Как мы все знаем, редкоземельные минералы в Китае в основном состоят из легких редкоземельных компонентов, из которых более 60% составляют лантан и церий. С расширением использования редкоземельных материалов с постоянными магнитами, редкоземельных люминесцентных материалов, редкоземельных полировальных порошков и редкоземельных металлов в металлургической промышленности Китая из года в год спрос на средние и тяжелые редкоземельные элементы на внутреннем рынке также быстро растет. Это привело к тому, что большое отставание в производстве легких редкоземельных элементов с высоким содержанием, таких как Ce, La и Pr, что приводит к серьезному дисбалансу между разработкой и применением редкоземельных ресурсов в Китае. Установлено, что легкие редкоземельные элементы демонстрируют хорошие каталитические характеристики и эффективность в процессе химической реакции благодаря своей уникальной структуре электронной оболочки 4f. Таким образом, использование легких редкоземельных элементов в качестве каталитического материала является хорошим способом комплексного использования редкоземельных ресурсов. Катализатор – это вещество, способное ускорять химическую реакцию и не расходующееся до и после реакции. Укрепление фундаментальных исследований в области редкоземельного катализа может не только повысить эффективность производства, но также сэкономить ресурсы и энергию, а также снизить загрязнение окружающей среды, что соответствует стратегическому направлению устойчивого развития.
Почему редкоземельные элементы обладают каталитической активностью?
Редкоземельные элементы имеют особую внешнюю электронную структуру (4f), которая действует как центральный атом комплекса и имеет различные координационные числа от 6 до 12. Изменчивость координационного числа редкоземельных элементов определяет, что они обладают «остаточной валентностью». . Поскольку 4f имеет семь резервных валентных электронных орбиталей со способностью связывания, он играет роль «резервной химической связи» или «остаточной валентности». Эта способность необходима для формального катализатора. Следовательно, редкоземельные элементы не только обладают каталитической активностью, но также могут использоваться в качестве добавок или сокатализаторов для улучшения каталитических характеристик катализаторов, особенно способности против старения и способности против отравления.
В настоящее время роль нанооксида церия и нанооксида лантана в обработке выхлопных газов автомобилей стала новым направлением внимания.
Вредные компоненты автомобильных выхлопов в основном включают CO, HC и NOx. Редкоземельные элементы, используемые в катализаторах очистки выхлопных газов автомобилей, в основном представляют собой смесь оксида церия, оксида празеодима и оксида лантана. Редкоземельный катализатор очистки выхлопных газов автомобилей состоит из сложных оксидов редкоземельных металлов и кобальта, марганца и свинца. Это своего рода тройной катализатор с перовскитом, шпинельным типом и структурой, в котором оксид церия является ключевым компонентом. Благодаря окислительно-восстановительным характеристикам оксида церия можно эффективно контролировать компоненты выхлопных газов.
Катализатор очистки выхлопных газов автомобилей в основном состоит из сотового керамического (или металлического) носителя и поверхностно-активируемого покрытия. Активированное покрытие состоит из большой площади γ-Al2O3, необходимого количества оксида для стабилизации площади поверхности и каталитически активного металла, диспергированного в покрытии. Чтобы снизить потребление дорогих PT и RH, увеличить потребление более дешевого Pd и снизить стоимость катализатора. Чтобы не снизить производительность катализатора очистки выхлопных газов автомобилей, в катализатор обычно добавляют определенное количество CeO2 и La2O3. Активационное покрытие обычно используемого тройного катализатора Pt-Pd-Rh для формирования тройного катализатора из редкоземельных драгоценных металлов с превосходным каталитическим эффектом. La2O3(UG-La01) и CeO2 использовались в качестве промоторов для улучшения характеристик катализаторов из благородных металлов на носителе γ-Al2O3. Согласно исследованиям CeO2, основной механизм действия La2O3 в катализаторах из благородных металлов заключается в следующем:
1. улучшить каталитическую активность активного покрытия путем добавления CeO2, чтобы частицы драгоценного металла были диспергированы в активном покрытии, чтобы избежать уменьшения точек каталитической решетки и повреждения активности, вызванного спеканием. Добавление CeO2(UG-Ce01) в Pt/γ-Al2O3 может диспергироваться на γ-Al2O3 в один слой (максимальное количество однослойной дисперсии составляет 0,035 г CeO2/г γ-Al2O3), что изменяет поверхностные свойства γ-Al2O3. -Al2O3 и улучшает степень дисперсности Pt. Когда содержание CeO2 равно или близко к порогу дисперсии, степень дисперсии Pt достигает наивысшей. Порог дисперсии CeO2 – это лучшая дозировка CeO2. В окислительной атмосфере выше 600℃ Rh теряет активацию из-за образования твердого раствора между Rh2O3 и Al2O3. Существование CeO2 ослабит реакцию между Rh и Al2O3 и сохранит активацию Rh. La2O3(UG-La01) также может предотвращать рост ультрамелкодисперсных частиц Pt. При добавлении CeO2 и La2O3(UG-La01) к Pd/γ 2al2o3 было обнаружено, что добавление CeO2 способствует диспергированию Pd на носителе и приводит к образованию синергетическое снижение. Высокая дисперсность Pd и его взаимодействие с CeO2 на Pd/γ2Al2O3 являются залогом высокой активности катализатора.
