সার্ফ্যাক্ট্যান্ট মাইকেল দ্বারা গঠিত মেসোফেজের বিকাশের অনুমতি দেওয়ার জন্য হাইড্রোলাইসিস এবং ঘনীভবন গতিবিদ্যার সুনির্দিষ্ট সমন্বয় প্রয়োজন।

EISA প্রক্রিয়ায়, অ-জলীয় দ্রাবক (যেমন ইথানল) এবং জৈব জটিল এজেন্টের ব্যবহার কার্যকরভাবে অর্গানোঅ্যালুমিনিয়াম পূর্বসূরীদের হাইড্রোলাইসিস এবং ঘনীভবন হারকে ধীর করে দিতে পারে এবং OMA উপকরণ, যেমন Al(OR)3 এবং অ্যালুমিনিয়াম আইসোপ্রোপক্সাইডের স্ব-সমাবেশকে প্ররোচিত করতে পারে। তবে, অ-জলীয় উদ্বায়ী দ্রাবকগুলিতে, সার্ফ্যাক্ট্যান্ট টেমপ্লেটগুলি সাধারণত তাদের হাইড্রোফিলিসিটি/হাইড্রোফোবিসিটি হারায়। এছাড়াও, হাইড্রোলাইসিস এবং পলিকন্ডেন্সেশন বিলম্বের কারণে, মধ্যবর্তী পণ্যটিতে হাইড্রোফোবিক গ্রুপ থাকে, যা সার্ফ্যাক্ট্যান্ট টেমপ্লেটের সাথে মিথস্ক্রিয়া করা কঠিন করে তোলে। দ্রাবক বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ায় সার্ফ্যাক্ট্যান্টের ঘনত্ব এবং অ্যালুমিনিয়ামের হাইড্রোলাইসিস এবং পলিকন্ডেন্সেশনের মাত্রা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পেলেই টেমপ্লেট এবং অ্যালুমিনিয়ামের স্ব-সমাবেশ ঘটতে পারে। অতএব, দ্রাবকগুলির বাষ্পীভবন অবস্থা এবং পূর্বসূরীদের হাইড্রোলাইসিস এবং ঘনীভবন প্রতিক্রিয়াকে প্রভাবিত করে এমন অনেক পরামিতি, যেমন তাপমাত্রা, আপেক্ষিক আর্দ্রতা, অনুঘটক, দ্রাবক বাষ্পীভবন হার ইত্যাদি, চূড়ান্ত সমাবেশ কাঠামোকে প্রভাবিত করবে। চিত্রে দেখানো হয়েছে। ১, উচ্চ তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং উচ্চ অনুঘটক কর্মক্ষমতা সম্পন্ন OMA উপকরণগুলি সলভোথার্মাল অ্যাসিস্টেড বাষ্পীভবন প্ররোচিত স্ব-সমাবেশ (SA-EISA) দ্বারা সংশ্লেষিত হয়েছিল। সলভোথার্মাল ট্রিটমেন্ট অ্যালুমিনিয়াম প্রিকার্সারগুলির সম্পূর্ণ হাইড্রোলাইসিসকে ছোট আকারের ক্লাস্টার অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সিল গ্রুপ তৈরিতে উৎসাহিত করেছিল, যা সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং অ্যালুমিনিয়ামের মধ্যে মিথস্ক্রিয়াকে উন্নত করেছিল। EISA প্রক্রিয়ায় দ্বি-মাত্রিক ষড়ভুজাকার মেসোফেজ তৈরি হয়েছিল এবং 400℃ তাপমাত্রায় ক্যালসাইন করা হয়েছিল যাতে OMA উপাদান তৈরি হয়। ঐতিহ্যবাহী EISA প্রক্রিয়ায়, বাষ্পীভবন প্রক্রিয়াটি অর্গানোঅ্যালুমিনিয়াম প্রিকার্সারের হাইড্রোলাইসিসের সাথে থাকে, তাই বাষ্পীভবনের অবস্থা OMA এর প্রতিক্রিয়া এবং চূড়ান্ত কাঠামোর উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। সলভোথার্মাল ট্রিটমেন্ট ধাপটি অ্যালুমিনিয়াম প্রিকার্সারের সম্পূর্ণ হাইড্রোলাইসিসকে উৎসাহিত করে এবং আংশিকভাবে ঘনীভূত ক্লাস্টারড অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সিল গ্রুপ তৈরি করে। OMA বিস্তৃত বাষ্পীভবন অবস্থার অধীনে গঠিত হয়। ঐতিহ্যবাহী EISA পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত MA এর তুলনায়, SA-EISA পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত OMA এর ছিদ্রের পরিমাণ বেশি, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা বেশি। ভবিষ্যতে, EISA পদ্ধতি ব্যবহার করে রিমিং এজেন্ট ব্যবহার না করেই উচ্চ রূপান্তর হার এবং চমৎকার নির্বাচনীতার সাথে অতি-বৃহৎ অ্যাপারচার MA প্রস্তুত করা যেতে পারে।

