Como todos sabemos, os minerais de terras raras na China são compostos principalmente de componentes leves de terras raras, dos quais o lantânio e o cério representam mais de 60%. Com a expansão de materiais magnéticos permanentes de terras raras, materiais luminescentes de terras raras, pó de polimento de terras raras e terras raras na indústria metalúrgica na China ano após ano, a demanda por terras raras médias e pesadas no mercado interno também está aumentando rapidamente. um grande acúmulo de terras raras leves de alta abundância, como Ce, La e Pr, o que leva a um sério desequilíbrio entre a exploração e a aplicação de recursos de terras raras na China. Verifica-se que os elementos leves de terras raras apresentam bom desempenho catalítico e eficácia no processo de reação química devido à sua estrutura única de camada de elétrons 4f. Portanto, usar terras raras leves como material catalítico é uma boa maneira de utilização abrangente de recursos de terras raras. Catalisador é um tipo de substância que pode acelerar uma reação química e não é consumido antes e depois da reação. O reforço da investigação básica da catálise de terras raras pode não só melhorar a eficiência da produção, mas também poupar recursos e energia e reduzir a poluição ambiental, o que está em linha com a direcção estratégica do desenvolvimento sustentável.
Por que os elementos de terras raras têm atividade catalítica?
Os elementos de terras raras possuem uma estrutura eletrônica externa especial (4f), que atua como o átomo central do complexo e possui vários números de coordenação que variam de 6 a 12. A variabilidade do número de coordenação dos elementos de terras raras determina que eles tenham "valência residual" . Como 4f tem sete orbitais de elétrons de valência de backup com capacidade de ligação, ele desempenha um papel de "ligação química de backup" ou "valência residual".Essa habilidade é necessária para um catalisador formal. Portanto, os elementos de terras raras não só têm atividade catalítica, mas também podem ser usados como aditivos ou cocatalisadores para melhorar o desempenho catalítico dos catalisadores, especialmente a capacidade anti-envelhecimento e a capacidade anti-envenenamento.
Atualmente, o papel do óxido de nanocério e do óxido de nanolantânio no tratamento de escapamentos de automóveis tornou-se um novo foco.
Os componentes nocivos nos gases de escape dos automóveis incluem principalmente CO, HC e NOx. As terras raras usadas no catalisador de purificação de escapamento de automóveis de terras raras são principalmente uma mistura de óxido de cério, óxido de praseodímio e óxido de lantânio. O catalisador de purificação de escapamento de automóveis de terras raras é composto de óxidos complexos de terras raras e cobalto, manganês e chumbo. É uma espécie de catalisador ternário com perovskita, tipo e estrutura de espinélio, no qual o óxido de cério é o componente chave. Devido às características redox do óxido de cério, os componentes dos gases de escape podem ser controlados de forma eficaz.
O catalisador de purificação de escapamento de automóveis é composto principalmente de suporte cerâmico (ou metálico) em favo de mel e revestimento ativado por superfície. O revestimento ativado é composto por grande área γ-Al2O3, quantidade adequada de óxido para estabilizar a área superficial e metal cataliticamente ativo disperso no revestimento. Para reduzir o consumo de PT e RH caros, aumentar o consumo de Pd mais barato e reduzir o custo do catalisador. Com a premissa de não reduzir o desempenho do catalisador de purificação de escapamento de automóveis, uma certa quantidade de CeO2 e La2O3 são comumente adicionados ao revestimento de ativação do catalisador ternário Pt-Pd-Rh comumente usado para formar um catalisador ternário de metais preciosos de terras raras com excelente efeito catalítico. La2O3(UG-La01) e CeO2 foram utilizados como promotores para melhorar o desempenho de catalisadores de metais nobres suportados em γ-Al2O3. Segundo a pesquisa, CeO2,O principal mecanismo do La2O3 em catalisadores de metais nobres é o seguinte:
1. melhorar a atividade catalítica do revestimento ativo adicionando CeO2 para manter as partículas de metais preciosos dispersas no revestimento ativo, de modo a evitar a redução dos pontos da rede catalítica e danos à atividade causados pela sinterização. Adicionar CeO2 (UG-Ce01) em Pt/γ-Al2O3 pode dispersar em γ-Al2O3 em uma única camada (a quantidade máxima de dispersão de camada única é 0,035g CeO2/g γ-Al2O3), o que altera as propriedades de superfície de γ -Al2O3 e melhora o grau de dispersão de Pt.Quando o conteúdo de CeO2 é igual ou próximo ao limite de dispersão, o grau de dispersão de Pt atinge o mais alto. O limiar de dispersão do CeO2 é a melhor dosagem de CeO2. Na atmosfera de oxidação acima de 600°C, o Rh perde sua ativação devido à formação de solução sólida entre Rh2O3 e Al2O3. A existência de CeO2 enfraquecerá a reação entre Rh e Al2O3 e manterá a ativação do Rh. La2O3 (UG-La01) também pode prevenir o crescimento de partículas ultrafinas de Pt. Adicionando CeO2 e La2O3 (UG-La01) ao Pd/γ 2al2o3, verificou-se que a adição de CeO2 promoveu a dispersão de Pd no transportador e produziu um redução sinérgica. A alta dispersão do Pd e sua interação com CeO2 em Pd/γ2Al2O3 são a chave para a alta atividade do catalisador.
