Wie wir alle wissen, bestehen Seltenerdmineralien in China hauptsächlich aus leichten Seltenerdbestandteilen, von denen Lanthan und Cer mehr als 60 % ausmachen. Mit der von Jahr zu Jahr zunehmenden Verbreitung von Seltenerd-Permanentmagnetmaterialien, Seltenerd-Lumineszenzmaterialien, Seltenerd-Polierpulver und Seltenerdmetallen in der metallurgischen Industrie in China steigt auch die Nachfrage nach mittelschweren und schweren Seltenerdmetallen auf dem Inlandsmarkt rapide an. Dies hat dazu geführt ein großer Rückstand an leichten Seltenen Erden mit hoher Häufigkeit wie Ce, La und Pr, was zu einem gravierenden Ungleichgewicht zwischen der Ausbeutung und Nutzung von Seltenen Erden-Ressourcen in China führt. Es wurde festgestellt, dass leichte Seltenerdelemente aufgrund ihrer einzigartigen 4f-Elektronenschalenstruktur eine gute katalytische Leistung und Wirksamkeit im chemischen Reaktionsprozess aufweisen. Daher ist die Verwendung leichter Seltener Erden als katalytisches Material eine gute Möglichkeit für eine umfassende Nutzung der Ressourcen seltener Erden. Ein Katalysator ist eine Substanz, die eine chemische Reaktion beschleunigen kann und vor und nach der Reaktion nicht verbraucht wird. Die Stärkung der Grundlagenforschung zur Katalyse seltener Erden kann nicht nur die Produktionseffizienz verbessern, sondern auch Ressourcen und Energie einsparen und die Umweltverschmutzung verringern, was im Einklang mit der strategischen Ausrichtung einer nachhaltigen Entwicklung steht.
Warum haben Seltenerdelemente eine katalytische Aktivität?
Seltenerdelemente haben eine spezielle äußere elektronische Struktur (4f), die als Zentralatom des Komplexes fungiert und verschiedene Koordinationszahlen im Bereich von 6 bis 12 aufweist. Die Variabilität der Koordinationszahl von Seltenerdelementen bestimmt, dass sie eine „Restvalenz“ haben. . Da 4f über sieben Ersatzvalenzelektronenorbitale mit Bindungsfähigkeit verfügt, spielt es die Rolle einer „chemischen Ersatzbindung“ oder „Restvalenz“. Diese Fähigkeit ist für einen formalen Katalysator erforderlich. Daher weisen Seltenerdelemente nicht nur eine katalytische Aktivität auf, sondern können auch als Additive oder Cokatalysatoren verwendet werden, um die katalytische Leistung von Katalysatoren, insbesondere die Anti-Aging-Fähigkeit und die Anti-Vergiftungsfähigkeit, zu verbessern.
Derzeit ist die Rolle von Nano-Ceroxid und Nano-Lanthanoxid bei der Behandlung von Autoabgasen zu einem neuen Schwerpunkt geworden.
Zu den schädlichen Bestandteilen in Autoabgasen gehören hauptsächlich CO, HC und NOx. Die im Seltenerd-Automobilabgasreinigungskatalysator verwendete seltene Erde ist hauptsächlich eine Mischung aus Ceroxid, Praseodymoxid und Lanthanoxid. Der Abgasreinigungskatalysator für seltene Erden besteht aus komplexen Oxiden seltener Erden sowie Kobalt, Mangan und Blei. Es handelt sich um eine Art ternären Katalysator mit Perowskit- und Spinellstruktur und -struktur, in dem Ceroxid die Schlüsselkomponente ist. Aufgrund der Redoxeigenschaften von Ceroxid können die Bestandteile des Abgases effektiv kontrolliert werden.
Der Abgasreinigungskatalysator für Kraftfahrzeuge besteht hauptsächlich aus einem wabenförmigen Keramik- (oder Metall-)Träger und einer oberflächenaktivierten Beschichtung. Die aktivierte Beschichtung besteht aus großflächigem γ-Al2O3, einer geeigneten Menge an Oxid zur Stabilisierung der Oberfläche und einem in der Beschichtung dispergierten katalytisch aktiven Metall. Um den Verbrauch von teurem Pt und RH zu reduzieren, den Verbrauch von billigerem Pd zu erhöhen und die Kosten des Katalysators zu senken, werden dem Autoabgasreinigungskatalysator üblicherweise bestimmte Mengen CeO2 und La2O3 zugesetzt, um die Leistung des Autoabgasreinigungskatalysators nicht zu beeinträchtigen Aktivierungsbeschichtung des häufig verwendeten ternären Pt-Pd-Rh-Katalysators zur Bildung eines ternären Seltenerd-Edelmetallkatalysators mit ausgezeichneter katalytischer Wirkung. La2O3(UG-La01) und CeO2 wurden als Promotoren verwendet, um die Leistung von Edelmetallkatalysatoren auf γ-Al2O3-Träger zu verbessern. Untersuchungen zufolge ist CeO2 der Hauptmechanismus von La2O3 in Edelmetallkatalysatoren wie folgt:
1. Verbessern Sie die katalytische Aktivität der aktiven Beschichtung durch Zugabe von CeO2, um die Edelmetallpartikel in der aktiven Beschichtung dispergiert zu halten und so die Reduzierung der katalytischen Gitterpunkte und eine durch das Sintern verursachte Schädigung der Aktivität zu vermeiden. Die Zugabe von CeO2(UG-CeO1) zu Pt/γ-Al2O3 kann auf γ-Al2O3 in einer einzigen Schicht dispergieren (die maximale Menge der Einzelschichtdispersion beträgt 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), was die Oberflächeneigenschaften von γ verändert -Al2O3 und verbessert den Dispersionsgrad von Pt. Wenn der CeO2-Gehalt gleich oder nahe der Dispersionsschwelle ist, ist der Dispersionsgrad von Pt erreicht das Höchste. Die Dispersionsschwelle von CeO2 ist die beste Dosierung von CeO2. In der Oxidationsatmosphäre über 600℃ verliert Rh seine Aktivierung aufgrund der Bildung einer festen Lösung zwischen Rh2O3 und Al2O3. Das Vorhandensein von CeO2 schwächt die Reaktion zwischen Rh und Al2O3 und hält die Aktivierung von Rh aufrecht. La2O3(UG-La01) kann auch das Wachstum ultrafeiner Pt-Partikel verhindern. Durch die Zugabe von CeO2 und La2O3(UG-La01) zu Pd/γ 2al2o3 wurde festgestellt, dass die Zugabe von CeO2 die Dispersion von Pd auf dem Träger förderte und eine erzeugte synergistische Reduktion. Die hohe Dispersion von Pd und seine Wechselwirkung mit CeO2 auf Pd/γ2Al2O3 sind der Schlüssel zur hohen Aktivität des Katalysators.