চিত্র ১। OMA উপকরণ সংশ্লেষণের জন্য SA-EISA পদ্ধতির ফ্লো চার্ট

১.২.২ অন্যান্য প্রক্রিয়া

প্রচলিত MA প্রস্তুতির জন্য একটি স্পষ্ট মেসোপোরাস কাঠামো অর্জনের জন্য সংশ্লেষণ পরামিতিগুলির সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, এবং টেমপ্লেট উপকরণ অপসারণও চ্যালেঞ্জিং, যা সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াটিকে জটিল করে তোলে। বর্তমানে, অনেক সাহিত্য বিভিন্ন টেমপ্লেট সহ MA সংশ্লেষণের প্রতিবেদন করেছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, গবেষণাটি মূলত জলীয় দ্রবণে অ্যালুমিনিয়াম আইসোপ্রোপক্সাইড দ্বারা টেমপ্লেট হিসাবে গ্লুকোজ, সুক্রোজ এবং স্টার্চ দিয়ে MA সংশ্লেষণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। এই MA উপকরণগুলির বেশিরভাগই অ্যালুমিনিয়াম উৎস হিসাবে অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রেট, সালফেট এবং অ্যালকক্সাইড থেকে সংশ্লেষিত হয়। MA CTAB অ্যালুমিনিয়াম উৎস হিসাবে PB-এর সরাসরি পরিবর্তনের মাধ্যমেও পাওয়া যায়। MA-এর বিভিন্ন কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য রয়েছে, অর্থাৎ Al2O3)-1, Al2O3)-2 এবং al2o3 এবং এর ভাল তাপীয় স্থিতিশীলতা রয়েছে। সার্ফ্যাক্ট্যান্ট যোগ করলে PB-এর অন্তর্নিহিত স্ফটিক কাঠামো পরিবর্তন হয় না, বরং কণার স্ট্যাকিং মোড পরিবর্তন হয়। এছাড়াও, জৈব দ্রাবক PEG দ্বারা স্থিতিশীল ন্যানো পার্টিকেলগুলির আনুগত্য বা PEG-এর চারপাশে একত্রিতকরণ দ্বারা Al2O3-3 গঠন তৈরি হয়। তবে, Al2O3-1 এর ছিদ্র আকার বিতরণ খুবই সংকীর্ণ। এছাড়াও, প্যালাডিয়াম-ভিত্তিক অনুঘটকগুলি বাহক হিসাবে সিন্থেটিক MA দিয়ে প্রস্তুত করা হয়েছিল। মিথেন দহন বিক্রিয়ায়, Al2O3-3 দ্বারা সমর্থিত অনুঘটকটি ভাল অনুঘটক কর্মক্ষমতা দেখিয়েছিল।

প্রথমবারের মতো, তুলনামূলকভাবে সংকীর্ণ ছিদ্র আকার বিতরণ সহ MA প্রস্তুত করা হয়েছিল সস্তা এবং অ্যালুমিনিয়াম সমৃদ্ধ অ্যালুমিনিয়াম কালো স্ল্যাগ ABD ব্যবহার করে। উৎপাদন প্রক্রিয়ায় কম তাপমাত্রা এবং স্বাভাবিক চাপে নিষ্কাশন প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত। নিষ্কাশন প্রক্রিয়ায় অবশিষ্ট কঠিন কণা পরিবেশ দূষিত করবে না এবং কম ঝুঁকিতে স্তূপীকৃত করা যেতে পারে অথবা কংক্রিট প্রয়োগে ফিলার বা সমষ্টি হিসাবে পুনরায় ব্যবহার করা যেতে পারে। সংশ্লেষিত MA এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হল 123~162m2/g, ছিদ্র আকার বিতরণ সংকীর্ণ, শীর্ষ ব্যাসার্ধ 5.3nm, এবং ছিদ্রতা 0.37 cm3/g। উপাদানটি ন্যানো-আকারের এবং স্ফটিকের আকার প্রায় 11nm। সলিড-স্টেট সংশ্লেষণ হল MA সংশ্লেষণের একটি নতুন প্রক্রিয়া, যা ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য রেডিওকেমিক্যাল শোষক তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড, অ্যামোনিয়াম কার্বনেট এবং গ্লুকোজ কাঁচামাল 1: 1.5: 1.5 এর মোলার অনুপাতে মিশ্রিত করা হয় এবং MA একটি নতুন কঠিন-অবস্থার যান্ত্রিক রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা সংশ্লেষিত হয়। তাপীয় ব্যাটারি সরঞ্জামে 131I ঘনীভূত করার মাধ্যমে, ঘনত্বের পরে 131I এর মোট ফলন 90% হয় এবং প্রাপ্ত 131I[NaI] দ্রবণে উচ্চ তেজস্ক্রিয় ঘনত্ব (1.7TBq/mL) থাকে, ফলে থাইরয়েড ক্যান্সারের চিকিৎসার জন্য বৃহৎ ডোজ 131I[NaI] ক্যাপসুলের ব্যবহার উপলব্ধি করা যায়।

সংক্ষেপে বলতে গেলে, ভবিষ্যতে, বহু-স্তরের ক্রমযুক্ত ছিদ্র কাঠামো তৈরি করতে, পদার্থের গঠন, রূপবিদ্যা এবং পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে কার্যকরভাবে সামঞ্জস্য করতে এবং বৃহৎ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ক্রমযুক্ত ওয়ার্মহোল এমএ তৈরি করতে ছোট আণবিক টেমপ্লেটগুলিও তৈরি করা যেতে পারে। সস্তা টেমপ্লেট এবং অ্যালুমিনিয়াম উৎসগুলি অন্বেষণ করুন, সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াটি অপ্টিমাইজ করুন, সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াটি স্পষ্ট করুন এবং প্রক্রিয়াটি পরিচালনা করুন।

2 MA এর পরিবর্তন পদ্ধতি

এমএ ক্যারিয়ারে সক্রিয় উপাদানগুলিকে সমানভাবে বিতরণের পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে গর্ভধারণ, ইন-সিটু সিনথেসিস, বৃষ্টিপাত, আয়ন বিনিময়, যান্ত্রিক মিশ্রণ এবং গলানো, যার মধ্যে প্রথম দুটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়।