2. Relação ar-combustível autoajustada (aπ f) Quando a temperatura inicial do automóvel aumenta, ou quando o modo de condução e a velocidade mudam, a taxa de fluxo de escapamento e a composição dos gases de escapamento mudam, o que torna as condições de trabalho do escapamento do automóvel o catalisador de purificação de gás muda constantemente e afeta seu desempenho catalítico. É necessário ajustar a proporção de combustível π do ar para a proporção estequiométrica de 1415 ~ 1416, para que o catalisador possa desempenhar plenamente sua função de purificação. CeO2 é um óxido de valência variável (Ce4 + ΠCe3 +), que possui as propriedades de Semicondutor tipo N e possui excelente capacidade de armazenamento e liberação de oxigênio. Quando a relação A π F muda, o CeO2 pode desempenhar um papel excelente no ajuste dinâmico da relação ar-combustível. Ou seja, o O2 é liberado quando o combustível é excedente para ajudar na oxidação do CO e dos hidrocarbonetos; Em caso de excesso de ar, o CeO2-x desempenha um papel redutor e reage com o NOx para remover o NOx dos gases de exaustão para obter CeO2.
3. Efeito do cocatalisador Quando a mistura de aπ f está em razão estequiométrica, além da reação de oxidação de H2, CO, HC e da reação de redução de NOx, o CeO2 como cocatalisador também pode acelerar a migração de gás de água e a reação de reforma a vapor e reduzir o conteúdo de CO e HC. La2O3 pode melhorar a taxa de conversão na reação de migração de gás de água e na reação de reforma a vapor de hidrocarbonetos. O hidrogênio gerado é benéfico para a redução de NOx. Adicionando La2O3 ao Pd/CeO2 -γ-Al2O3 para decomposição do metanol, verificou-se que a adição de La2O3 inibiu a formação do subproduto éter dimetílico e melhorou a atividade catalítica do catalisador. Quando o teor de La2O3 é de 10%, o catalisador apresenta boa atividade e a conversão do metanol atinge o máximo (cerca de 91,4%). Isto mostra que La2O3 tem boa dispersão no transportador γ-Al2O3. Além disso, promoveu a dispersão de CeO2 no transportador γ2Al2O3 e a redução do oxigênio a granel, melhorou ainda mais a dispersão de Pd e melhorou ainda mais a interação entre Pd e CeO2, melhorando assim a atividade catalítica do catalisador para decomposição do metanol.
De acordo com as características da atual proteção ambiental e do novo processo de utilização de energia, a China deve desenvolver materiais catalíticos de terras raras de alto desempenho com direitos de propriedade intelectual independentes, alcançar a utilização eficiente de recursos de terras raras, promover a inovação tecnológica de materiais catalíticos de terras raras e realizar um salto -desenvolvimento futuro de clusters industriais de alta tecnologia relacionados, como terras raras, meio ambiente e novas energias.
Atualmente, os produtos fornecidos pela empresa incluem nano zircônia, nano titânia, nano alumina, nano hidróxido de alumínio, nano óxido de zinco, nano óxido de silício, nano óxido de magnésio, nano hidróxido de magnésio, nano óxido de cobre, nano óxido de ítrio, nano óxido de cério , óxido de nano lantânio, trióxido de nano tungstênio, óxido nano ferroférrico, agente nano antibacteriano e grafeno. A qualidade do produto é estável e foi adquirida em lotes por empresas multinacionais.
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Horário da postagem: 23 de agosto de 2021