2. Автоматически регулируемое соотношение воздух-топливо (aπ f). При повышении стартовой температуры автомобиля или при изменении режима и скорости движения расход выхлопных газов и состав выхлопных газов изменяются, что приводит к изменению условий работы выхлопных газов автомобиля. Катализатор очистки газа постоянно меняется, что влияет на его каталитические характеристики. Необходимо отрегулировать π-топливное соотношение воздуха до стехиометрического соотношения 1415 ~ 1416, чтобы катализатор мог полностью реализовать свою функцию очистки. CeO2 представляет собой оксид с переменной валентностью (Ce4 + ΠCe3 +), который обладает свойствами Полупроводник N-типа обладает превосходной способностью хранить и выделять кислород. Когда соотношение A π F изменяется, CeO2 может играть превосходную роль в динамическом регулировании соотношения воздух-топливо. То есть O2 выделяется при избытке топлива, помогая окислению CO и углеводородов; В случае избытка воздуха CeO2-x играет восстановительную роль и реагирует с NOx, удаляя NOx из выхлопных газов и получая CeO2.
3. Эффект сокатализатора. Когда смесь aπ f находится в стехиометрическом соотношении, помимо реакции окисления H2, CO, HC и реакции восстановления NOx, CeO2 в качестве сокатализатора может также ускорить миграцию водяного газа и реакцию парового реформинга и снизить содержание CO и HC. La2O3 может улучшить скорость конверсии в реакции миграции водяного газа и реакции парового реформинга углеводородов. Образующийся водород полезен для снижения NOx. При добавлении La2O3 к Pd/CeO2-γ-Al2O3 для разложения метанола было обнаружено, что добавка La2O3 ингибирует образование побочного диметилового эфира и улучшает каталитическую активность катализатора. При содержании La2O3 10% катализатор обладает хорошей активностью и конверсия метанола достигает максимума (около 91,4%). Это показывает, что La2O3 имеет хорошую дисперсию на носителе γ-Al2O3. Кроме того, он способствует диспергированию CeO2 на носителе γ2Al2O3 и уменьшению объемного кислорода, дополнительно улучшает дисперсию Pd и дополнительно усиливает взаимодействие между Pd и CeO2, тем самым улучшая каталитическая активность катализатора разложения метанола.
В соответствии с характеристиками текущего процесса защиты окружающей среды и нового процесса использования энергии, Китай должен разработать высокоэффективные редкоземельные каталитические материалы с независимыми правами интеллектуальной собственности, добиться эффективного использования редкоземельных ресурсов, продвигать технологические инновации редкоземельных каталитических материалов и осуществить скачок. -передовое развитие смежных высокотехнологичных промышленных кластеров, таких как редкоземельные элементы, окружающая среда и новая энергетика.
В настоящее время продукция, поставляемая компанией, включает наноцирконий, нанотитан, нанооксид алюминия, наногидроксид алюминия, нанооксид цинка, нанооксид кремния, нанооксид магния, наногидроксид магния, нанооксид меди, нанооксид иттрия, нанооксид церия. , нанооксид лантана, нанотриоксид вольфрама, нанооксид феррожелеза, наноантибактериальный агент и графен. Качество продукции стабильное, и оно закупался партиями транснациональными предприятиями.
Тел:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Время публикации: 23 августа 2021 г.