২.১ ইন-সিটু সংশ্লেষণ পদ্ধতি

কার্যকরী পরিবর্তনে ব্যবহৃত গোষ্ঠীগুলি MA প্রস্তুত করার প্রক্রিয়ায় যোগ করা হয় যাতে উপাদানের কঙ্কাল কাঠামো পরিবর্তন ও স্থিতিশীল করা যায় এবং অনুঘটক কর্মক্ষমতা উন্নত করা যায়। প্রক্রিয়াটি চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে। লিউ এবং অন্যান্যরা P123 টেমপ্লেট হিসাবে ব্যবহার করে Ni/Mo-Al2O3in situ সংশ্লেষিত করেছিলেন। Ni এবং Mo উভয়কেই MA এর মেসোপোরাস কাঠামো ধ্বংস না করেই ক্রমানুসারে MA চ্যানেলে ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল এবং অনুঘটক কর্মক্ষমতা স্পষ্টতই উন্নত হয়েছিল। γ-Al2O3 এর তুলনায় একটি সংশ্লেষিত গামা-al2o3 সাবস্ট্রেটে একটি ইন-সিটু বৃদ্ধি পদ্ধতি গ্রহণ করে, MnO2-Al2O3 এর BET নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্রের আয়তন বেশি এবং সংকীর্ণ ছিদ্র আকার বিতরণ সহ একটি দ্বি-মোডাল মেসোপোরাস কাঠামো রয়েছে। MnO2-Al2O3 এর দ্রুত শোষণ হার এবং F- এর জন্য উচ্চ দক্ষতা রয়েছে এবং এর একটি বিস্তৃত pH প্রয়োগ পরিসীমা (pH=4~10) রয়েছে, যা ব্যবহারিক শিল্প প্রয়োগের অবস্থার জন্য উপযুক্ত। MnO2-Al2O3 এর পুনর্ব্যবহারযোগ্য কর্মক্ষমতা γ-Al2O এর তুলনায় ভালো। কাঠামোগত স্থিতিশীলতা আরও অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন। সংক্ষেপে বলতে গেলে, ইন-সিটু সংশ্লেষণ দ্বারা প্রাপ্ত MA পরিবর্তিত উপকরণগুলির কাঠামোগত ক্রম ভালো, গ্রুপ এবং অ্যালুমিনা বাহকদের মধ্যে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া, আঁটসাঁট সংমিশ্রণ, বৃহৎ উপাদানের লোড, এবং অনুঘটক বিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় সক্রিয় উপাদানগুলির ঝরে পড়া সহজ নয় এবং অনুঘটক কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়।

চিত্র ২ ইন-সিটু সংশ্লেষণের মাধ্যমে কার্যকরী এমএ প্রস্তুতকরণ

২.২ গর্ভধারণ পদ্ধতি

প্রস্তুতকৃত MA কে পরিবর্তিত গোষ্ঠীতে নিমজ্জিত করা, এবং চিকিত্সার পরে পরিবর্তিত MA উপাদান গ্রহণ করা, যাতে অনুঘটক, শোষণ এবং অনুরূপ প্রভাবগুলি উপলব্ধি করা যায়। Cai এবং অন্যান্যরা P123 থেকে MA তৈরি করেন সল-জেল পদ্ধতিতে, এবং এটিকে ইথানল এবং টেট্রাইথিলিনপেন্টামাইন দ্রবণে ভিজিয়ে শক্তিশালী শোষণ কর্মক্ষমতা সহ অ্যামিনো পরিবর্তিত MA উপাদান পান। এছাড়াও, বেলকাসেমি এবং অন্যান্যরা একই প্রক্রিয়া দ্বারা ZnCl2 দ্রবণে ডুবিয়ে অর্ডার করা জিঙ্ক ডোপড পরিবর্তিত MA উপাদান পান। নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্রের আয়তন যথাক্রমে 394m2/g এবং 0.55 cm3/g। ইন-সিটু সংশ্লেষণ পদ্ধতির তুলনায়, গর্ভধারণ পদ্ধতিতে উপাদানের বিচ্ছুরণ, স্থিতিশীল মেসোপোরাস কাঠামো এবং ভাল শোষণ কর্মক্ষমতা রয়েছে, তবে সক্রিয় উপাদান এবং অ্যালুমিনা বাহকের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বল দুর্বল, এবং অনুঘটক কার্যকলাপ সহজেই বাহ্যিক কারণগুলির দ্বারা হস্তক্ষেপ করা হয়।

৩টি কার্যকরী অগ্রগতি

বিশেষ বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন বিরল আর্থ MA-এর সংশ্লেষণ ভবিষ্যতের উন্নয়নের প্রবণতা। বর্তমানে, অনেক সংশ্লেষণ পদ্ধতি রয়েছে। প্রক্রিয়া পরামিতি MA-এর কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। MA-এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, ছিদ্রের আয়তন এবং ছিদ্র ব্যাস টেমপ্লেটের ধরণ এবং অ্যালুমিনিয়াম পূর্বসূরী রচনা দ্বারা সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। ক্যালসিনেশন তাপমাত্রা এবং পলিমার টেমপ্লেট ঘনত্ব MA-এর নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্রের আয়তনকে প্রভাবিত করে। সুজুকি এবং ইয়ামাউচি দেখেছেন যে ক্যালসিনেশন তাপমাত্রা 500℃ থেকে 900℃ পর্যন্ত বৃদ্ধি করা হয়েছে। অ্যাপারচার বাড়ানো যেতে পারে এবং পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হ্রাস করা যেতে পারে। এছাড়াও, বিরল আর্থ পরিবর্তন চিকিত্সা অনুঘটক প্রক্রিয়ায় MA উপকরণের কার্যকলাপ, পৃষ্ঠের তাপীয় স্থিতিশীলতা, কাঠামোগত স্থিতিশীলতা এবং পৃষ্ঠের অম্লতা উন্নত করে এবং MA কার্যকারিতার বিকাশ পূরণ করে।

