Όπως όλοι γνωρίζουμε, τα ορυκτά σπάνιων γαιών στην Κίνα αποτελούνται κυρίως από ελαφριά συστατικά σπάνιων γαιών, εκ των οποίων το λανθάνιο και το δημήτριο αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 60%. Με την επέκταση των υλικών μόνιμου μαγνήτη σπανίων γαιών, των υλικών φωταύγειας σπάνιων γαιών, της σκόνης στίλβωσης σπάνιων γαιών και των σπάνιων γαιών στη μεταλλουργική βιομηχανία στην Κίνα χρόνο με το χρόνο, η ζήτηση για μεσαίες και βαριές σπάνιες γαίες στην εγχώρια αγορά αυξάνεται επίσης γρήγορα. μια μεγάλη συσσώρευση σπάνιων γαιών υψηλής αφθονίας φωτός, όπως Ce, La και Pr, η οποία οδηγεί σε σοβαρή ανισορροπία μεταξύ της εκμετάλλευσης και της χρήσης των πόρων σπάνιων γαιών στην Κίνα. Διαπιστώθηκε ότι τα ελαφριά στοιχεία σπάνιων γαιών παρουσιάζουν καλή καταλυτική απόδοση και αποτελεσματικότητα στη διαδικασία χημικής αντίδρασης λόγω της μοναδικής δομής του κελύφους ηλεκτρονίων 4f. Ως εκ τούτου, η χρήση ελαφριάς σπάνιας γαίας ως καταλυτικού υλικού είναι ένας καλός τρόπος για ολοκληρωμένη χρήση των πόρων σπάνιων γαιών. Ο καταλύτης είναι ένα είδος ουσίας που μπορεί να επιταχύνει τη χημική αντίδραση και δεν καταναλώνεται πριν και μετά την αντίδραση. Η ενίσχυση της βασικής έρευνας για την κατάλυση σπάνιων γαιών μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής, αλλά και να εξοικονομήσει πόρους και ενέργεια και να μειώσει τη ρύπανση του περιβάλλοντος, κάτι που συνάδει με τη στρατηγική κατεύθυνση της αειφόρου ανάπτυξης.
Γιατί τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν καταλυτική δραστηριότητα;
Τα στοιχεία σπανίων γαιών έχουν μια ειδική εξωτερική ηλεκτρονική δομή (4f), η οποία λειτουργεί ως το κεντρικό άτομο του συμπλέγματος και έχει διάφορους αριθμούς συντονισμού που κυμαίνονται από 6 έως 12. Η μεταβλητότητα του αριθμού συντονισμού των στοιχείων σπάνιων γαιών καθορίζει ότι έχουν "υπολειπόμενο σθένος". . Επειδή το 4f έχει επτά εφεδρικά τροχιακά ηλεκτρονίων σθένους με ικανότητα σύνδεσης, παίζει ρόλο «εφεδρικού χημικού δεσμού» ή «υπολειπόμενου σθένους». Αυτή η ικανότητα είναι απαραίτητη για έναν επίσημο καταλύτη. Ως εκ τούτου, τα στοιχεία σπάνιων γαιών όχι μόνο έχουν καταλυτική δράση, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πρόσθετα ή συν-καταλύτες για τη βελτίωση της καταλυτικής απόδοσης των καταλυτών, ιδιαίτερα της αντιγηραντικής και αντιδηλωτικής ικανότητας.
Προς το παρόν, ο ρόλος του νανοξειδίου του δημητρίου και του νανοξειδίου του λανθανίου στην επεξεργασία των καυσαερίων των αυτοκινήτων έχει γίνει νέα εστίαση.
Τα επιβλαβή εξαρτήματα στα καυσαέρια αυτοκινήτων περιλαμβάνουν κυρίως CO, HC και NOx. Η σπάνια γη που χρησιμοποιείται στον καταλύτη καθαρισμού καυσαερίων αυτοκινήτων σπανίων γαιών είναι κυρίως ένα μείγμα οξειδίου δημητρίου, οξειδίου πρασεοδυμίου και οξειδίου του λανθανίου. Ο καταλύτης καθαρισμού καυσαερίων αυτοκινήτων σπανίων γαιών αποτελείται από σύνθετα οξείδια σπάνιων γαιών και κοβαλτίου, μαγγανίου και μολύβδου. Είναι ένα είδος τριαδικού καταλύτη με περοβσκίτη, τύπο σπινελίου και δομή, στον οποίο το οξείδιο του δημητρίου είναι το βασικό συστατικό. Λόγω των οξειδοαναγωγικών χαρακτηριστικών του οξειδίου του δημητρίου, τα συστατικά των καυσαερίων μπορούν να ελεγχθούν αποτελεσματικά.
