การใช้นาโนแรร์เอิร์ธออกไซด์ในท่อไอเสียรถยนต์

ดังที่เราทราบกันดีว่าแร่ธาตุหายากในประเทศจีนส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบของธาตุหายากเบา ซึ่งมีแลนทานัมและซีเรียมคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ด้วยการขยายตัวของวัสดุแม่เหล็กถาวรของธาตุหายาก วัสดุเรืองแสงของธาตุหายาก ผงขัดของธาตุหายาก และธาตุหายากในอุตสาหกรรมโลหะวิทยาในประเทศจีนทุกปี ความต้องการธาตุหายากขนาดกลางและหนักในตลาดภายในประเทศก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน ซึ่งทำให้เกิด งานในมือจำนวนมากของธาตุหายากเบาที่มีความอุดมสมบูรณ์สูง เช่น Ce, La และ Pr ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลร้ายแรงระหว่างการแสวงหาประโยชน์และการประยุกต์ใช้ทรัพยากรธาตุหายากในประเทศจีน พบว่าธาตุหายากชนิดเบาแสดงประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาที่ดีและประสิทธิภาพในกระบวนการทำปฏิกิริยาเคมีที่ดี เนื่องจากโครงสร้างเปลือกอิเล็กตรอน 4f ที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้น การใช้ธาตุหายากเบาเป็นวัสดุเร่งปฏิกิริยาจึงเป็นวิธีที่ดีในการใช้ทรัพยากรธาตุหายากอย่างครอบคลุม ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสารชนิดหนึ่งที่สามารถเร่งปฏิกิริยาเคมีได้ และไม่ถูกใช้ก่อนและหลังปฏิกิริยา การเสริมสร้างการวิจัยขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับการเร่งปฏิกิริยาของธาตุหายากไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดทรัพยากรและพลังงาน และลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางเชิงกลยุทธ์ของการพัฒนาที่ยั่งยืน

เหตุใดธาตุหายากจึงมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา

ธาตุหายากมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกพิเศษ (4f) ซึ่งทำหน้าที่เป็นอะตอมกลางของธาตุหายากและมีหมายเลขโคออร์ดิเนชันต่างๆ ตั้งแต่ 6 ถึง 12 ความแปรปรวนของหมายเลขโคออร์ดิเนตของธาตุหายากเป็นตัวกำหนดว่าธาตุเหล่านั้นมี "ความจุคงเหลือ" . เนื่องจาก 4f มีวงโคจรอิเล็กตรอนเวเลนซ์สำรอง 7 วงที่มีความสามารถในการพันธะ จึงมีบทบาทเป็น "พันธะเคมีสำรอง" หรือ "เวเลนซ์ที่เหลือ" ความสามารถนี้จำเป็นสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างเป็นทางการ ดังนั้นธาตุหายากไม่เพียงแต่มีฤทธิ์ในการเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งหรือโคคาตาลิสต์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการต่อต้านริ้วรอยและความสามารถในการต่อต้านพิษ

ปัจจุบันบทบาทของนาโนซีเรียมออกไซด์และนาโนแลนทานัมออกไซด์ในการรักษาไอเสียรถยนต์ได้กลายเป็นประเด็นใหม่