৩.১ ডিফ্লুরিনেশন শোষণকারী

চীনে পানীয় জলে ফ্লোরিন মারাত্মক ক্ষতিকারক। এছাড়াও, শিল্প জিংক সালফেট দ্রবণে ফ্লোরিনের পরিমাণ বৃদ্ধির ফলে ইলেক্ট্রোড প্লেটের ক্ষয়, কর্মপরিবেশের অবনতি, বৈদ্যুতিক জিংকের গুণমান হ্রাস এবং অ্যাসিড তৈরির ব্যবস্থা এবং তরলীকৃত বিছানা চুল্লি রোস্টিং ফ্লু গ্যাসের তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ায় পুনর্ব্যবহৃত জলের পরিমাণ হ্রাস পাবে। বর্তমানে, ভেজা ডিফ্লোরিনেশনের সাধারণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে শোষণ পদ্ধতিটি সবচেয়ে আকর্ষণীয়। তবে, কিছু ত্রুটি রয়েছে, যেমন দুর্বল শোষণ ক্ষমতা, সংকীর্ণ উপলব্ধ pH পরিসীমা, গৌণ দূষণ ইত্যাদি। জলের ডিফ্লুরিনেশনের জন্য সক্রিয় কার্বন, অ্যামোরফাস অ্যালুমিনা, অ্যাক্টিভেটেড অ্যালুমিনা এবং অন্যান্য শোষণকারী পদার্থ ব্যবহার করা হয়েছে, তবে শোষণকারী পদার্থের দাম বেশি এবং নিরপেক্ষ দ্রবণে বা উচ্চ ঘনত্বে F-এর শোষণ ক্ষমতা কম। নিরপেক্ষ pH মান অনুযায়ী ফ্লোরাইডের প্রতি উচ্চ আকর্ষণ এবং নির্বাচনীতার কারণে সক্রিয় অ্যালুমিনা ফ্লোরাইড অপসারণের জন্য সর্বাধিক অধ্যয়নিত শোষণকারী পদার্থ হয়ে উঠেছে, তবে ফ্লোরাইডের দুর্বল শোষণ ক্ষমতার কারণে এটি সীমিত, এবং শুধুমাত্র pH<6 এ এটির ভাল ফ্লোরাইড শোষণ কর্মক্ষমতা থাকতে পারে। MA পরিবেশ দূষণ নিয়ন্ত্রণে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে কারণ এর বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা, অনন্য ছিদ্র আকারের প্রভাব, অ্যাসিড-বেস কর্মক্ষমতা, তাপীয় এবং যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে। কুন্ডু এবং অন্যান্যরা 62.5 মিলিগ্রাম/গ্রাম সর্বোচ্চ ফ্লোরিন শোষণ ক্ষমতা সহ MA প্রস্তুত করেছেন। MA-এর ফ্লোরিন শোষণ ক্ষমতা তার কাঠামোগত বৈশিষ্ট্য, যেমন নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা, পৃষ্ঠের কার্যকরী গোষ্ঠী, ছিদ্র আকার এবং মোট ছিদ্র আকার দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়। MA-এর গঠন এবং কর্মক্ষমতার সমন্বয় তার শোষণ কর্মক্ষমতা উন্নত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায়।

La এর কঠিন অ্যাসিড এবং ফ্লোরিনের কঠিন মৌলিকতার কারণে, La এবং ফ্লোরিন আয়নের মধ্যে একটি শক্তিশালী সখ্যতা রয়েছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, কিছু গবেষণায় দেখা গেছে যে La একটি সংশোধক হিসাবে ফ্লোরাইডের শোষণ ক্ষমতা উন্নত করতে পারে। তবে, বিরল পৃথিবী শোষণকারীদের কম কাঠামোগত স্থিতিশীলতার কারণে, আরও বিরল পৃথিবী দ্রবণে লিচ করা হয়, যার ফলে দ্বিতীয় জল দূষণ হয় এবং মানুষের স্বাস্থ্যের ক্ষতি হয়। অন্যদিকে, জলের পরিবেশে অ্যালুমিনিয়ামের উচ্চ ঘনত্ব মানব স্বাস্থ্যের জন্য বিষগুলির মধ্যে একটি। অতএব, ফ্লোরিন অপসারণ প্রক্রিয়ায় ভাল স্থিতিশীলতা সহ এক ধরণের যৌগিক শোষণকারী প্রস্তুত করা প্রয়োজন এবং কোনও লিচিং বা অন্যান্য উপাদানের কম লিচিং নেই। La এবং Ce দ্বারা পরিবর্তিত MA গর্ভধারণ পদ্ধতি (La/MA এবং Ce/MA) দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল। প্রথমবারের মতো MA পৃষ্ঠে বিরল আর্থ অক্সাইড সফলভাবে লোড করা হয়েছিল, যার ডিফ্লোরিনেশন কর্মক্ষমতা বেশি ছিল। ফ্লোরিন অপসারণের প্রধান প্রক্রিয়া হল ইলেকট্রস্ট্যাটিক শোষণ এবং রাসায়নিক শোষণ, পৃষ্ঠের ধনাত্মক চার্জের ইলেকট্রন আকর্ষণ এবং লিগ্যান্ড বিনিময় বিক্রিয়ার ফলে পৃষ্ঠের হাইড্রোক্সিলের সাথে মিলিত হয়, শোষণকারী পৃষ্ঠের হাইড্রোক্সিল কার্যকরী গোষ্ঠী F- এর সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে, La এবং Ce এর পরিবর্তন ফ্লোরিনের শোষণ ক্ষমতা উন্নত করে, La/MA তে আরও হাইড্রোক্সিল শোষণ স্থান থাকে এবং F এর শোষণ ক্ষমতা La/MA>Ce/MA>MA এর ক্রমানুসারে থাকে। প্রাথমিক ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে, ফ্লোরিনের শোষণ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। pH 5~9 হলে শোষণ প্রভাব সবচেয়ে ভালো হয় এবং ফ্লোরিনের শোষণ প্রক্রিয়া ল্যাংমুইর আইসোথার্মাল শোষণ মডেলের সাথে মিলে যায়। এছাড়াও, অ্যালুমিনায় সালফেট আয়নের অমেধ্যও নমুনার গুণমানকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে। যদিও বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত অ্যালুমিনা সম্পর্কিত গবেষণা করা হয়েছে, তবে বেশিরভাগ গবেষণা শোষণকারী প্রক্রিয়ার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যা শিল্পে ব্যবহার করা কঠিন। ভবিষ্যতে, আমরা জিঙ্ক সালফেট দ্রবণে ফ্লোরিন কমপ্লেক্সের বিয়োজন প্রক্রিয়া এবং ফ্লোরিন আয়নগুলির স্থানান্তর বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করতে পারি, জিঙ্ক হাইড্রোমেটালার্জি সিস্টেমে জিঙ্ক সালফেট দ্রবণের ডিফ্লোরিনেশনের জন্য দক্ষ, কম খরচে এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য ফ্লোরিন আয়ন শোষণকারী পেতে পারি এবং বিরল পৃথিবী এমএ ন্যানো শোষণকারীর উপর ভিত্তি করে উচ্চ ফ্লোরিন দ্রবণের চিকিত্সার জন্য একটি প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ মডেল স্থাপন করতে পারি।

