Kao što svi znamo, minerali rijetkih zemalja u Kini uglavnom se sastoje od lakih komponenti rijetkih zemalja, od kojih lantan i cerij čine više od 60%. S ekspanzijom trajnih magnetnih materijala rijetkih zemalja, luminescentnih materijala rijetkih zemalja, praha za poliranje rijetkih zemalja i rijetkih zemalja u metalurškoj industriji u Kini iz godine u godinu, potražnja za srednjim i teškim rijetkim zemljama na domaćem tržištu također brzo raste. To je uzrokovalo veliki zaostatak u visokom obilju lakih rijetkih zemalja kao što su Ce, La i Pr, što dovodi do ozbiljne neravnoteže između iskorištavanja i primjene resursa rijetkih zemalja u Kini. Utvrđeno je da lagani elementi rijetke zemlje pokazuju dobre katalitičke performanse i učinkovitost u procesu kemijske reakcije zbog njihove jedinstvene strukture 4f elektronske ljuske. Stoga je korištenje lakih rijetkih zemalja kao katalitičkog materijala dobar način za sveobuhvatno korištenje resursa rijetkih zemalja. Katalizator je vrsta tvari koja može ubrzati kemijsku reakciju i ne troši se prije i poslije reakcije. Jačanje temeljnih istraživanja katalize rijetkih zemalja može ne samo poboljšati učinkovitost proizvodnje, već i uštedjeti resurse i energiju te smanjiti onečišćenje okoliša, što je u skladu sa strateškim smjerom održivog razvoja.
Zašto elementi rijetke zemlje imaju katalitičku aktivnost?
Elementi rijetke zemlje imaju posebnu vanjsku elektronsku strukturu (4f), koja djeluje kao središnji atom kompleksa i ima različite koordinacijske brojeve u rasponu od 6 do 12. Varijabilnost koordinacijskog broja elemenata rijetke zemlje određuje da oni imaju "rezidualnu valenciju" . Budući da 4f ima sedam rezervnih valentnih elektronskih orbitala sa sposobnošću vezivanja, on igra ulogu "rezervne kemijske veze" ili "rezidualne valencije". Ova sposobnost je neophodna za formalni katalizator. Stoga, elementi rijetkih zemalja ne samo da imaju katalitičku aktivnost, već se mogu koristiti i kao aditivi ili kokatalizatori za poboljšanje katalitičke učinkovitosti katalizatora, posebno sposobnosti protiv starenja i sposobnosti protiv trovanja.
Trenutno je uloga nano cerijevog oksida i nano lantanovog oksida u obradi automobilskih ispušnih plinova postala novi fokus.
Štetne komponente u ispušnim plinovima automobila uglavnom uključuju CO, HC i NOx. Rijetka zemlja koja se koristi u katalizatoru za pročišćavanje ispušnih plinova automobila od rijetke zemlje uglavnom je mješavina cerijevog oksida, praseodimijevog oksida i lantanovog oksida. Katalizator za pročišćavanje ispušnih plinova automobila od rijetkih zemalja sastoji se od složenih oksida rijetkih zemalja i kobalta, mangana i olova. To je neka vrsta ternarnog katalizatora s perovskitom, tipom i strukturom spinela, u kojem je cerijev oksid ključna komponenta. Zbog redoks karakteristika cerijevog oksida, komponente ispušnog plina mogu se učinkovito kontrolirati.
Katalizator za pročišćavanje ispušnih plinova automobila uglavnom se sastoji od saćastog keramičkog (ili metalnog) nosača i površinski aktiviranog premaza. Aktivirani premaz sastoji se od velike površine γ-Al2O3, odgovarajuće količine oksida za stabilizaciju površine i katalitički aktivnog metala raspršenog u premazu. Kako bi se smanjila potrošnja skupog pt i RH, povećala potrošnja jeftinijeg Pd i smanjio trošak katalizatora, pod pretpostavkom da se ne smanjuje učinak katalizatora za pročišćavanje ispušnih plinova automobila, određena količina CeO2 i La2O3 obično se dodaje u aktivacijska prevlaka uobičajeno korištenog ternarnog katalizatora Pt-Pd-Rh kako bi se formirao ternarni katalizator od plemenitih metala rijetke zemlje s izvrsnim katalitički učinak. La2O3(UG-La01) i CeO2 korišteni su kao promotori za poboljšanje učinka katalizatora plemenitih metala na podlozi od γ-Al2O3. Prema istraživanju, CeO2, Glavni mehanizam La2O3 u katalizatorima plemenitih metala je sljedeći:
1. poboljšati katalitičku aktivnost aktivne prevlake dodavanjem CeO2 kako bi se čestice plemenitih metala zadržale raspršene u aktivnoj prevlaci, kako bi se izbjeglo smanjenje katalitičkih točaka rešetke i oštećenje aktivnosti uzrokovano sinteriranjem. Dodavanje CeO2(UG-Ce01) u Pt/γ-Al2O3 može dispergirati na γ-Al2O3 u jednom sloju (maksimalna količina jednoslojne disperzije je 0,035g CeO2/g γ-Al2O3), što mijenja svojstva površine γ -Al2O3 i poboljšava stupanj disperzije Pt. Kada je sadržaj CeO2 jednak ili blizu prag disperzije, stupanj disperzije Pt doseže najviši. Prag disperzije CeO2 je najbolja doza CeO2. U oksidacijskoj atmosferi iznad 600 ℃, Rh gubi svoju aktivaciju zbog stvaranja čvrste otopine između Rh2O3 i Al2O3. Postojanje CeO2 će oslabiti reakciju između Rh i Al2O3 i zadržati aktivaciju Rh. La2O3(UG-La01) također može spriječiti rast ultrafinih čestica Pt. Dodavanjem CeO2 i La2O3(UG-La01) u Pd/γ 2al2o3, utvrđeno je da dodavanje CeO2 potiče disperziju Pd na nosaču i proizvodi sinergijsko smanjenje. Visoka disperzija Pd i njegova interakcija s CeO2 na Pd/γ2Al2O3 ključni su za visoku aktivnost katalizatora.
