Както всички знаем, редкоземните минерали в Китай са съставени главно от леки редкоземни компоненти, от които лантанът и церият представляват повече от 60%. С разширяването на редкоземните постоянни магнитни материали, редкоземните луминесцентни материали, редкоземните полиращи прахове и редкоземните метали в металургичната промишленост в Китай година след година, търсенето на средни и тежки редкоземни елементи на вътрешния пазар също се увеличава бързо. Това е причинило голямо изобилие от леки редкоземни елементи с високо съдържание като Ce, La и Pr, което води до сериозен дисбаланс между експлоатацията и прилагането на редкоземни ресурси в Китай. Установено е, че леките редкоземни елементи показват добра каталитична производителност и ефикасност в процеса на химическа реакция поради тяхната уникална структура на 4f електронна обвивка. Следователно използването на леки редкоземни елементи като каталитичен материал е добър начин за цялостно използване на редкоземни ресурси. Катализаторът е вид вещество, което може да ускори химичната реакция и не се изразходва преди и след реакцията. Укрепването на основните изследвания на редкоземния катализ може не само да подобри ефективността на производството, но също така да спести ресурси и енергия и да намали замърсяването на околната среда, което е в съответствие със стратегическата насока за устойчиво развитие.
Защо редкоземните елементи имат каталитична активност?
Редкоземните елементи имат специална външна електронна структура (4f), която действа като централен атом на комплекса и има различни координационни числа, вариращи от 6 до 12. Променливостта на координационното число на редкоземните елементи определя, че те имат "остатъчна валентност" . Тъй като 4f има седем резервни валентни електронни орбитали със способност за свързване, той играе ролята на „резервна химическа връзка“ или „остатъчна валентност“. Тази способност е необходима за формален катализатор. Следователно, редкоземните елементи не само имат каталитична активност, но също така могат да се използват като добавки или кокатализатори за подобряване на каталитичната производителност на катализаторите, особено способността против стареене и способността против отравяне.
Понастоящем ролята на нано цериев оксид и нано лантанов оксид при обработката на автомобилни изгорели газове се превърна в нов фокус.
Вредните компоненти в автомобилните изгорели газове включват главно CO, HC и NOx. Редкоземните елементи, използвани в катализатора за пречистване на отработените газове на автомобили с редкоземни метали, са основно смес от цериев оксид, празеодимов оксид и лантанов оксид. Редкоземният катализатор за пречистване на отработените газове на автомобили е съставен от сложни оксиди на редкоземни и кобалтови, манганови и оловни. Това е един вид трикомпонентен катализатор с перовскит, шпинел тип и структура, в които цериевият оксид е ключовият компонент. Благодарение на редокс характеристиките на цериевия оксид, компонентите на отработените газове могат да бъдат ефективно контролирани.
Катализаторът за пречистване на отработени газове на автомобили се състои главно от керамичен (или метален) носител с пчелна пита и повърхностно активирано покритие. Активираното покритие се състои от голяма площ γ-Al2O3, подходящо количество оксид за стабилизиране на повърхността и каталитично активен метал, диспергиран в покритието. За да се намали потреблението на скъп pt и RH, да се увеличи потреблението на по-евтин Pd и да се намали цената на катализатора, на предпоставката да не се намалява производителността на катализатора за пречистване на отработените газове на автомобила, определено количество CeO2 и La2O3 обикновено се добавят към активиращо покритие на често използвания троен катализатор Pt-Pd-Rh за образуване на троен катализатор от редки земни благородни метали с отличен каталитичен ефект. La2O3(UG-La01) и CeO2 бяха използвани като промотори за подобряване на работата на γ-Al2O3 поддържани катализатори от благороден метал. Според изследване, CeO2, Основният механизъм на La2O3 в катализатори от благородни метали е както следва:
1. подобряване на каталитичната активност на активното покритие чрез добавяне на CeO2, за да се запазят частиците от благороден метал диспергирани в активното покритие, така че да се избегне намаляването на точките на каталитичната решетка и увреждане на активността, причинено от синтероване. Добавянето на CeO2(UG-Ce01) към Pt/γ-Al2O3 може да се диспергира върху γ-Al2O3 в един слой (максималното количество на еднослойна дисперсия е 0,035g CeO2/g γ-Al2O3), което променя повърхностните свойства на γ -Al2O3 и подобрява степента на дисперсия на Pt. Когато съдържанието на CeO2 е равно или близко до праг на дисперсия, степента на дисперсия на Pt достига най-висока. Прагът на дисперсия на CeO2 е най-добрата дозировка на CeO2. В окислителната атмосфера над 600 ℃, Rh губи своето активиране поради образуването на твърд разтвор между Rh2O3 и Al2O3. Наличието на CeO2 ще отслаби реакцията между Rh и Al2O3 и ще запази активирането на Rh. La2O3(UG-La01) може също да предотврати растежа на Pt ултрафини частици. При добавяне на CeO2 и La2O3(UG-La01) към Pd/γ 2al2o3 беше установено, че добавянето на CeO2 насърчава дисперсията на Pd върху носителя и произвежда синергична редукция. Високата дисперсия на Pd и взаимодействието му с CeO2 върху Pd/γ2Al2O3 са ключът към високата активност на катализатора.