৩.২ অনুঘটক

৩.২.১ মিথেনের শুষ্ক সংস্কার

বিরল পৃথিবী ছিদ্রযুক্ত পদার্থের অম্লতা (মৌলিকতা) সামঞ্জস্য করতে পারে, অক্সিজেন শূন্যতা বৃদ্ধি করতে পারে এবং অভিন্ন বিচ্ছুরণ, ন্যানোমিটার স্কেল এবং স্থিতিশীলতার সাথে অনুঘটক সংশ্লেষ করতে পারে। এটি প্রায়শই নোবেল ধাতু এবং ট্রানজিশন ধাতুগুলিকে সমর্থন করার জন্য CO2 এর মিথেনেশনকে অনুঘটক করতে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে, বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত মেসোপোরাস পদার্থগুলি মিথেন শুষ্ক সংস্কার (MDR), VOC-এর ফটোক্যাটালিটিক অবক্ষয় এবং টেল গ্যাস পরিশোধনের দিকে বিকশিত হচ্ছে। নোবেল ধাতু (যেমন Pd, Ru, Rh, ইত্যাদি) এবং অন্যান্য ট্রানজিশন ধাতু (যেমন Co, Fe, ইত্যাদি) এর তুলনায়, Ni/Al2O3catalyst এর উচ্চতর অনুঘটক কার্যকলাপ এবং নির্বাচনীতা, উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং মিথেনের জন্য কম খরচের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যাইহোক, Ni/Al2O3 এর পৃষ্ঠে Ni ন্যানো পার্টিকেলের সিন্টারিং এবং কার্বন জমা অনুঘটকের দ্রুত নিষ্ক্রিয়তার দিকে পরিচালিত করে। অতএব, অনুঘটক কার্যকলাপ, স্থিতিশীলতা এবং ঝলসানো প্রতিরোধ উন্নত করার জন্য ত্বরণকারী যোগ করা, অনুঘটক বাহক পরিবর্তন করা এবং প্রস্তুতি রুট উন্নত করা প্রয়োজন। সাধারণভাবে, বিরল আর্থ অক্সাইডগুলি ভিন্নধর্মী অনুঘটকগুলিতে কাঠামোগত এবং ইলেকট্রনিক প্রবর্তক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং CeO2 শক্তিশালী ধাতব সমর্থন মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে Ni-এর বিচ্ছুরণ উন্নত করে এবং ধাতব Ni-এর বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে।

ধাতুর বিচ্ছুরণ বৃদ্ধি করতে এবং সক্রিয় ধাতুগুলির জমাট বাঁধা রোধ করতে MA ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উচ্চ অক্সিজেন সঞ্চয় ক্ষমতা সম্পন্ন La2O3 রূপান্তর প্রক্রিয়ায় কার্বন প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায় এবং La2O3 মেসোপোরাস অ্যালুমিনাতে Co-এর বিচ্ছুরণ বৃদ্ধি করে, যার উচ্চ সংস্কার কার্যকলাপ এবং স্থিতিস্থাপকতা রয়েছে। La2O3 প্রবর্তক Co/MA অনুঘটকের MDR কার্যকলাপ বৃদ্ধি করে এবং Co3O4 এবং CoAl2O4 পর্যায়গুলি অনুঘটক পৃষ্ঠে তৈরি হয়। তবে, অত্যন্ত বিচ্ছুরিত La2O3-এর 8nm~10nm ক্ষুদ্র দানা থাকে। MDR প্রক্রিয়ায়, La2O3 এবং CO-এর মধ্যে ইন-সিটু মিথস্ক্রিয়া La2O2CO3mesophase গঠন করে, যা অনুঘটক পৃষ্ঠে CxHy-এর কার্যকর নির্মূলকে প্ররোচিত করে। La2O3 উচ্চতর ইলেকট্রন ঘনত্ব প্রদান করে এবং 10% Co/MA-তে অক্সিজেন শূন্যস্থান বৃদ্ধি করে হাইড্রোজেন হ্রাসকে উৎসাহিত করে। La2O3 যোগ করলে CH4 ব্যবহারের আপাত সক্রিয়করণ শক্তি হ্রাস পায়। অতএব, CH4 এর রূপান্তর হার 1073K K তে 93.7% এ বৃদ্ধি পেয়েছে। La2O3 যোগ করার ফলে অনুঘটক কার্যকলাপ উন্নত হয়েছে, H2 হ্রাস পেয়েছে, Co0 সক্রিয় স্থানের সংখ্যা বৃদ্ধি পেয়েছে, কম জমা হওয়া কার্বন উৎপন্ন হয়েছে এবং অক্সিজেন শূন্যস্থান 73.3% এ বৃদ্ধি পেয়েছে।

