Як ми всі знаємо, рідкоземельні мінерали в Китаї в основному складаються з легких рідкоземельних компонентів, з яких лантан і церій становлять понад 60%. Із розширенням рідкоземельних постійних магнітних матеріалів, рідкоземельних люмінесцентних матеріалів, рідкоземельних полірувальних порошків і рідкоземельних металів у металургійній промисловості в Китаї рік за роком попит на середні та важкі рідкоземельні елементи на внутрішньому ринку також швидко зростає. Це спричинило велике відставання легких рідкоземельних металів із високим вмістом, таких як Ce, La та Pr, що призводить до серйозного дисбалансу між експлуатацією та використанням рідкоземельних ресурсів у Китаї. Виявлено, що легкі рідкоземельні елементи демонструють гарну каталітичну дію та ефективність у процесі хімічної реакції завдяки своїй унікальній структурі електронної оболонки 4f. Таким чином, використання легких рідкоземельних елементів як каталітичного матеріалу є хорошим способом комплексного використання ресурсів рідкоземельних елементів. Каталізатор - це речовина, яка може прискорити хімічну реакцію і не витрачається до і після реакції. Посилення фундаментальних досліджень рідкоземельного каталізу може не тільки підвищити ефективність виробництва, але й заощадити ресурси та енергію та зменшити забруднення навколишнього середовища, що відповідає стратегічному напрямку сталого розвитку.
Чому рідкоземельні елементи мають каталітичну активність?
Рідкоземельні елементи мають особливу зовнішню електронну структуру (4f), яка діє як центральний атом комплексу та має різні координаційні числа в діапазоні від 6 до 12. Мінливість координаційного числа рідкоземельних елементів визначає наявність у них «залишкової валентності». . Оскільки 4f має сім резервних валентних електронних орбіталей зі здатністю зв’язування, він відіграє роль «резервного хімічного зв’язку» або «залишкової валентності». Ця здатність необхідна для формального каталізатора. Тому рідкоземельні елементи не тільки мають каталітичну активність, але також можуть використовуватися як добавки або співкаталізатори для покращення каталітичної ефективності каталізаторів, особливо здатності проти старіння та здатності проти отруєння.
В даний час роль нанооксиду церію та нанооксиду лантану в обробці автомобільних вихлопів стала новим фокусом.
Шкідливі компоненти в автомобільних вихлопах в основному включають CO, HC і NOx. Рідкісноземельні елементи, які використовуються в рідкоземельних каталізаторах очищення вихлопних газів автомобілів, в основному є сумішшю оксиду церію, оксиду празеодиму та оксиду лантану. Рідкоземельний автомобільний каталізатор очищення вихлопних газів складається зі складних оксидів рідкоземельних елементів і кобальту, марганцю та свинцю. Це різновид потрійного каталізатора з перовскітом, типом і структурою шпінелі, в якому оксид церію є ключовим компонентом. Завдяки окисно-відновним характеристикам оксиду церію можна ефективно контролювати компоненти вихлопного газу.
Каталізатор очищення вихлопних газів автомобіля в основному складається з стільникового керамічного (або металевого) носія та поверхнево-активованого покриття. Активоване покриття складається з великої площі γ-Al2O3, необхідної кількості оксиду для стабілізації площі поверхні та каталітично активного металу, диспергованого в покритті. Щоб зменшити споживання дорогого pt і RH, збільшити споживання дешевшого Pd і зменшити вартість каталізатора, виходячи з того, що не знижується продуктивність каталізатора очищення вихлопних газів автомобіля, певна кількість CeO2 і La2O3 зазвичай додається в активаційне покриття широко використовуваного потрійного каталізатора Pt-Pd-Rh для формування потрійного каталізатора з рідкоземельних дорогоцінних металів з відмінною каталітичний ефект. La2O3(UG-La01) і CeO2 використовувалися як промотори для покращення продуктивності каталізаторів благородних металів, нанесених на γ-Al2O3. Згідно з дослідженнями, CeO2, основний механізм La2O3 в каталізаторах благородних металів полягає в наступному:
1. покращити каталітичну активність активного покриття шляхом додавання CeO2, щоб частинки дорогоцінного металу були дисперговані в активному покритті, щоб уникнути зменшення каталітичних точок решітки та пошкодження активності, викликаного спіканням. Додавання CeO2(UG-Ce01) до Pt/γ-Al2O3 може диспергувати γ-Al2O3 в один шар (максимальна кількість одношарової дисперсії становить 0,035 г CeO2/г γ-Al2O3), що змінює властивості поверхні γ -Al2O3 і покращує ступінь дисперсії Pt. Коли вміст CeO2 дорівнює або близький до порогу дисперсії, ступінь дисперсії Pt досягає найвищого. Поріг дисперсії CeO2 є найкращим дозуванням CeO2. В атмосфері окислення вище 600 ℃ Rh втрачає свою активацію через утворення твердого розчину між Rh2O3 і Al2O3. Існування CeO2 послабить реакцію між Rh і Al2O3 і збереже активацію Rh. La2O3(UG-La01) також може запобігти зростанню наддрібних частинок Pt. Додавання CeO2 і La2O3(UG-La01) до Pd/γ 2al2o3 виявило, що додавання CeO2 сприяє дисперсії Pd на носії та створює синергетичне зниження. Висока дисперсність Pd і його взаємодія з CeO2 на Pd/γ2Al2O3 є запорукою високої активності каталізатора.
