Come tutti sappiamo, i minerali delle terre rare in Cina sono composti principalmente da componenti leggeri di terre rare, di cui lantanio e cerio rappresentano oltre il 60%. Con l'espansione dei materiali a magneti permanenti delle terre rare, dei materiali luminescenti delle terre rare, della polvere lucidante delle terre rare e delle terre rare nell'industria metallurgica in Cina anno dopo anno, anche la domanda di terre rare medie e pesanti nel mercato interno sta aumentando rapidamente. Ciò ha causato un ampio arretrato di terre rare leggere ad elevata abbondanza come Ce, La e Pr, che porta a un grave squilibrio tra lo sfruttamento e l’applicazione delle risorse delle terre rare in Cina. Si è scoperto che gli elementi leggeri delle terre rare mostrano buone prestazioni catalitiche ed efficacia nel processo di reazione chimica grazie alla loro struttura unica del guscio di elettroni 4f. Pertanto, l'utilizzo di terre rare leggere come materiale catalitico è un buon modo per l'utilizzo completo delle risorse delle terre rare. Il catalizzatore è un tipo di sostanza che può accelerare la reazione chimica e non viene consumata prima e dopo la reazione. Rafforzare la ricerca di base sulla catalisi delle terre rare può non solo migliorare l’efficienza produttiva, ma anche risparmiare risorse ed energia e ridurre l’inquinamento ambientale, il che è in linea con la direzione strategica dello sviluppo sostenibile.
Perché gli elementi delle terre rare hanno attività catalitica?
Gli elementi delle terre rare hanno una speciale struttura elettronica esterna (4f), che funge da atomo centrale del complesso e ha vari numeri di coordinazione che vanno da 6 a 12. La variabilità del numero di coordinazione degli elementi delle terre rare determina che hanno "valenza residua" . Poiché 4f ha sette orbitali elettronici di valenza di riserva con capacità di legame, svolge un ruolo di "legame chimico di riserva" o "valenza residua". Questa capacità è necessaria per un catalizzatore formale. Pertanto, gli elementi delle terre rare non solo hanno attività catalitica, ma possono anche essere utilizzati come additivi o cocatalizzatori per migliorare le prestazioni catalitiche dei catalizzatori, in particolare la capacità anti-invecchiamento e la capacità anti-avvelenamento.
Attualmente, il ruolo del nano ossido di cerio e del nano ossido di lantanio nel trattamento degli scarichi delle automobili è diventato un nuovo obiettivo.
I componenti nocivi negli scarichi delle automobili includono principalmente CO, HC e NOx. La terra rara utilizzata nel catalizzatore per la purificazione dei gas di scarico delle automobili in terre rare è principalmente una miscela di ossido di cerio, ossido di praseodimio e ossido di lantanio. Il catalizzatore per la purificazione degli scarichi automobilistici delle terre rare è composto da ossidi complessi di terre rare e cobalto, manganese e piombo. È una sorta di catalizzatore ternario con perovskite, tipo e struttura di spinello, in cui l'ossido di cerio è il componente chiave. A causa delle caratteristiche redox dell'ossido di cerio, i componenti del gas di scarico possono essere controllati efficacemente.
Il catalizzatore per la purificazione dei gas di scarico delle automobili è composto principalmente da un supporto in ceramica (o metallo) a nido d'ape e da un rivestimento attivato in superficie. Il rivestimento attivato è composto da un'ampia area γ-Al2O3, una quantità adeguata di ossido per stabilizzare l'area superficiale e metallo cataliticamente attivo disperso nel rivestimento. Per ridurre il consumo di pt e RH costosi, aumentare il consumo di Pd più economico e ridurre il costo del catalizzatore, con la premessa di non ridurre le prestazioni del catalizzatore di purificazione degli scarichi automobilistici, una certa quantità di CeO2 e La2O3 viene comunemente aggiunta al rivestimento di attivazione del catalizzatore ternario Pt-Pd-Rh comunemente usato per formare un catalizzatore ternario di metalli preziosi delle terre rare con eccellente effetto catalitico. La2O3(UG-La01) e CeO2 sono stati utilizzati come promotori per migliorare le prestazioni dei catalizzatori di metalli nobili supportati da γ-Al2O3. Secondo la ricerca, CeO2, il meccanismo principale di La2O3 nei catalizzatori di metalli nobili è il seguente:
1. migliorare l'attività catalitica del rivestimento attivo aggiungendo CeO2 per mantenere le particelle di metallo prezioso disperse nel rivestimento attivo, in modo da evitare la riduzione dei punti del reticolo catalitico e il danneggiamento dell'attività causato dalla sinterizzazione. L'aggiunta di CeO2(UG-Ce01) a Pt/γ-Al2O3 può disperdersi su γ-Al2O3 in un singolo strato (la quantità massima di dispersione a strato singolo è 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), che modifica le proprietà superficiali di γ -Al2O3 e migliora il grado di dispersione del Pt.Quando il contenuto di CeO2 è uguale o vicino alla soglia di dispersione, il grado di dispersione del Pt raggiunge il massimo. La soglia di dispersione di CeO2 è il miglior dosaggio di CeO2. Nell'atmosfera di ossidazione superiore a 600℃, Rh perde la sua attivazione a causa della formazione di una soluzione solida tra Rh2O3 e Al2O3. L'esistenza di CeO2 indebolirà la reazione tra Rh e Al2O3 e manterrà l'attivazione di Rh. La2O3(UG-La01) può anche prevenire la crescita di particelle ultrafini di Pt. Aggiungendo CeO2 e La2O3(UG-La01) a Pd/γ 2al2o3, si è scoperto che l'aggiunta di CeO2 promuove la dispersione di Pd sul supporto e produce un riduzione sinergica. L'elevata dispersione del Pd e la sua interazione con CeO2 su Pd/γ2Al2O3 sono la chiave dell'elevata attività del catalizzatore.