2. Automatski prilagođeni omjer zraka i goriva (aπ f) Kada početna temperatura automobila poraste, ili kada se promijeni način vožnje i brzina, mijenja se protok ispušnih plinova i sastav ispušnih plinova, što čini radne uvjete ispušnih plinova automobila katalizator za pročišćavanje plina stalno se mijenja i utječe na njegovu katalitičku izvedbu. Potrebno je prilagoditi π omjer goriva u zraku na stehiometrijski omjer od 1415~1416, tako da katalizator može u potpunosti igrati svoju funkciju pročišćavanja. CeO2 je oksid s promjenjivom valentnošću (Ce4 +ΠCe3+), koji ima svojstva Poluvodič N-tipa i ima odličan kapacitet skladištenja i otpuštanja kisika. Kada se promijeni omjer A π F, CeO2 može igrati izvrsnu ulogu u dinamičkom prilagođavanju omjera zrak-gorivo. To jest, O2 se oslobađa kada je gorivo višak kako bi pomogao oksidaciji CO i ugljikovodika; U slučaju viška zraka, CeO2-x igra reducirajuću ulogu i reagira s NOx kako bi uklonio NOx iz ispušnog plina i dobio CeO2.
3. Učinak kokatalizatora Kada je smjesa aπ f u stehiometrijskom omjeru, osim reakcije oksidacije H2, CO, HC i redukcijske reakcije NOx, CeO2 kao kokatalizator također može ubrzati migraciju vodenog plina i reakciju parnog reformiranja i smanjiti sadržaj CO i HC. La2O3 može poboljšati stopu pretvorbe u reakciji migracije vodenog plina i reakciji parnog reformiranja ugljikovodika. Generirani vodik je koristan za smanjenje NOx. Dodavanjem La2O3 u Pd/CeO2 -γ-Al2O3 za razgradnju metanola, utvrđeno je da dodavanje La2O3 inhibira stvaranje nusprodukta dimetil etera i poboljšava katalitičku aktivnost katalizatora. Kada je sadržaj La2O3 10%, katalizator ima dobru aktivnost i konverzija metanola doseže maksimum (oko 91,4%). To pokazuje da La2O3 ima dobru disperziju na γ-Al2O3 nosaču. Nadalje, pospješio je disperziju CeO2 na γ2Al2O3 nosaču i smanjenje količine kisika, dodatno poboljšao disperziju Pd i dodatno poboljšao interakciju između Pd i CeO2, poboljšavajući tako katalitička aktivnost katalizatora za razgradnju metanola.
Prema karakteristikama trenutne zaštite okoliša i novog procesa iskorištavanja energije, Kina bi trebala razviti visokoučinkovite katalitičke materijale rijetkih zemalja s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva, postići učinkovito korištenje resursa rijetkih zemalja, promicati tehnološke inovacije katalitičkih materijala rijetkih zemalja i ostvariti skok -napredni razvoj srodnih industrijskih klastera visoke tehnologije kao što su rijetke zemlje, okoliš i nova energija.
Trenutno proizvodi koje isporučuje tvrtka uključuju nano cirkonij, nano titanij, nano glinicu, nano aluminij hidroksid, nano cink oksid, nano silicij oksid, nano magnezij oksid, nano magnezij hidroksid, nano bakar oksid, nano itrij oksid, nano cerij oksid , nano lantanov oksid, nano volframov trioksid, nano željezov oksid, nano antibakterijsko sredstvo i grafen. Kvaliteta proizvoda je stabilna, a multinacionalna poduzeća su ga kupovala u serijama.
Tel:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Vrijeme objave: 23. kolovoza 2021