Com tots sabem, els minerals de terres rares a la Xina es componen principalment de components lleugers de terres rares, dels quals el lantà i el ceri representen més del 60%.Amb l'expansió dels materials d'imants permanents de terres rares, materials luminiscents de terres rares, pols de poliment de terres rares i terres rares a la indústria metal·lúrgica a la Xina any rere any, la demanda de terres rares mitjanes i pesades al mercat intern també augmenta ràpidament. Ha provocat un gran endarreriment de terres rares lleugeres d'alta abundància com ara Ce, La i Pr, que comporta un greu desequilibri entre l'explotació i l'aplicació dels recursos de terres rares a la Xina.S'ha trobat que els elements lleugers de terres rares mostren un bon rendiment catalític i una bona eficàcia en el procés de reacció química a causa de la seva estructura única de capa d'electrons 4f.Per tant, l'ús de terres rares lleugeres com a material catalític és una bona manera d'utilitzar de manera integral els recursos de terres rares.El catalitzador és un tipus de substància que pot accelerar la reacció química i no es consumeix abans ni després de la reacció.L'enfortiment de la investigació bàsica de la catàlisi de terres rares no només pot millorar l'eficiència de la producció, sinó que també pot estalviar recursos i energia i reduir la contaminació ambiental, que està en línia amb la direcció estratègica del desenvolupament sostenible.
Per què els elements de terres rares tenen activitat catalítica?
Els elements de terres rares tenen una estructura electrònica exterior especial (4f), que actua com a àtom central del complex i té diversos números de coordinació que van del 6 al 12. La variabilitat del nombre de coordinació dels elements de les terres rares determina que tinguin "valència residual" .Com que 4f té set orbitals d'electrons de valència de reserva amb capacitat d'enllaç, juga un paper d'"enllaç químic de reserva" o "valència residual". Aquesta capacitat és necessària per a un catalitzador formal.Per tant, els elements de terres rares no només tenen activitat catalítica, sinó que també es poden utilitzar com a additius o cocatalitzadors per millorar el rendiment catalític dels catalitzadors, especialment la capacitat anti-envelliment i la capacitat anti-enverinament.
Actualment, el paper del nano-òxid de ceri i del nano-òxid de lantà en el tractament de l'escapament dels automòbils s'ha convertit en un nou focus.
Els components nocius de l'escapament dels automòbils inclouen principalment CO, HC i NOx.Les terres rares utilitzades en el catalitzador de purificació d'escapament d'automòbils de terres rares són principalment una barreja d'òxid de ceri, òxid de praseodimi i òxid de lantà.El catalitzador de purificació d'escapament d'automòbils de terres rares es compon d'òxids complexos de terres rares i cobalt, manganès i plom.És una mena de catalitzador ternari amb perovskita, tipus i estructura d'espinel, en què l'òxid de ceri és el component clau. A causa de les característiques redox de l'òxid de ceri, els components dels gasos d'escapament es poden controlar de manera eficaç.
El catalitzador de purificació d'escapament d'automòbils es compon principalment d'un suport ceràmic (o metàl·lic) de bresca i un recobriment activat per superfície.El recobriment activat es compon d'una gran àrea γ-Al2O3, una quantitat adequada d'òxid per estabilitzar l'àrea superficial i un metall catalíticament actiu dispers en el recobriment.Per reduir el consum de pt i RH cars, augmentar el consum de Pd més barat i reduir el cost del catalitzador, amb la premissa de no reduir el rendiment del catalitzador de purificació d'escapament d'automòbils, s'afegeix habitualment una certa quantitat de CeO2 i La2O3 al recobriment d'activació del catalitzador ternari Pt-Pd-Rh utilitzat habitualment per formar un catalitzador ternari de metalls preciosos de terres rares amb un efecte catalític excel·lent.La2O3 (UG-La01) i CeO2 es van utilitzar com a promotors per millorar el rendiment dels catalitzadors de metalls nobles suportats per γ-Al2O3.Segons la investigació, CeO2, el mecanisme principal de La2O3 en catalitzadors de metalls nobles és el següent:
1. Millorar l'activitat catalítica del recobriment actiu afegint CeO2 per mantenir les partícules de metalls preciosos disperses en el recobriment actiu, per evitar la reducció dels punts de gelosia catalítica i el dany a l'activitat causada per la sinterització.L'addició de CeO2 (UG-Ce01) a Pt/γ-Al2O3 pot dispersar-se sobre γ-Al2O3 en una sola capa (la quantitat màxima de dispersió d'una sola capa és de 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), cosa que canvia les propietats superficials de γ -Al2O3 i millora el grau de dispersió de Pt. Quan el contingut de CeO2 és igual o proper al llindar de dispersió, el grau de dispersió de Pt arriba al màxim.El llindar de dispersió de CeO2 és la millor dosi de CeO2.A l'atmosfera d'oxidació per sobre de 600 ℃, Rh perd la seva activació a causa de la formació de solució sòlida entre Rh2O3 i Al2O3.L'existència de CeO2 debilitarà la reacció entre Rh i Al2O3 i mantindrà l'activació de Rh.La2O3(UG-La01) també pot prevenir el creixement de partícules ultrafines de Pt. Afegint CeO2 i La2O3(UG-La01) a Pd/γ 2al2o3, es va trobar que l'addició de CeO2 va promoure la dispersió de Pd en el portador i va produir un reducció sinèrgica.L'alta dispersió de Pd i la seva interacció amb CeO2 sobre Pd/γ2Al2O3 són la clau de l'alta activitat del catalitzador.