ส่วนประกอบที่เป็นอันตรายในไอเสียรถยนต์ส่วนใหญ่ได้แก่ CO, HC และ NOx ธาตุหายากที่ใช้ในตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์ของธาตุหายากนั้นส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของซีเรียมออกไซด์, พราซีโอไดเมียมออกไซด์และแลนทานัมออกไซด์ ตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์ของธาตุหายากประกอบด้วยออกไซด์เชิงซ้อนของธาตุหายากและโคบอลต์ แมงกานีสและตะกั่ว เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไตรภาคที่มีเพอร์รอฟสไกต์ ชนิดและโครงสร้างของสปิเนล ซึ่งมีซีเรียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบสำคัญ เนื่องจากคุณลักษณะรีดอกซ์ของซีเรียมออกไซด์ จึงสามารถควบคุมส่วนประกอบของก๊าซไอเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวพาเซรามิกรังผึ้ง (หรือโลหะ) และการเคลือบกระตุ้นพื้นผิว สารเคลือบกัมมันต์ประกอบด้วยพื้นที่ขนาดใหญ่ γ-Al2O3 ปริมาณออกไซด์ที่เหมาะสมสำหรับการรักษาเสถียรภาพของพื้นที่ผิว และโลหะที่ออกฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาซึ่งกระจายตัวอยู่ในสารเคลือบ เพื่อลดการใช้ pt และ RH ที่มีราคาแพง ให้เพิ่มการใช้ Pd ที่ถูกกว่าและลดต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยา บนสมมติฐานที่จะไม่ลดประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์ โดยทั่วไป CeO2 และ La2O3 จำนวนหนึ่งจะถูกเพิ่มเข้าไปใน การเคลือบกระตุ้นการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไตรภาค Pt-Pd-Rh ที่ใช้กันทั่วไปเพื่อสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาแบบไตรภาคโลหะมีค่าของธาตุหายากที่มีผลการเร่งปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยม La2O3(UG-La01) และ CeO2 ถูกใช้เป็นโปรโมเตอร์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีตระกูลที่รองรับ γ-Al2O3 จากการวิจัยพบว่า CeO2 กลไกหลักของ La2O3 ในตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีตระกูลมีดังนี้:

1. ปรับปรุงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของการเคลือบที่ใช้งานอยู่โดยการเพิ่ม CeO2 เพื่อรักษาอนุภาคโลหะมีค่ากระจายตัวในการเคลือบที่ใช้งานอยู่ เพื่อหลีกเลี่ยงการลดจุดขัดแตะตัวเร่งปฏิกิริยาและความเสียหายต่อกิจกรรมที่เกิดจากการเผาผนึก การเพิ่ม CeO2(UG-Ce01) ลงใน Pt/γ-Al2O3 สามารถกระจายตัวบน γ-Al2O3 ได้ในชั้นเดียว (จำนวนสูงสุดของการกระจายชั้นเดียวคือ 0.035g CeO2/g γ-Al2O3) ซึ่งเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของ γ -Al2O3 และปรับปรุงระดับการกระจายตัวของ Pt เมื่อเนื้อหา CeO2 เท่ากับหรือใกล้กับเกณฑ์การกระจาย ระดับการกระจายตัวของ Pt จะถึงระดับสูงสุด เกณฑ์การกระจายของ CeO2 คือปริมาณที่ดีที่สุดของ CeO2 ในบรรยากาศออกซิเดชันที่สูงกว่า 600°C Rh จะสูญเสียการกระตุ้นเนื่องจากการก่อตัวของสารละลายของแข็งระหว่าง Rh2O3 และ Al2O3 การมีอยู่ของ CeO2 จะทำให้ปฏิกิริยาระหว่าง Rh และ Al2O3 ลดลง และคงการทำงานของ Rh ต่อไป La2O3 (UG-La01) ยังสามารถป้องกันการเติบโตของอนุภาคอุลตร้าไฟน์ของ Pt การเพิ่ม CeO2 และ La2O3 (UG-La01) ลงใน Pd / γ 2al2o3 พบว่าการเพิ่ม CeO2 ส่งเสริมการกระจายตัวของ Pd บนตัวพาและสร้าง การลดการทำงานร่วมกัน การกระจายตัวที่สูงของ Pd และอันตรกิริยากับ CeO2 บน Pd/γ2Al2O3 เป็นกุญแจสำคัญในการมีฤทธิ์สูงของตัวเร่งปฏิกิริยา