2. Rapporto aria-carburante regolato automaticamente (aπ f) Quando la temperatura iniziale dell'automobile aumenta, o quando la modalità di guida e la velocità cambiano, la portata di scarico e la composizione del gas di scarico cambiano, il che rende le condizioni di lavoro dello scarico dell'automobile Il catalizzatore di purificazione del gas cambia costantemente e influisce sulle sue prestazioni catalitiche. È necessario regolare il rapporto π del carburante dell'aria al rapporto stechiometrico di 1415~1416, in modo che il catalizzatore possa svolgere appieno la sua funzione di purificazione. CeO2 è un ossido di valenza variabile (Ce4 +ΠCe3+), che ha le proprietà di Semiconduttore di tipo N e ha un'eccellente capacità di stoccaggio e rilascio di ossigeno. Quando il rapporto A π F cambia, CeO2 può svolgere un ruolo eccellente nella regolazione dinamica del rapporto aria-carburante. Cioè, l’O2 viene rilasciato quando il carburante è in eccedenza per aiutare la CO e gli idrocarburi a ossidarsi; In caso di eccesso d'aria, CeO2-x svolge un ruolo riducente e reagisce con NOx per rimuovere NOx dal gas di scarico per ottenere CeO2.
3. Effetto del cocatalizzatore Quando la miscela di aπ f è in rapporto stechiometrico, oltre alla reazione di ossidazione di H2, CO, HC e la reazione di riduzione di NOx, CeO2 come cocatalizzatore può anche accelerare la migrazione del gas d'acqua e la reazione di steam reforming e ridurre la contenuto di CO e HC. La2O3 può migliorare il tasso di conversione nella reazione di migrazione del gas d'acqua e nella reazione di reforming del vapore di idrocarburi. L'idrogeno generato è vantaggioso per la riduzione degli NOx. Aggiungendo La2O3 a Pd/CeO2 -γ-Al2O3 per la decomposizione del metanolo, si è scoperto che l'aggiunta di La2O3 inibiva la formazione del sottoprodotto dimetil etere e migliorava l'attività catalitica del catalizzatore. Quando il contenuto di La2O3 è del 10%, il catalizzatore ha una buona attività e la conversione del metanolo raggiunge il massimo (circa 91,4%). Ciò dimostra che La2O3 ha una buona dispersione sul trasportatore γ-Al2O3. Inoltre, ha promosso la dispersione di CeO2 sul trasportatore γ2Al2O3 e la riduzione dell'ossigeno sfuso, ha ulteriormente migliorato la dispersione del Pd e ha ulteriormente migliorato l'interazione tra Pd e CeO2, migliorando così la attività catalitica del catalizzatore per la decomposizione del metanolo.
Secondo le caratteristiche dell'attuale protezione ambientale e del nuovo processo di utilizzo dell'energia, la Cina dovrebbe sviluppare materiali catalitici di terre rare ad alte prestazioni con diritti di proprietà intellettuale indipendenti, ottenere un utilizzo efficiente delle risorse di terre rare, promuovere l'innovazione tecnologica dei materiali catalitici di terre rare e realizzare un salto di qualità. -sviluppo futuro di cluster industriali correlati ad alta tecnologia, quali quelli delle terre rare, dell'ambiente e delle nuove energie.
Attualmente, i prodotti forniti dall'azienda includono nano zirconia, nano titania, nano allumina, nano idrossido di alluminio, nano ossido di zinco, nano ossido di silicio, nano ossido di magnesio, nano idrossido di magnesio, nano ossido di rame, nano ossido di ittrio, nano ossido di cerio. , nano ossido di lantanio, nano triossido di tungsteno, nano ossido ferroferrico, nano agente antibatterico e grafene. La qualità del prodotto è stabile ed è stato acquistato in lotti da imprese multinazionali.
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Orario di pubblicazione: 23 agosto 2021