2. Relació aire-combustible ajustada automàticament (aπ f) Quan la temperatura inicial de l'automòbil augmenta, o quan el mode de conducció i la velocitat canvien, el cabal d'escapament i la composició dels gasos d'escapament canvien, cosa que fa que les condicions de treball de l'escapament de l'automòbil El catalitzador de purificació de gas canvia constantment i afecta el seu rendiment catalític.Cal ajustar la proporció de combustible π de l'aire a la relació estequiomètrica de 1415 ~ 1416, de manera que el catalitzador pugui exercir plenament la seva funció de purificació. CeO2 és un òxid de valència variable (Ce4 +ΠCe3+), que té les propietats de Semiconductor tipus N i té una excel·lent capacitat d'emmagatzematge i alliberament d'oxigen.Quan la relació A π F canvia, CeO2 pot tenir un paper excel·lent en l'ajust dinàmic de la relació aire-combustible.És a dir, l'O2 s'allibera quan el combustible és sobrant per ajudar a oxidar el CO i els hidrocarburs;En cas d'excés d'aire, CeO2-x té un paper reductor i reacciona amb els NOx per eliminar els NOx dels gasos d'escapament per obtenir CeO2.
3. Efecte del cocatalitzador Quan la mescla d'aπ f està en proporció estequiomètrica, a més de la reacció d'oxidació de H2, CO, HC i la reacció de reducció de NOx, CeO2 com a cocatalitzador també pot accelerar la migració de gas d'aigua i la reacció de reformat amb vapor i reduir la contingut de CO i HC.La2O3 pot millorar la taxa de conversió en la reacció de migració de gas d'aigua i la reacció de reformat amb vapor d'hidrocarburs. L'hidrogen generat és beneficiós per a la reducció de NOx.Afegint La2O3 a Pd/CeO2 -γ-Al2O3 per a la descomposició del metanol, es va trobar que l'addició de La2O3 inhibeix la formació d'èter dimetil subproducte i millora l'activitat catalítica del catalitzador.Quan el contingut de La2O3 és del 10%, el catalitzador té una bona activitat i la conversió de metanol arriba al màxim (al voltant del 91,4%).Això demostra que La2O3 té una bona dispersió en el portador γ-Al2O3. A més, va promoure la dispersió de CeO2 en el portador γ2Al2O3 i la reducció de l'oxigen a granel, va millorar encara més la dispersió de Pd i va millorar encara més la interacció entre Pd i CeO2, millorant així la Activitat catalítica del catalitzador per a la descomposició del metanol.
D'acord amb les característiques de la protecció ambiental actual i el nou procés d'utilització d'energia, la Xina hauria de desenvolupar materials catalítics de terres rares d'alt rendiment amb drets de propietat intel·lectual independents, aconseguir una utilització eficient dels recursos de terres rares, promoure la innovació tecnològica dels materials catalítics de terres rares i fer un salt. -Desenvolupament avançat de clústers industrials d'alta tecnologia relacionats, com ara terres rares, medi ambient i noves energies.
En l'actualitat, els productes subministrats per l'empresa inclouen nano zirconia, nano titani, nano alúmina, nano hidròxid d'alumini, nano òxid de zinc, nano òxid de silici, nano òxid de magnesi, nano hidròxid de magnesi, nano òxid de coure, nano òxid d'itri, nano òxid de ceri , nano òxid de lantà, nano triòxid de tungstè, nano òxid ferroferric, nano agent antibacterià i grafè. La qualitat del producte és estable i les empreses multinacionals l'han comprat per lots.
Tel:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Hora de publicació: 23-agost-2021