ऑटोमोबाइल निकास में नैनो रेयर अर्थ ऑक्साइड का अनुप्रयोग

जैसा कि हम सभी जानते हैं, चीन में दुर्लभ पृथ्वी खनिज मुख्य रूप से हल्के दुर्लभ पृथ्वी घटकों से बने होते हैं, जिनमें लैंथेनम और सेरियम 60% से अधिक होते हैं। चीन में धातुकर्म उद्योग में दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक सामग्री, दुर्लभ पृथ्वी ल्यूमिनसेंट सामग्री, दुर्लभ पृथ्वी पॉलिशिंग पाउडर और दुर्लभ पृथ्वी के विस्तार के साथ, घरेलू बाजार में मध्यम और भारी दुर्लभ पृथ्वी की मांग भी तेजी से बढ़ रही है। सीई, ला और पीआर जैसी उच्च बहुतायत प्रकाश दुर्लभ पृथ्वी का एक बड़ा बैकलॉग, जो चीन में दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों के दोहन और अनुप्रयोग के बीच एक गंभीर असंतुलन का कारण बनता है। यह पाया गया है कि हल्के दुर्लभ पृथ्वी तत्व अपनी अद्वितीय 4f इलेक्ट्रॉन शेल संरचना के कारण रासायनिक प्रतिक्रिया प्रक्रिया में अच्छा उत्प्रेरक प्रदर्शन और प्रभावकारिता दिखाते हैं। इसलिए, प्रकाश दुर्लभ पृथ्वी को उत्प्रेरक सामग्री के रूप में उपयोग करना दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों के व्यापक उपयोग का एक अच्छा तरीका है। उत्प्रेरक एक प्रकार का पदार्थ है जो रासायनिक प्रतिक्रिया को तेज कर सकता है और प्रतिक्रिया से पहले और बाद में इसका सेवन नहीं किया जाता है। दुर्लभ पृथ्वी उत्प्रेरक के बुनियादी अनुसंधान को मजबूत करने से न केवल उत्पादन क्षमता में सुधार हो सकता है, बल्कि संसाधनों और ऊर्जा की बचत भी हो सकती है और पर्यावरण प्रदूषण भी कम हो सकता है, जो सतत विकास की रणनीतिक दिशा के अनुरूप है।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में उत्प्रेरक गतिविधि क्यों होती है?

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में एक विशेष बाहरी इलेक्ट्रॉनिक संरचना (4f) होती है, जो परिसर के केंद्रीय परमाणु के रूप में कार्य करती है और इसमें 6 से 12 तक विभिन्न समन्वय संख्याएं होती हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की समन्वय संख्या की परिवर्तनशीलता यह निर्धारित करती है कि उनमें "अवशिष्ट संयोजकता" है। . क्योंकि 4f में बॉन्डिंग क्षमता वाले सात बैकअप वैलेंस इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स हैं, यह "बैकअप केमिकल बॉन्ड" या "अवशिष्ट वैलेंस" की भूमिका निभाता है। यह क्षमता एक औपचारिक उत्प्रेरक के लिए आवश्यक है। इसलिए, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में न केवल उत्प्रेरक गतिविधि होती है, बल्कि उत्प्रेरक के उत्प्रेरक प्रदर्शन, विशेष रूप से एंटी-एजिंग क्षमता और जहर-विरोधी क्षमता को बेहतर बनाने के लिए एडिटिव्स या कोकैटलिस्ट के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

वर्तमान में, ऑटोमोबाइल निकास के उपचार में नैनो सेरियम ऑक्साइड और नैनो लैंथेनम ऑक्साइड की भूमिका एक नया फोकस बन गई है।

ऑटोमोबाइल निकास में हानिकारक घटकों में मुख्य रूप से CO, HC और NOx शामिल हैं। दुर्लभ पृथ्वी ऑटोमोबाइल निकास शोधन उत्प्रेरक में प्रयुक्त दुर्लभ पृथ्वी मुख्य रूप से सेरियम ऑक्साइड, प्रेसियोडायमियम ऑक्साइड और लैंथेनम ऑक्साइड का मिश्रण है। दुर्लभ पृथ्वी ऑटोमोबाइल निकास शुद्धि उत्प्रेरक दुर्लभ पृथ्वी और कोबाल्ट, मैंगनीज और सीसा के जटिल ऑक्साइड से बना है। यह पेरोव्स्काइट, स्पिनल प्रकार और संरचना के साथ एक प्रकार का टर्नरी उत्प्रेरक है, जिसमें सेरियम ऑक्साइड प्रमुख घटक है। सेरियम ऑक्साइड की रेडॉक्स विशेषताओं के कारण, निकास गैस के घटकों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है।