2. อัตราส่วนอากาศ-เชื้อเพลิงที่ปรับอัตโนมัติ (aπ f) เมื่ออุณหภูมิเริ่มต้นของรถยนต์เพิ่มขึ้น หรือเมื่อโหมดการขับขี่และความเร็วเปลี่ยนแปลง อัตราการไหลของไอเสียและองค์ประกอบของก๊าซไอเสียจะเปลี่ยนไป ซึ่งทำให้สภาพการทำงานของไอเสียรถยนต์ ตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ก๊าซเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและส่งผลต่อประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา จำเป็นต้องปรับอัตราส่วนเชื้อเพลิง π ของอากาศให้เป็นอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ที่ 1415~1416 เพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถให้ฟังก์ชันการทำให้บริสุทธิ์ได้อย่างเต็มที่ CeO2 เป็นวาเลนซ์ออกไซด์แบบแปรผัน (Ce4 + ΠCe3+) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N และมีความสามารถในการกักเก็บและปล่อยออกซิเจนที่ดีเยี่ยม เมื่ออัตราส่วน A π F เปลี่ยนแปลง CeO2 จะมีบทบาทที่ยอดเยี่ยมในการปรับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงแบบไดนามิก นั่นคือ O2 จะถูกปล่อยออกมาเมื่อมีเชื้อเพลิงส่วนเกินเพื่อช่วยให้ CO และไฮโดรคาร์บอนออกซิไดซ์ ในกรณีที่มีอากาศมากเกินไป CeO2-x จะมีบทบาทในการลดและทำปฏิกิริยากับ NOx เพื่อกำจัด NOx ออกจากก๊าซไอเสียเพื่อให้ได้ CeO2

3. ผลกระทบของโคคาตาลิสต์ เมื่อส่วนผสมของ aπ f อยู่ในอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ นอกจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของ H2, CO, HC และปฏิกิริยารีดักชันของ NOx แล้ว CeO2 เนื่องจากโคคาตาลิสต์ยังสามารถเร่งการเคลื่อนตัวของก๊าซน้ำและปฏิกิริยาการปฏิรูปไอน้ำ และลด เนื้อหาของ CO และ HC La2O3 สามารถปรับปรุงอัตราการแปลงในปฏิกิริยาการอพยพของก๊าซน้ำและปฏิกิริยาการปฏิรูปไอน้ำไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรเจนที่สร้างขึ้นมีประโยชน์ต่อการลด NOx เมื่อเติม La2O3 ลงใน Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 สำหรับการสลายตัวของเมทานอล พบว่าการเติม La2O3 ยับยั้งการก่อตัวของผลพลอยได้จากไดเมทิลอีเทอร์ และปรับปรุงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยา เมื่อปริมาณ La2O3 อยู่ที่ 10% ตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีกิจกรรมที่ดีและการแปลงเมทานอลจะถึงค่าสูงสุด (ประมาณ 91.4%) นี่แสดงให้เห็นว่า La2O3 มีการกระจายที่ดีบนตัวพา γ-Al2O3 นอกจากนี้ ยังส่งเสริมการกระจายตัวของ CeO2 บนตัวพา γ2Al2O3 และการลดลงของออกซิเจนจำนวนมาก ปรับปรุงการกระจายตัวของ Pd เพิ่มเติม และปรับปรุงปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Pd และ CeO2 ให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุง กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสลายตัวของเมทานอล

ตามลักษณะของการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันและกระบวนการใช้พลังงานใหม่ จีนควรพัฒนาวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาธาตุหายากที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระ บรรลุการใช้ทรัพยากรธาตุหายากอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งเสริมนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาธาตุหายาก และตระหนักถึงการก้าวกระโดด - การพัฒนากลุ่มอุตสาหกรรมไฮเทคที่เกี่ยวข้อง เช่น แร่หายาก สิ่งแวดล้อม และพลังงานใหม่

ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ที่บริษัทจัดจำหน่าย ได้แก่ นาโนเซอร์โคเนีย นาโนไททาเนีย นาโนอลูมินา นาโนอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ นาโนซิงค์ออกไซด์ นาโนซิลิคอนออกไซด์ นาโนแมกนีเซียมออกไซด์ นาโนแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ นาโนคอปเปอร์ออกไซด์ นาโนอิตเทรียมออกไซด์ นาโนซีเรียมออกไซด์ , นาโนแลนทานัมออกไซด์, นาโนทังสเตนไตรออกไซด์, นาโนเฟอร์โรเฟอร์ริกออกไซด์, สารต้านแบคทีเรียนาโนและกราฟีน คุณภาพของผลิตภัณฑ์มีเสถียรภาพและมีการซื้อเป็นชุดโดยองค์กรข้ามชาติ

โทร:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com