周知のとおり、中国のレアアース鉱物は主に軽希土類成分で構成されており、そのうちランタンとセリウムが60％以上を占めています。中国の冶金業界におけるレアアース永久磁石材料、レアアース発光材料、レアアース研磨粉、レアアースの需要が年々拡大していることに伴い、国内市場における中・重レアアースの需要も急速に増加しています。 Ce、La、Pr などの軽レアアースが大量に滞留しており、これが中国におけるレアアース資源の開発と利用の間に深刻な不均衡をもたらしています。軽希土類元素は、その独特な 4f 電子殻構造により、化学反応プロセスにおいて優れた触媒性能と有効性を示すことがわかりました。したがって、軽希土類を触媒材料として利用することは、希土類資源の総合的利用に有効な手段である。触媒とは化学反応を促進する物質の一種で、反応の前後で消費されません。レアアース触媒の基礎研究を強化することは、生産効率を向上させるだけでなく、資源とエネルギーを節約し、環境汚染を軽減することができ、これは持続可能な開発の戦略的方向性と一致しています。
なぜ希土類元素には触媒作用があるのでしょうか?
希土類元素は特殊な外部電子構造 (4f) を持ち、錯体の中心原子として機能し、6 ～ 12 の範囲のさまざまな配位数を持ちます。希土類元素の配位数の変動により、それらが「残留価数」を持っているかどうかが決まります。 。 4fは結合力のある予備の価電子軌道を7つ持っているため、「予備の化学結合」や「残留価数」の役割を果たします。この能力は形式触媒に必要です。したがって、希土類元素は触媒活性があるだけでなく、触媒の触媒性能、特に老化防止能力や中毒防止能力を向上させるための添加剤または助触媒としても使用できます。
現在、自動車の排気ガス処理におけるナノ酸化セリウムとナノランタン酸化物の役割が新たな焦点となっている。
自動車の排気ガスに含まれる有害成分は主にCO、HC、NOxなどです。レアアース自動車排気浄化触媒に使用されるレアアースは、主に酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ランタンの混合物です。レアアース自動車排気浄化触媒は、レアアースとコバルト、マンガン、鉛の複合酸化物から構成されています。酸化セリウムを主成分とするペロブスカイト型、スピネル型および構造を有する三元触媒の一種です。酸化セリウムの酸化還元特性により、排ガス成分を効果的に制御できます。
自動車の排気浄化触媒は主にハニカムセラミック（または金属）担体と表面活性化コーティングで構成されています。活性化されたコーティングは、大面積のγ-Al2O3、表面積を安定させるための適切な量の酸化物、およびコーティング中に分散された触媒活性金属で構成されています。高価な PT や RH の使用量を減らし、安価な Pd の使用量を増やして触媒のコストを下げるために、自動車の排気浄化触媒の性能を低下させないことを前提として、一定量の CeO2 と La2O3 を触媒に添加するのが一般的です。一般的に使用されるPt-Pd-Rh三元触媒を活性化コーティングして、優れた触媒効果を有する希土類貴金属三元触媒を形成します。 La2O3(UG-La01)およびCeO2を助触媒として使用し、γ-Al2O3担持貴金属触媒の性能を向上させた。研究によると、CeO2、貴金属触媒におけるLa2O3の主なメカニズムは次のとおりです。
1. CeO2 を添加して活性コーティングの触媒活性を向上させ、貴金属粒子を活性コーティング内に分散させ、触媒格子点の減少と焼結による活性への損傷を回避します。 CeO2(UG-Ce01)をPt/γ-Al2O3に添加すると、γ-Al2O3上に単層で分散することができ(単層分散の最大量は0.035g CeO2/g γ-Al2O3)、これによりγの表面特性が変化します。 -Al2O3 と Pt の分散度を向上させます。CeO2 含有量が分散閾値に等しいかそれに近い場合、分散はPt度が最高に達します。 CeO2 の分散閾値は、CeO2 の最適投与量です。 600℃以上の酸化雰囲気では、Rh2O3とAl2O3との固溶体形成によりRhの活性が失われます。 CeO2 の存在により Rh と Al2O3 の反応が弱まり、Rh の活性化が維持されます。 La2O3(UG-La01)もPt超微粒子の成長を防ぐことができます。Pd/γ2al2o3にCeO2とLa2O3(UG-La01)を添加すると、CeO2の添加により担体上でのPdの分散が促進され、相乗的な削減。 Pd の高分散と Pd/γ2Al2O3 上の CeO2 との相互作用が、触媒の高活性の鍵となります。
2. 自動調整空燃比（aπ f） 自動車の始動温度が上昇したり、走行モードや速度が変化すると、排気流量や排気ガス組成が変化し、自動車の排気ガスの作動条件が変化します。ガス浄化触媒は常に変化し、触媒性能に影響を与えます。触媒が浄化機能を十分に発揮するには、空気のπ燃料比を化学量論比1415～1416に調整する必要があります。CeO2は価数が変化する酸化物（Ce4+ΠCe3+）であり、次のような性質を持っています。 N型半導体であり、酸素の貯蔵・放出能力に優れています。 A π F 比が変化すると、CeO2 は空燃比を動的に調整する上で優れた役割を果たします。つまり、燃料が余ったときに O2 が放出され、CO と炭化水素の酸化が促進されます。空気が過剰な場合、CeO2-x は還元の役割を果たし、NOx と反応して排気ガスから NOx を除去して CeO2 を生成します。
3. 助触媒の効果 助触媒としての CeO2 は、混合物が化学量論比の場合、H2、CO、HC の酸化反応や NOx の還元反応に加えて、水性ガスの移動や水蒸気改質反応を促進し、反応速度を低下させることができます。 COとHCの含有量。 La2O3 は、水性ガス移行反応や炭化水素水蒸気改質反応における転化率を向上させることができます。生成された水素は NOx の削減に有益です。メタノール分解のために La2O3 を Pd/CeO2 -γ-Al2O3 に添加すると、La2O3 の添加により副生成物のジメチルエーテルの生成が抑制され、触媒の触媒活性が向上することがわかりました。 La2O3 の含有量が 10% の場合、触媒の活性は良好で、メタノール転化率は最大 (約 91.4%) に達します。これは、La2O3 が γ-Al2O3 担体上で良好な分散性を持っていることを示しています。さらに、La2O3 は、γ2Al2O3 担体上での CeO2 の分散とバルク酸素の減少を促進し、Pd の分散をさらに改善し、Pd と CeO2 の間の相互作用をさらに強化して、メタノール分解用触媒の触媒活性。
現在の環境保護と新エネルギー利用プロセスの特徴に応じて、中国は独自の知的財産権を有する高性能レアアース触媒材料を開発し、レアアース資源の効率的な利用を達成し、レアアース触媒材料の技術革新を促進し、飛躍を実現すべきである。 -レアアース、環境、新エネルギーなど関連ハイテク産業クラスターの発展を推進。
現在、同社が供給する製品には、ナノジルコニア、ナノチタニア、ナノアルミナ、ナノ水酸化アルミニウム、ナノ酸化亜鉛、ナノ酸化ケイ素、ナノマグネシウム酸化物、ナノ水酸化マグネシウム、ナノ酸化銅、ナノ酸化イットリウム、ナノ酸化セリウムが含まれます。 、ナノ酸化ランタン、ナノ三酸化タングステン、ナノ鉄酸化鉄、ナノ抗菌剤、グラフェン。製品の品質は安定しており、多国籍企業によって一括購入されました。
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投稿時間: 2021 年 8 月 23 日