Li Xiaofeng-এ সমান আয়তনের গর্ভধারণ পদ্ধতি দ্বারা Ni/Al2O3catalyst-এ Ce এবং Pr সমর্থিত ছিল। Ce এবং Pr যোগ করার পর, H2-এর নির্বাচনী ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং CO-এর নির্বাচনী ক্ষমতা হ্রাস পায়। Pr দ্বারা পরিবর্তিত MDR-এর চমৎকার অনুঘটক ক্ষমতা ছিল, এবং H2-এর নির্বাচনী ক্ষমতা 64.5% থেকে 75.6% বৃদ্ধি পায়, যেখানে CO-এর নির্বাচনী ক্ষমতা 31.4% থেকে হ্রাস পায়। পেং শুজিং এবং অন্যান্যরা সল-জেল পদ্ধতি ব্যবহার করে, Ce-পরিবর্তিত MA অ্যালুমিনিয়াম আইসোপ্রোপক্সাইড, আইসোপ্রোপানল দ্রাবক এবং সেরিয়াম নাইট্রেট হেক্সাহাইড্রেট দিয়ে প্রস্তুত করা হয়েছিল। পণ্যের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল সামান্য বৃদ্ধি পায়। Ce যোগ করার ফলে MA পৃষ্ঠে রড-সদৃশ ন্যানো পার্টিকেলের সমষ্টি হ্রাস পায়। γ-Al2O3-এর পৃষ্ঠের কিছু হাইড্রোক্সিল গ্রুপ মূলত Ce যৌগ দ্বারা আচ্ছাদিত ছিল। MA এর তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত হয়েছিল, এবং 1000℃ তাপমাত্রায় 10 ঘন্টা ধরে ক্যালসিনেশনের পরে কোনও স্ফটিক পর্যায়ের রূপান্তর ঘটেনি। ওয়াং বাওই এবং অন্যান্যরা সহস্রাব্দের পদ্ধতিতে MA উপাদান CeO2-Al2O4 প্রস্তুত করেছিলেন। ঘন ক্ষুদ্র দানা সহ CeO2 অ্যালুমিনায় সমানভাবে ছড়িয়ে পড়েছিল। CeO2-Al2O4-তে Co এবং Mo সমর্থন করার পরে, CEO2 দ্বারা অ্যালুমিনা এবং সক্রিয় উপাদান Co এবং Mo এর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া কার্যকরভাবে বাধাপ্রাপ্ত হয়েছিল।

বিরল পৃথিবী প্রবর্তক (La, Ce, y এবং Sm) MDR এর জন্য Co/MA অনুঘটকের সাথে একত্রিত হয়, এবং প্রক্রিয়াটি চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে। বিরল পৃথিবী প্রবর্তকরা MA ক্যারিয়ারে Co এর বিচ্ছুরণ উন্নত করতে পারে এবং co কণার জমাট বাঁধতে বাধা দিতে পারে। কণার আকার যত ছোট হবে, Co-MA মিথস্ক্রিয়া তত শক্তিশালী হবে, YCo/MA অনুঘটকের অনুঘটক এবং সিন্টারিং ক্ষমতা তত শক্তিশালী হবে এবং MDR কার্যকলাপ এবং কার্বন জমার উপর বেশ কয়েকটি প্রবর্তকের ইতিবাচক প্রভাব থাকবে। চিত্র 4 হল 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3.1 8 ঘন্টা ধরে MDR চিকিত্সার পরে একটি HRTEM iMAge। Co কণাগুলি কালো দাগ আকারে বিদ্যমান, যখন MA বাহকগুলি ধূসর আকারে বিদ্যমান, যা ইলেকট্রন ঘনত্বের পার্থক্যের উপর নির্ভর করে। HRTEM ছবিতে 10%Co/MA (চিত্র 4b) সহ, ma বাহকগুলিতে Co ধাতব কণার সমষ্টি পরিলক্ষিত হয়। বিরল পৃথিবী প্রবর্তক যোগ করলে Co কণা 11.0nm~12.5nm এ কমে যায়। YCo/MA-এর শক্তিশালী Co-MA মিথস্ক্রিয়া রয়েছে এবং এর সিন্টারিং কর্মক্ষমতা অন্যান্য অনুঘটকের তুলনায় ভালো। এছাড়াও, চিত্র 4b থেকে 4f-এ দেখানো হয়েছে, অনুঘটকগুলিতে ফাঁপা কার্বন ন্যানোওয়্যার (CNF) তৈরি হয়, যা গ্যাস প্রবাহের সাথে যোগাযোগ রাখে এবং অনুঘটককে নিষ্ক্রিয় হতে বাধা দেয়।

চিত্র ৩: Co/MA অনুঘটকের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং MDR অনুঘটক কর্মক্ষমতার উপর বিরল পৃথিবী সংযোজনের প্রভাব

৩.২.২ ডিঅক্সিডেশন অনুঘটক

Fe2O3/Meso-CeAl, একটি Ce-ডোপেড Fe-ভিত্তিক ডিঅক্সিডেশন অনুঘটক, 1- বিউটিনের অক্সিডেটিভ ডিহাইড্রোজেনেশন দ্বারা CO2-এর সাথে নরম অক্সিডেন্ট হিসাবে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং 1,3- বুটাডিন (BD) সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়েছিল। Ce অ্যালুমিনা ম্যাট্রিক্সে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত ছিল, এবং Fe2O3/meso অত্যন্ত বিচ্ছুরিত ছিল Fe2O3/Meso-CeAl-100 অনুঘটকের কেবল অত্যন্ত বিচ্ছুরিত লোহার প্রজাতি এবং ভাল কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যই নয়, বরং ভাল অক্সিজেন সঞ্চয় ক্ষমতাও রয়েছে, তাই এর CO2-এর ভাল শোষণ এবং সক্রিয়করণ ক্ষমতা রয়েছে। চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে, TEM চিত্রগুলি দেখায় যে Fe2O3/Meso-CeAl-100 নিয়মিত। এটি দেখায় যে MesoCeAl-100 এর কৃমির মতো চ্যানেল কাঠামো আলগা এবং ছিদ্রযুক্ত, যা সক্রিয় উপাদানগুলির বিচ্ছুরণের জন্য উপকারী, যখন অত্যন্ত বিচ্ছুরিত Ce অ্যালুমিনা ম্যাট্রিক্সে সফলভাবে ডোপ করা হয়। মোটরযানের অতি-নিম্ন নির্গমন মান পূরণকারী নোবেল ধাতব অনুঘটক আবরণ উপাদানটির ছিদ্র কাঠামো, ভাল জলবিদ্যুৎ স্থিতিশীলতা এবং বৃহৎ অক্সিজেন সঞ্চয় ক্ষমতা উন্নত হয়েছে।