2. Automatisch angepasstes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (aπ f) Wenn die Starttemperatur des Fahrzeugs steigt oder wenn sich Fahrmodus und Geschwindigkeit ändern, ändern sich der Abgasdurchsatz und die Abgaszusammensetzung, wodurch sich die Arbeitsbedingungen des Fahrzeugabgases ändern Der Gasreinigungskatalysator verändert sich ständig und beeinflusst seine katalytische Leistung. Es ist notwendig, das π-Brennstoffverhältnis von Luft auf das stöchiometrische Verhältnis von 1415~1416 einzustellen, damit der Katalysator seine Reinigungsfunktion voll entfalten kann. CeO2 ist ein Oxid mit variabler Wertigkeit (Ce4 +ΠCe3+), das die Eigenschaften hat Halbleiter vom N-Typ und verfügt über eine ausgezeichnete Sauerstoffspeicher- und -freisetzungskapazität. Wenn sich das A π F-Verhältnis ändert, kann CeO2 eine hervorragende Rolle bei der dynamischen Anpassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses spielen. Das heißt, dass O2 freigesetzt wird, wenn der Kraftstoff im Überschuss vorhanden ist, um die Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen zu unterstützen. Bei Luftüberschuss spielt CeO2-x eine reduzierende Rolle und reagiert mit NOx, um NOx aus dem Abgas zu entfernen und CeO2 zu erhalten.
3. Wirkung des Cokatalysators Wenn die Mischung von aπ f im stöchiometrischen Verhältnis vorliegt, kann CeO2 als Cokatalysator neben der Oxidationsreaktion von H2, CO, HC und der Reduktionsreaktion von NOx auch die Wassergasmigration und die Dampfreformierungsreaktion beschleunigen und reduzieren Gehalt an CO und HC. La2O3 kann die Umwandlungsrate bei der Wassergasmigrationsreaktion und der Kohlenwasserstoff-Dampfreformierungsreaktion verbessern. Der erzeugte Wasserstoff wirkt sich positiv auf die NOx-Reduktion aus. Bei der Zugabe von La2O3 zu Pd/CeO2 -γ-Al2O3 zur Methanolzersetzung wurde festgestellt, dass die Zugabe von La2O3 die Bildung des Nebenprodukts Dimethylether hemmte und die katalytische Aktivität des Katalysators verbesserte. Wenn der Gehalt an La2O3 10 % beträgt, weist der Katalysator eine gute Aktivität auf und die Methanolumwandlung erreicht das Maximum (etwa 91,4 %). Dies zeigt, dass La2O3 eine gute Dispersion auf dem γ-Al2O3-Träger aufweist. Darüber hinaus förderte es die Dispersion von CeO2 auf dem γ2Al2O3-Träger und die Reduzierung des Massensauerstoffs, verbesserte die Dispersion von Pd weiter und verstärkte die Wechselwirkung zwischen Pd und CeO2 weiter, wodurch das verbessert wurde katalytische Aktivität des Katalysators für die Methanolzersetzung.
Gemäß den Merkmalen des aktuellen Umweltschutzes und des neuen Energienutzungsprozesses sollte China leistungsstarke katalytische Seltenerdmaterialien mit unabhängigen geistigen Eigentumsrechten entwickeln, eine effiziente Nutzung von Seltenerdressourcen erreichen, die technologische Innovation von katalytischen Seltenerdmaterialien fördern und einen Sprung realisieren -Vorwärtsentwicklung verwandter High-Tech-Industriecluster wie seltene Erden, Umwelt und neue Energien.
Zu den derzeit vom Unternehmen gelieferten Produkten gehören Nano-Zirkonoxid, Nano-Titanoxid, Nano-Aluminiumoxid, Nano-Aluminiumhydroxid, Nano-Zinkoxid, Nano-Siliziumoxid, Nano-Magnesiumoxid, Nano-Magnesiumhydroxid, Nano-Kupferoxid, Nano-Yttriumoxid und Nano-Ceroxid , Nano-Lanthanoxid, Nano-Wolframtrioxid, Nano-Eisenoxid, Nano-antibakterielles Mittel und Graphen. Die Produktqualität ist stabil und wurde von multinationalen Unternehmen in Chargen gekauft.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. August 2021