2. Автоматично регулирано съотношение въздух-гориво (aπ f) Когато началната температура на автомобила се повиши или когато режимът на шофиране и скоростта се променят, дебитът на отработените газове и съставът на отработените газове се променят, което прави работните условия на автомобилните изгорели газове Катализаторът за пречистване на газ постоянно се променя и влияе върху неговата каталитична производителност. Необходимо е да се регулира горивното съотношение π на въздуха до стехиометричното съотношение от 1415~1416, така че катализаторът да може да даде пълна игра на своята пречиствателна функция. CeO2 е оксид с променлива валентност (Ce4 +ΠCe3+), който има свойствата на N-тип полупроводник и има отличен капацитет за съхранение и освобождаване на кислород. Когато съотношението A π F се промени, CeO2 може да играе отлична роля в динамичното регулиране на съотношението въздух-гориво. Тоест, O2 се освобождава, когато горивото е в излишък, за да помогне на CO и въглеводорода да се окислят; В случай на излишък на въздух, CeO2-x играе редуцираща роля и реагира с NOx, за да отстрани NOx от отработените газове, за да получи CeO2.
3. Ефект на кокатализатор Когато сместа от aπ f е в стехиометрично съотношение, освен реакцията на окисление на H2, CO, HC и реакцията на редукция на NOx, CeO2 като кокатализатор може също да ускори миграцията на водния газ и реакцията на парно реформиране и да намали съдържание на CO и HC. La2O3 може да подобри скоростта на преобразуване в реакцията на миграция на воден газ и реакцията на реформиране на въглеводородна пара. Генерираният водород е полезен за намаляване на NOx. При добавяне на La2O3 към Pd/CeO2 -γ-Al2O3 за разлагане на метанол, беше установено, че добавянето на La2O3 инхибира образуването на страничен продукт диметилов етер и подобрява каталитичната активност на катализатора. Когато съдържанието на La2O3 е 10%, катализаторът има добра активност и превръщането на метанола достига максимум (около 91,4%). Това показва, че La2O3 има добра дисперсия върху носителя γ-Al2O3. Освен това, той насърчава дисперсията на CeO2 върху носителя γ2Al2O3 и намаляването на насипния кислород, допълнително подобрява дисперсията на Pd и допълнително подобрява взаимодействието между Pd и CeO2, като по този начин подобрява каталитична активност на катализатора за разлагане на метанол.
Според характеристиките на текущата защита на околната среда и нов процес на използване на енергия, Китай трябва да разработи високоефективни редкоземни каталитични материали с независими права върху интелектуалната собственост, да постигне ефективно използване на редкоземни ресурси, да насърчи технологичните иновации на редкоземни каталитични материали и да реализира скок - бъдещо развитие на свързани високотехнологични промишлени клъстери като редкоземни елементи, околна среда и нова енергия.
В момента продуктите, доставяни от компанията, включват нано цирконий, нано титаний, нано алуминий, нано алуминиев хидроксид, нано цинков оксид, нано силициев оксид, нано магнезиев оксид, нано магнезиев хидроксид, нано меден оксид, нано итриев оксид, нано цериев оксид , нано лантанов оксид, нано волфрамов триоксид, нано железен оксид, нано антибактериален агент и графен. Качеството на продукта е стабилно и е закупен на партиди от мултинационални предприятия.
Тел:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Време на публикуване: 23 август 2021 г