৩.২.৩ যানবাহনের জন্য অনুঘটক

Pd-Rh স্বয়ংচালিত অনুঘটক আবরণ উপকরণ পেতে কোয়াটারনারি অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক বিরল আর্থ কমপ্লেক্স AlCeZrTiOx এবং AlLaZrTiOx সমর্থন করে। মেসোপোরাস অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক বিরল আর্থ কমপ্লেক্স Pd-Rh/ALC সফলভাবে CNG যানবাহনের নিষ্কাশন পরিশোধন অনুঘটক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, ভাল স্থায়িত্ব সহ, এবং CNG যানবাহনের নিষ্কাশন গ্যাসের প্রধান উপাদান CH4 এর রূপান্তর দক্ষতা 97.8% পর্যন্ত। স্ব-সমাবেশ বাস্তবায়নের জন্য সেই বিরল আর্থ ma যৌগিক উপাদান প্রস্তুত করতে একটি হাইড্রোথার্মাল এক-পদক্ষেপ পদ্ধতি গ্রহণ করুন, মেটাস্টেবল অবস্থা এবং উচ্চ সমষ্টি সহ অর্ডার করা মেসোপোরাস পূর্বসূর সংশ্লেষিত করা হয়েছিল, এবং RE-Al এর সংশ্লেষণ "যৌগিক বৃদ্ধি ইউনিট" মডেলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হয়েছিল, এইভাবে অটোমোবাইল নিষ্কাশন পোস্ট-মাউন্ট করা তিন-মুখী অনুঘটক রূপান্তরকারীর পরিশোধন উপলব্ধি করা হয়েছিল।

Fig. 4 ma(a), Co/ MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) এবং SmCo/MA(f) এর HRTEM ছবি

চিত্র ৫: Fe2O3/Meso-CeAl-100 এর TEM চিত্র (A) এবং EDS উপাদান চিত্র (b,c)

৩.৩ উজ্জ্বল কর্মক্ষমতা

বিরল পৃথিবী উপাদানের ইলেকট্রনগুলি বিভিন্ন শক্তি স্তরের মধ্যে স্থানান্তরের জন্য সহজেই উত্তেজিত হয় এবং আলো নির্গত করে। বিরল পৃথিবী আয়নগুলি প্রায়শই আলোকিত পদার্থ প্রস্তুত করার জন্য সক্রিয়কারী হিসাবে ব্যবহৃত হয়। অ্যালুমিনিয়াম ফসফেট ফাঁপা মাইক্রোস্ফিয়ারের পৃষ্ঠে সহস্রাব্দের পদ্ধতি এবং আয়ন বিনিময় পদ্ধতি দ্বারা বিরল পৃথিবী আয়ন লোড করা যেতে পারে এবং আলোকিত পদার্থ AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) প্রস্তুত করা যেতে পারে। আলোকিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য অতিবেগুনী অঞ্চলে অবস্থিত। MA এর জড়তা, কম অস্তরক ধ্রুবক এবং কম পরিবাহিতা কারণে পাতলা ফিল্মে তৈরি হয়, যা এটি বৈদ্যুতিক এবং অপটিক্যাল ডিভাইস, পাতলা ফিল্ম, বাধা, সেন্সর ইত্যাদির জন্য প্রযোজ্য করে তোলে। এটি প্রতিক্রিয়া এক-মাত্রিক ফোটোনিক স্ফটিক, শক্তি উৎপাদন এবং প্রতিফলন-বিরোধী আবরণ সংবেদনের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এই ডিভাইসগুলি নির্দিষ্ট অপটিক্যাল পাথ দৈর্ঘ্য সহ স্ট্যাক করা ফিল্ম, তাই প্রতিসরাঙ্ক এবং বেধ নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন। বর্তমানে, উচ্চ প্রতিসরাঙ্ক সহ টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড এবং জিরকোনিয়াম অক্সাইড এবং কম প্রতিসরাঙ্ক সহ সিলিকন ডাই অক্সাইড প্রায়শই এই জাতীয় ডিভাইস ডিজাইন এবং তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। বিভিন্ন পৃষ্ঠের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত উপকরণের প্রাপ্যতার পরিসর প্রসারিত হয়েছে, যা উন্নত ফোটন সেন্সর ডিজাইন করা সম্ভব করে তোলে। অপটিক্যাল ডিভাইসের নকশায় এমএ এবং অক্সিহাইড্রোক্সাইড ফিল্মের প্রবর্তন দুর্দান্ত সম্ভাবনা দেখায় কারণ প্রতিসরাঙ্ক সিলিকন ডাই অক্সাইডের মতো। কিন্তু রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য ভিন্ন।