Ο καταλύτης καθαρισμού καυσαερίων αυτοκινήτων αποτελείται κυρίως από κυψελοειδή κεραμικό (ή μέταλλο) φορέα και επιφανειακή ενεργοποίηση. Η ενεργοποιημένη επίστρωση αποτελείται από μεγάλη επιφάνεια γ-Al2O3, κατάλληλη ποσότητα οξειδίου για τη σταθεροποίηση της επιφάνειας και καταλυτικά ενεργό μέταλλο διεσπαρμένο στην επίστρωση. Για να μειώσετε την κατανάλωση ακριβού pt και RH, να αυξήσετε την κατανάλωση φθηνότερου Pd και να μειώσετε το κόστος του καταλύτη, Με την προϋπόθεση ότι δεν μειώνεται η απόδοση του καταλύτη καθαρισμού καυσαερίων αυτοκινήτων, μια ορισμένη ποσότητα CeO2 και La2O3 προστίθεται συνήθως στο επίστρωση ενεργοποίησης του συνήθως χρησιμοποιούμενου τριαδικού καταλύτη Pt-Pd-Rh για να σχηματιστεί ένας τριμερής καταλύτης πολύτιμων μετάλλων σπανίων γαιών με εξαιρετική καταλυτική δράση. Τα La2O3(UG-La01) και CeO2 χρησιμοποιήθηκαν ως προαγωγείς για τη βελτίωση της απόδοσης των καταλυτών ευγενών μετάλλων που υποστηρίζονται από γ-Al2O3. Σύμφωνα με έρευνα, το CeO2, ο κύριος μηχανισμός του La2O3 στους καταλύτες ευγενών μετάλλων είναι ο εξής:
1. Βελτιώστε την καταλυτική δραστηριότητα της ενεργού επικάλυψης προσθέτοντας CeO2 για να διατηρήσετε τα σωματίδια πολύτιμου μετάλλου διασκορπισμένα στην ενεργή επικάλυψη, έτσι ώστε να αποφευχθεί η μείωση των σημείων του καταλυτικού πλέγματος και η ζημιά στη δραστηριότητα που προκαλείται από τη σύντηξη. Η προσθήκη CeO2(UG-Ce01) σε Pt/γ-Al2O3 μπορεί να διασπαρεί στο γ-Al2O3 σε ένα μόνο στρώμα (η μέγιστη ποσότητα διασποράς μονής στρώσης είναι 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), η οποία αλλάζει τις επιφανειακές ιδιότητες του γ -Al2O3 και βελτιώνει τον βαθμό διασποράς του Pt. Όταν η περιεκτικότητα σε CeO2 είναι ίση ή κοντά στο όριο διασποράς, ο βαθμός διασποράς του Pt φτάνει στον υψηλότερο. Το όριο διασποράς του CeO2 είναι η καλύτερη δόση του CeO2. Στην ατμόσφαιρα οξείδωσης πάνω από 600℃, ο Rh χάνει την ενεργοποίησή του λόγω του σχηματισμού στερεού διαλύματος μεταξύ Rh2O3 και Al2O3. Η ύπαρξη CeO2 θα αποδυναμώσει την αντίδραση μεταξύ του Rh και του Al2O3 και θα διατηρήσει την ενεργοποίηση του Rh. Το La2O3(UG-La01) μπορεί επίσης να αποτρέψει την ανάπτυξη πολύ λεπτών σωματιδίων Pt. Προσθέτοντας CeO2 και La2O3(UG-La01) στο Pd/γ 2al2o3, βρέθηκε ότι η προσθήκη CeO2 προώθησε τη διασπορά του Pd στον φορέα και παρήγαγε συνεργιστική μείωση. Η υψηλή διασπορά του Pd και η αλληλεπίδρασή του με το CeO2 στο Pd/γ2Al2O3 είναι το κλειδί για την υψηλή δραστηριότητα του καταλύτη.