ऑटोमोबाइल निकास शुद्धि उत्प्रेरक मुख्य रूप से हनीकॉम्ब सिरेमिक (या धातु) वाहक और सतह सक्रिय कोटिंग से बना है। सक्रिय कोटिंग बड़े क्षेत्र γ-Al2O3, सतह क्षेत्र को स्थिर करने के लिए उचित मात्रा में ऑक्साइड और कोटिंग में बिखरे हुए उत्प्रेरक रूप से सक्रिय धातु से बनी है। महंगे पीटी और आरएच की खपत को कम करने के लिए, सस्ते पीडी की खपत को बढ़ाने और उत्प्रेरक की लागत को कम करने के लिए, ऑटोमोबाइल निकास शुद्धि उत्प्रेरक के प्रदर्शन को कम नहीं करने के आधार पर, आमतौर पर CeO2 और La2O3 की एक निश्चित मात्रा को इसमें जोड़ा जाता है। उत्कृष्ट उत्प्रेरक प्रभाव के साथ एक दुर्लभ पृथ्वी कीमती धातु टर्नरी उत्प्रेरक बनाने के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पीटी-पीडी-आरएच टर्नरी उत्प्रेरक की सक्रियण कोटिंग। La2O3(UG-La01) और CeO2 का उपयोग γ-Al2O3 समर्थित उत्कृष्ट धातु उत्प्रेरक के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए प्रमोटर के रूप में किया गया था। शोध के अनुसार, CeO2, उत्कृष्ट धातु उत्प्रेरक में La2O3 का मुख्य तंत्र इस प्रकार है:

1. सक्रिय कोटिंग में कीमती धातु के कणों को फैलाए रखने के लिए CeO2 जोड़कर सक्रिय कोटिंग की उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार करें, ताकि उत्प्रेरक जाली बिंदुओं में कमी और सिंटरिंग के कारण होने वाली गतिविधि की क्षति से बचा जा सके। Pt/γ-Al2O3 में CeO2(UG-Ce01) जोड़ने से γ-Al2O3 एक परत में फैल सकता है (एकल परत फैलाव की अधिकतम मात्रा 0.035g CeO2/g γ-Al2O3 है), जो γ की सतह के गुणों को बदल देता है -Al2O3 और Pt के फैलाव की डिग्री में सुधार करता है। जब CeO2 सामग्री फैलाव सीमा के बराबर या उसके करीब होती है, तो Pt की फैलाव की डिग्री उच्चतम तक पहुंच जाती है। CeO2 की फैलाव सीमा CeO2 की सबसे अच्छी खुराक है। 600℃ से ऊपर ऑक्सीकरण वातावरण में, Rh2O3 और Al2O3 के बीच ठोस घोल बनने के कारण Rh अपनी सक्रियता खो देता है। CeO2 का अस्तित्व Rh और Al2O3 के बीच प्रतिक्रिया को कमजोर कर देगा और Rh की सक्रियता बनाए रखेगा। La2O3(UG-La01) Pt अल्ट्राफाइन कणों के विकास को भी रोक सकता है। CeO2 और La2O3(UG-La01) को Pd/γ 2al2o3 में जोड़ने पर, यह पाया गया कि CeO2 के जुड़ने से वाहक पर Pd का फैलाव बढ़ गया और एक उत्पादन हुआ। सहक्रियात्मक कमी. Pd का उच्च फैलाव और Pd/γ2Al2O3 पर CeO2 के साथ इसकी अंतःक्रिया उत्प्रेरक की उच्च गतिविधि की कुंजी है।