৩.৪ তাপীয় স্থিতিশীলতা

তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, সিন্টারিং MA অনুঘটকের ব্যবহারের প্রভাবকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করে এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হ্রাস পায় এবং γ-Al2O3in স্ফটিক পর্যায় δ এবং θ থেকে χ পর্যায়ে রূপান্তরিত হয়। বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির ভাল রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা, উচ্চ অভিযোজনযোগ্যতা এবং সহজলভ্য এবং সস্তা কাঁচামাল রয়েছে। বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির সংযোজন তাপীয় স্থিতিশীলতা, উচ্চ তাপমাত্রার জারণ প্রতিরোধ এবং বাহকের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করতে পারে এবং বাহকের পৃষ্ঠের অম্লতা সামঞ্জস্য করতে পারে। La এবং Ce হল সর্বাধিক ব্যবহৃত এবং অধ্যয়ন করা পরিবর্তন উপাদান। লু ওয়েইগুয়াং এবং অন্যান্যরা দেখেছেন যে বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির সংযোজন কার্যকরভাবে অ্যালুমিনা কণার বাল্ক বিস্তার রোধ করে, La এবং Ce অ্যালুমিনার পৃষ্ঠের হাইড্রোক্সিল গ্রুপগুলিকে সুরক্ষিত করে, সিন্টারিং এবং পর্যায় রূপান্তরকে বাধা দেয় এবং উচ্চ তাপমাত্রার মেসোপোরাস কাঠামোর ক্ষতি হ্রাস করে। প্রস্তুত অ্যালুমিনার এখনও উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল এলাকা এবং ছিদ্রের আয়তন রয়েছে। তবে, খুব বেশি বা খুব কম বিরল পৃথিবী উপাদান অ্যালুমিনার তাপীয় স্থিতিশীলতা হ্রাস করবে। লি ইয়ানকিউ এবং অন্যান্য। γ-Al2O3-তে 5% La2O3 যোগ করা হয়েছে, যা তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত করেছে এবং অ্যালুমিনা বাহকের ছিদ্রের আয়তন এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি করেছে। চিত্র 6 থেকে দেখা যাচ্ছে, γ-Al2O3-তে La2O3 যোগ করা হয়েছে, বিরল পৃথিবী যৌগিক বাহকের তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত করেছে।

La থেকে MA পর্যন্ত ন্যানো-ফাইব্রাস কণা ডোপ করার প্রক্রিয়ায়, তাপ চিকিত্সার তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে MA-La-এর BET পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং ছিদ্রের আয়তন MA-এর তুলনায় বেশি হয় এবং La-এর সাথে ডোপ করার ফলে উচ্চ তাপমাত্রায় সিন্টারিংয়ের উপর স্পষ্টভাবে প্রতিবন্ধক প্রভাব পড়ে। চিত্র ৭-এ দেখানো হয়েছে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, La শস্য বৃদ্ধি এবং পর্যায় রূপান্তরের প্রতিক্রিয়াকে বাধা দেয়, যেখানে চিত্র ৭a এবং ৭c ন্যানো-ফাইব্রাস কণার জমা দেখায়। চিত্র ৭b-তে, ১২০০℃ তাপমাত্রায় ক্যালসিনেশন দ্বারা উৎপাদিত বৃহৎ কণার ব্যাস প্রায় ১০০nm। এটি MA-এর উল্লেখযোগ্য সিন্টারিং চিহ্নিত করে। উপরন্তু, MA-১২০০-এর তুলনায়, MA-La-১২০০ তাপ চিকিত্সার পরে একত্রিত হয় না। La যোগ করার সাথে সাথে, ন্যানো-ফাইবার কণাগুলির সিন্টারিং ক্ষমতা আরও ভাল। এমনকি উচ্চ ক্যালসিনেশন তাপমাত্রায়ও, ডোপড La এখনও MA পৃষ্ঠে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত থাকে। C3H8 জারণ বিক্রিয়ায় Pd অনুঘটকের বাহক হিসাবে La পরিবর্তিত MA ব্যবহার করা যেতে পারে।

চিত্র ৬ বিরল পৃথিবী উপাদান সহ এবং ছাড়া সিন্টারিং অ্যালুমিনার কাঠামো মডেল

চিত্র 7 MA-400(a), MA-1200(b), MA-La-400(c) এবং MA-La-1200(d) এর TEM ছবি

৪ উপসংহার

বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত MA উপকরণের প্রস্তুতি এবং কার্যকরী প্রয়োগের অগ্রগতি চালু করা হয়েছে। বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত MA ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যদিও অনুঘটক প্রয়োগ, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং শোষণে প্রচুর গবেষণা করা হয়েছে, অনেক উপকরণের দাম বেশি, ডোপিং পরিমাণ কম, ক্রম খারাপ এবং শিল্পায়িত করা কঠিন। ভবিষ্যতে নিম্নলিখিত কাজগুলি করা প্রয়োজন: বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত MA এর গঠন এবং কাঠামো অপ্টিমাইজ করা, উপযুক্ত প্রক্রিয়া নির্বাচন করা, কার্যকরী উন্নয়ন পূরণ করা; খরচ কমাতে এবং শিল্প উৎপাদন বাস্তবায়নের জন্য কার্যকরী প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে একটি প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ মডেল স্থাপন করা; চীনের বিরল পৃথিবী সম্পদের সুবিধা সর্বাধিক করার জন্য, আমাদের বিরল পৃথিবী MA পরিবর্তনের প্রক্রিয়া অন্বেষণ করা উচিত, বিরল পৃথিবী পরিবর্তিত MA প্রস্তুত করার তত্ত্ব এবং প্রক্রিয়া উন্নত করা উচিত।

তহবিল প্রকল্প: শানসি বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি সামগ্রিক উদ্ভাবন প্রকল্প (2011KTDZ01-04-01); শানসি প্রদেশ 2019 বিশেষ বৈজ্ঞানিক গবেষণা প্রকল্প (19JK0490); হুয়াকিং কলেজ, শি'আন স্থাপত্য ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয়ের 2020 বিশেষ বৈজ্ঞানিক গবেষণা প্রকল্প (20KY02)

উৎস: রেয়ার আর্থ