Jak wszyscy wiemy, minerały ziem rzadkich w Chinach składają się głównie z lekkich składników ziem rzadkich, z których ponad 60% stanowią lantan i cer. Wraz z rozwojem materiałów z magnesami trwałymi ziem rzadkich, materiałów luminescencyjnych metali ziem rzadkich, proszku do polerowania metali ziem rzadkich i metali ziem rzadkich w przemyśle metalurgicznym w Chinach, z roku na rok, zapotrzebowanie na średnie i ciężkie pierwiastki ziem rzadkich na rynku krajowym również szybko rośnie. Spowodowało to duże zaległości w zakresie wysokowydajnych lekkich pierwiastków ziem rzadkich, takich jak Ce, La i Pr, co prowadzi do poważnego braku równowagi pomiędzy eksploatacją i wykorzystaniem zasobów pierwiastków ziem rzadkich w Chinach. Stwierdzono, że lekkie pierwiastki ziem rzadkich wykazują dobre właściwości katalityczne i skuteczność w procesie reakcji chemicznej ze względu na ich unikalną strukturę powłoki elektronowej 4f. Dlatego użycie lekkich pierwiastków ziem rzadkich jako materiału katalitycznego jest dobrym sposobem na kompleksowe wykorzystanie zasobów pierwiastków ziem rzadkich. Katalizator to rodzaj substancji, która może przyspieszyć reakcję chemiczną i nie jest zużywana przed i po reakcji. Wzmocnienie badań podstawowych nad katalizą pierwiastków ziem rzadkich może nie tylko poprawić efektywność produkcji, ale także zaoszczędzić zasoby i energię oraz zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska, co jest zgodne ze strategicznym kierunkiem zrównoważonego rozwoju.
Dlaczego pierwiastki ziem rzadkich mają aktywność katalityczną?
Pierwiastki ziem rzadkich mają specjalną zewnętrzną strukturę elektronową (4f), która pełni rolę centralnego atomu kompleksu i mają różne liczby koordynacyjne w zakresie od 6 do 12. Zmienność liczby koordynacyjnej pierwiastków ziem rzadkich decyduje o tym, że mają one „wartościowość resztkową” . Ponieważ 4f ma siedem zapasowych orbitali elektronów walencyjnych ze zdolnością wiązania, odgrywa rolę „zapasowego wiązania chemicznego” lub „resztkowej wartościowości”. Zdolność ta jest niezbędna w przypadku katalizatora formalnego. Dlatego pierwiastki ziem rzadkich mają nie tylko aktywność katalityczną, ale mogą być również stosowane jako dodatki lub kokatalizatory w celu poprawy wydajności katalitycznej katalizatorów, zwłaszcza zdolności przeciwstarzeniowych i przeciwzatruciowych.
Obecnie nowym tematem stała się rola nanotlenku ceru i nanotlenku lantanu w oczyszczaniu spalin samochodowych.
Szkodliwe składniki spalin samochodowych obejmują głównie CO, HC i NOx. Pierwiastek ziem rzadkich stosowany w katalizatorze oczyszczania spalin samochodowych zawierającym pierwiastki ziem rzadkich to głównie mieszanina tlenku ceru, tlenku prazeodymu i tlenku lantanu. Katalizator do oczyszczania spalin samochodowych zawierający pierwiastki ziem rzadkich składa się ze złożonych tlenków metali ziem rzadkich oraz kobaltu, manganu i ołowiu. Jest to rodzaj katalizatora trójskładnikowego o strukturze i perowskicie typu spinelu, w którym tlenek ceru jest kluczowym składnikiem. Dzięki właściwościom redoks tlenku ceru można skutecznie kontrolować zawartość składników gazów spalinowych.
Katalizator do oczyszczania spalin samochodowych składa się głównie z ceramicznego (lub metalowego) nośnika o strukturze plastra miodu i powłoki aktywowanej powierzchniowo. Aktywowana powłoka składa się z dużej powierzchni γ-Al2O3, odpowiedniej ilości tlenku stabilizującej powierzchnię oraz katalitycznie aktywnego metalu rozproszonego w powłoce. Aby zmniejszyć zużycie drogich pt i RH, zwiększyć zużycie tańszego Pd i obniżyć koszt katalizatora. Zakładając, że nie zmniejsza to wydajności katalizatora oczyszczania spalin samochodowych, do katalizatora powszechnie dodaje się pewną ilość CeO2 i La2O3 powłoka aktywacyjna powszechnie stosowanego katalizatora trójskładnikowego Pt-Pd-Rh w celu utworzenia trójskładnikowego katalizatora z metali ziem rzadkich o doskonałym działaniu katalitycznym. La2O3(UG-La01) i CeO2 zastosowano jako promotory w celu poprawy wydajności katalizatorów z metali szlachetnych na nośniku γ-Al2O3. Według badań CeO2,Główny mechanizm La2O3 w katalizatorach z metali szlachetnych jest następujący:
1. poprawić aktywność katalityczną aktywnej powłoki poprzez dodanie CeO2, aby utrzymać cząstki metali szlachetnych rozproszone w aktywnej powłoce, aby uniknąć redukcji punktów sieci katalitycznej i uszkodzenia aktywności spowodowanego spiekaniem. Dodanie CeO2(UG-Ce01) do Pt/γ-Al2O3 może spowodować dyspersję na γ-Al2O3 w pojedynczej warstwie (maksymalna ilość dyspersji jednowarstwowej wynosi 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), co zmienia właściwości powierzchniowe γ -Al2O3 i poprawia stopień dyspersji Pt. Gdy zawartość CeO2 jest równa lub bliska progu dyspersji, stopień dyspersji Pt osiąga najwyższy. Próg dyspersji CeO2 jest najlepszą dawką CeO2. W atmosferze utleniającej powyżej 600 ℃ Rh traci swoją aktywację z powodu tworzenia się stałego roztworu pomiędzy Rh2O3 i Al2O3. Istnienie CeO2 osłabi reakcję pomiędzy Rh i Al2O3 i utrzyma aktywację Rh. La2O3(UG-La01) może również zapobiegać wzrostowi najdrobniejszych cząstek Pt. Dodanie CeO2 i La2O3(UG-La01) do Pd/γ 2al2o3 stwierdzono, że dodatek CeO2 sprzyja dyspersji Pd na nośniku i wytwarza redukcja synergiczna. Wysoka dyspersja Pd i jego oddziaływanie z CeO2 na Pd/γ2Al2O3 są kluczem do wysokiej aktywności katalizatora.