2. Αυτόματα ρυθμισμένη αναλογία αέρα-καυσίμου (aπ f) Όταν η θερμοκρασία εκκίνησης του αυτοκινήτου αυξάνεται ή όταν αλλάζει ο τρόπος οδήγησης και η ταχύτητα, ο ρυθμός ροής καυσαερίων και η σύνθεση των καυσαερίων αλλάζουν, γεγονός που καθιστά τις συνθήκες λειτουργίας της εξάτμισης του αυτοκινήτου ο καταλύτης καθαρισμού αερίου αλλάζει συνεχώς και επηρεάζει την καταλυτική του απόδοση. Είναι απαραίτητο να ρυθμιστεί η αναλογία π καυσίμου αέρα στη στοιχειομετρική αναλογία 1415~1416, έτσι ώστε ο καταλύτης να μπορεί να δώσει πλήρη λειτουργία στη λειτουργία καθαρισμού του. Το CeO2 είναι ένα οξείδιο μεταβλητού σθένους (Ce4 +ΠCe3+), το οποίο έχει τις ιδιότητες Ημιαγωγός τύπου Ν και έχει εξαιρετική ικανότητα αποθήκευσης και απελευθέρωσης οξυγόνου. Όταν η αναλογία A π F αλλάζει, το CeO2 μπορεί να παίξει εξαιρετικό ρόλο στη δυναμική ρύθμιση της αναλογίας αέρα-καυσίμου. Δηλαδή, το O2 απελευθερώνεται όταν το καύσιμο είναι πλεόνασμα για να βοηθήσει το CO και τους υδρογονάνθρακες να οξειδωθούν. Σε περίπτωση περίσσειας αέρα, το CeO2-x παίζει αναγωγικό ρόλο και αντιδρά με NOx για να αφαιρέσει τα NOx από τα καυσαέρια για να ληφθεί CeO2.
3. Επίδραση του συγκαταλύτη Όταν το μίγμα του aπ f είναι σε στοιχειομετρική αναλογία, εκτός από την αντίδραση οξείδωσης των H2, CO, HC και την αντίδραση αναγωγής των NOx, το CeO2 ως συνκαταλύτης μπορεί επίσης να επιταχύνει τη μετανάστευση αερίου νερού και την αντίδραση αναμόρφωσης ατμού και να μειώσει την περιεκτικότητα σε CO και HC. Το La2O3 μπορεί να βελτιώσει τον ρυθμό μετατροπής στην αντίδραση μετανάστευσης αερίου νερού και την αντίδραση αναμόρφωσης ατμού υδρογονάνθρακα. Το παραγόμενο υδρογόνο είναι ευεργετικό για τη μείωση των NOx. Προσθέτοντας La2O3 στο Pd/CeO2-γ-Al2O3 για αποσύνθεση μεθανόλης, βρέθηκε ότι η προσθήκη La2O3 ανέστειλε τον σχηματισμό του παραπροϊόντος διμεθυλαιθέρα και βελτίωσε την καταλυτική δράση του καταλύτη. Όταν η περιεκτικότητα σε La2O3 είναι 10%, ο καταλύτης έχει καλή δραστηριότητα και η μετατροπή της μεθανόλης φτάνει στο μέγιστο (περίπου 91,4%). Αυτό δείχνει ότι το La2O3 έχει καλή διασπορά στον φορέα γ-Al2O3. Επιπλέον, προώθησε τη διασπορά του CeO2 στον φορέα γ2Al2O3 και τη μείωση του όγκου του οξυγόνου, βελτίωσε περαιτέρω τη διασπορά του Pd και ενίσχυσε περαιτέρω την αλληλεπίδραση μεταξύ Pd και CeO2, βελτιώνοντας έτσι την καταλυτική δραστηριότητα του καταλύτη για αποσύνθεση μεθανόλης.
Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της τρέχουσας περιβαλλοντικής προστασίας και της διαδικασίας χρήσης νέας ενέργειας, η Κίνα πρέπει να αναπτύξει υψηλής απόδοσης καταλυτικά υλικά σπάνιων γαιών με ανεξάρτητα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας, να επιτύχει αποτελεσματική χρήση των πόρων σπάνιων γαιών, να προωθήσει την τεχνολογική καινοτομία καταλυτικών υλικών σπάνιων γαιών και να πραγματοποιήσει άλμα - μελλοντική ανάπτυξη σχετικών βιομηχανικών συμπλεγμάτων υψηλής τεχνολογίας όπως οι σπάνιες γαίες, το περιβάλλον και η νέα ενέργεια.
Προς το παρόν, τα προϊόντα που παρέχει η εταιρεία περιλαμβάνουν νανοζιρκονία, νανοτιτάνια, νανοαλουμίνα, νανο υδροξείδιο του αργιλίου, νανο οξείδιο ψευδαργύρου, νανο οξείδιο του πυριτίου, νανο οξείδιο μαγνησίου, νανο υδροξείδιο μαγνησίου, νανο οξείδιο χαλκού, νανο οξείδιο του υττρίου, , νανο οξείδιο του λανθανίου, νανο τριοξείδιο του βολφραμίου, νανο οξείδιο του σιδήρου σιδήρου, νανο αντιβακτηριακός παράγοντας και γραφένιο. Η ποιότητα του προϊόντος είναι σταθερή και έχει αγοραστεί σε παρτίδες από πολυεθνικές επιχειρήσεις.
Τηλ:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-23-2021