2. ऑटो-समायोजित वायु-ईंधन अनुपात (एπ एफ) जब ऑटोमोबाइल का शुरुआती तापमान बढ़ता है, या जब ड्राइविंग मोड और गति बदलती है, तो निकास प्रवाह दर और निकास गैस संरचना बदल जाती है, जिससे ऑटोमोबाइल निकास की कार्यशील स्थिति बन जाती है गैस शोधन उत्प्रेरक लगातार बदलता रहता है और इसके उत्प्रेरक प्रदर्शन को प्रभावित करता है। हवा के π ईंधन अनुपात को 1415~1416 के स्टोइकोमेट्रिक अनुपात में समायोजित करना आवश्यक है, ताकि उत्प्रेरक अपने शुद्धिकरण कार्य को पूरा खेल दे सके। CeO2 एक परिवर्तनीय वैलेंस ऑक्साइड (Ce4 +ΠCe3+) है, जिसमें गुण हैं एन-प्रकार अर्धचालक, और इसमें उत्कृष्ट ऑक्सीजन भंडारण और रिलीज क्षमता है। जब A π F अनुपात बदलता है, तो CeO2 वायु-ईंधन अनुपात को गतिशील रूप से समायोजित करने में उत्कृष्ट भूमिका निभा सकता है। अर्थात्, जब CO और हाइड्रोकार्बन को ऑक्सीकरण करने में मदद करने के लिए ईंधन अधिशेष होता है तो O2 जारी किया जाता है; अतिरिक्त हवा के मामले में, CeO2-x एक कम करने वाली भूमिका निभाता है और CeO2 प्राप्त करने के लिए निकास गैस से NOx को हटाने के लिए NOx के साथ प्रतिक्रिया करता है।

3. कोकैटलिस्ट का प्रभाव जब aπ f का मिश्रण स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात में होता है, तो H2, CO, HC के ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया और NOx की कमी प्रतिक्रिया के अलावा, Cocatalyst के रूप में CeO2 भी जल गैस प्रवासन और भाप सुधार प्रतिक्रिया को तेज कर सकता है और कम कर सकता है। सीओ और एचसी की सामग्री. La2O3 जल गैस प्रवास प्रतिक्रिया और हाइड्रोकार्बन भाप सुधार प्रतिक्रिया में रूपांतरण दर में सुधार कर सकता है। उत्पन्न हाइड्रोजन NOx कटौती के लिए फायदेमंद है। मेथनॉल अपघटन के लिए Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 में La2O3 जोड़ने पर, यह पाया गया कि La2O3 जोड़ने से उप-उत्पाद डाइमिथाइल ईथर का निर्माण बाधित हो गया और उत्प्रेरक की उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार हुआ। जब La2O3 की सामग्री 10% होती है, तो उत्प्रेरक की गतिविधि अच्छी होती है और मेथनॉल रूपांतरण अधिकतम (लगभग 91.4%) तक पहुंच जाता है। इससे पता चलता है कि La2O3 का γ-Al2O3 वाहक पर अच्छा फैलाव है। इसके अलावा, इसने γ2Al2O3 वाहक पर CeO2 के फैलाव को बढ़ावा दिया और थोक ऑक्सीजन में कमी की, Pd के फैलाव में और सुधार किया और Pd और CeO2 के बीच बातचीत को और बढ़ाया, जिससे सुधार हुआ। मेथनॉल अपघटन के लिए उत्प्रेरक की उत्प्रेरक गतिविधि।

वर्तमान पर्यावरण संरक्षण और नई ऊर्जा उपयोग प्रक्रिया की विशेषताओं के अनुसार, चीन को स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों के साथ उच्च प्रदर्शन वाली दुर्लभ पृथ्वी उत्प्रेरक सामग्री विकसित करनी चाहिए, दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों का कुशल उपयोग प्राप्त करना चाहिए, दुर्लभ पृथ्वी उत्प्रेरक सामग्रियों के तकनीकी नवाचार को बढ़ावा देना चाहिए और छलांग का एहसास करना चाहिए। -दुर्लभ पृथ्वी, पर्यावरण और नई ऊर्जा जैसे संबंधित उच्च तकनीक औद्योगिक समूहों का आगे विकास।

वर्तमान में, कंपनी द्वारा आपूर्ति किए जाने वाले उत्पादों में नैनो ज़िरकोनिया, नैनो टिटानिया, नैनो एल्यूमिना, नैनो एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड, नैनो जिंक ऑक्साइड, नैनो सिलिकॉन ऑक्साइड, नैनो मैग्नीशियम ऑक्साइड, नैनो मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड, नैनो कॉपर ऑक्साइड, नैनो येट्रियम ऑक्साइड, नैनो सेरियम ऑक्साइड शामिल हैं। , नैनो लैंथेनम ऑक्साइड, नैनो टंगस्टन ट्राइऑक्साइड, नैनो फेरोफेरिक ऑक्साइड, नैनो जीवाणुरोधी एजेंट और ग्राफीन। उत्पाद की गुणवत्ता स्थिर है, और इसे बहुराष्ट्रीय उद्यमों द्वारा बैचों में खरीदा गया है।

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