2. Automatycznie regulowany stosunek powietrza do paliwa (aπ f) Wraz ze wzrostem temperatury początkowej samochodu lub zmianą trybu jazdy i prędkości, zmienia się natężenie przepływu i skład spalin, co powoduje zmianę warunków pracy układu wydechowego samochodu Katalizator oczyszczania gazu stale się zmienia i wpływa na jego wydajność katalityczną. Konieczne jest dostosowanie proporcji paliwa π do powietrza do stosunku stechiometrycznego 1415 ~ 1416, aby katalizator mógł w pełni spełnić swoją funkcję oczyszczającą. CeO2 jest tlenkiem o zmiennej wartościowości (Ce4 + ΠCe3+), który ma właściwości Półprzewodnik typu N, charakteryzujący się doskonałą zdolnością magazynowania i uwalniania tlenu. Kiedy zmienia się stosunek A π F, CeO2 może odegrać doskonałą rolę w dynamicznej regulacji stosunku powietrza do paliwa. Oznacza to, że w przypadku nadmiaru paliwa uwalnia się O2, który pomaga w utlenieniu CO i węglowodorów; W przypadku nadmiaru powietrza CeO2-x pełni rolę redukującą i reaguje z NOx usuwając NOx ze gazów spalinowych, uzyskując CeO2.
3. Wpływ kokatalizatora Gdy mieszanina aπ f ma stosunek stechiometryczny, poza reakcją utleniania H2, CO, HC i reakcją redukcji NOx, CeO2 jako kokatalizator może również przyspieszyć migrację gazu wodnego i reakcję reformingu parowego oraz zmniejszyć zawartość CO i HC. La2O3 może poprawić stopień konwersji w reakcji migracji gazu wodnego i reakcji reformingu parowego węglowodorów. Wytworzony wodór jest korzystny dla redukcji NOx. Dodając La2O3 do Pd/CeO2-γ-Al2O3 w celu rozkładu metanolu, stwierdzono, że dodatek La2O3 hamuje tworzenie się produktu ubocznego, eteru dimetylowego i poprawia aktywność katalityczną katalizatora. Gdy zawartość La2O3 wynosi 10%, katalizator ma dobrą aktywność, a konwersja metanolu osiąga maksimum (około 91,4%). Pokazuje to, że La2O3 ma dobrą dyspersję na nośniku γ-Al2O3. Ponadto sprzyja dyspersji CeO2 na nośniku γ2Al2O3 i redukcji tlenu w masie, dodatkowo poprawia dyspersję Pd i dodatkowo wzmacnia interakcję pomiędzy Pd i CeO2, poprawiając w ten sposób Aktywność katalityczna katalizatora rozkładu metanolu.
Zgodnie z charakterystyką obecnego procesu ochrony środowiska i nowego procesu wykorzystania energii, Chiny powinny opracować wysokowydajne materiały katalityczne oparte na pierwiastkach ziem rzadkich z niezależnymi prawami własności intelektualnej, osiągnąć efektywne wykorzystanie zasobów pierwiastków ziem rzadkich, promować innowacje technologiczne materiałów katalitycznych pierwiastków ziem rzadkich i dokonać skoku -dalszy rozwój powiązanych klastrów przemysłowych zaawansowanych technologii, takich jak metale ziem rzadkich, środowisko i nowa energia.
Obecnie produkty dostarczane przez firmę obejmują nano tlenek cyrkonu, nano tlenek tytanu, nano tlenek glinu, nano wodorotlenek glinu, nano tlenek cynku, nano tlenek krzemu, nano tlenek magnezu, nano wodorotlenek magnezu, nano tlenek miedzi, nano tlenek itru, nano tlenek ceru , nano tlenek lantanu, nano trójtlenek wolframu, nano tlenek żelaza, nano środek przeciwbakteryjny i grafen. Jakość produktu jest stabilny i był kupowany partiami przez międzynarodowe przedsiębiorstwa.
Tel: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Czas publikacji: 23 sierpnia 2021 r