2. Автоматично відрегульоване співвідношення повітря і палива (aπ f) Коли початкова температура автомобіля підвищується або коли змінюється режим руху та швидкість, швидкість потоку вихлопу та склад вихлопного газу змінюються, що змінює умови роботи автомобільного вихлопу. Каталізатор очищення газу постійно змінюється і впливає на його каталітичні характеристики. Необхідно відрегулювати співвідношення π палива повітря до стехіометричного співвідношення 1415~1416, щоб каталізатор міг повною мірою виконувати свою функцію очищення. CeO2 є оксидом змінної валентності (Ce4 +ΠCe3+), який має властивості Напівпровідник N-типу, має чудову здатність накопичувати та вивільняти кисень. Коли співвідношення A π F змінюється, CeO2 може відігравати чудову роль у динамічному регулюванні співвідношення повітря та палива. Тобто O2 вивільняється, коли паливо є надлишковим, щоб допомогти CO та вуглеводню окислюватися; У разі надлишку повітря CeO2-x відіграє відновну роль і реагує з NOx для видалення NOx з вихлопного газу з отриманням CeO2.
3. Вплив співкаталізатора Коли суміш aπ f знаходиться в стехіометричному співвідношенні, окрім реакції окислення H2, CO, HC та реакції відновлення NOx, CeO2 як співкаталізатор також може прискорити міграцію водяного газу та реакцію парового реформінгу та зменшити вміст CO і HC. La2O3 може підвищити швидкість перетворення в реакції міграції водяного газу та реакції парового риформінгу вуглеводнів. Утворений водень є корисним для зменшення викидів NOx. При додаванні La2O3 до Pd/CeO2 -γ-Al2O3 для розкладання метанолу було виявлено, що додавання La2O3 пригнічує утворення побічного продукту диметилового ефіру та покращує каталітичну активність каталізатора. При вмісті La2O3 10% каталізатор має хорошу активність і конверсія метанолу досягає максимуму (близько 91,4%). Це показує, що La2O3 має хорошу дисперсію на носії γ-Al2O3. Крім того, він сприяв дисперсії CeO2 на носії γ2Al2O3 і зменшенню обсягу кисню, ще більше покращив дисперсію Pd і ще більше посилив взаємодію між Pd і CeO2, таким чином покращуючи каталітична активність каталізатора розкладання метанолу.
Відповідно до характеристик поточного захисту навколишнього середовища та нового процесу використання енергії, Китай повинен розробити високоефективні рідкоземельні каталітичні матеріали з незалежними правами інтелектуальної власності, досягти ефективного використання рідкоземельних ресурсів, сприяти технологічним інноваціям рідкоземельних каталітичних матеріалів та реалізувати стрибок - перспективний розвиток пов'язаних високотехнологічних промислових кластерів, таких як рідкісні землі, навколишнє середовище та нова енергетика.
В даний час продукція, що постачається компанією, включає нанооксид цирконію, нанооксид титану, нанооксид алюмінію, наногідроксид алюмінію, нанооксид цинку, нанооксид кремнію, нанооксид магнію, наногідроксид магнію, нанооксид міді, нанооксид ітрію, нанооксид церію , нано оксид лантану, нано триоксид вольфраму, нанооксид заліза, наноантибактеріальний агент і графен. Якість продукту стабільна, і його закуповують партіями багатонаціональні підприємства.
Тел.: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Час публікації: 23 серпня 2021 р