Như chúng ta đã biết, khoáng sản đất hiếm ở Trung Quốc chủ yếu bao gồm các thành phần đất hiếm nhẹ, trong đó lanthanum và xeri chiếm hơn 60%. Với sự mở rộng của vật liệu nam châm vĩnh cửu đất hiếm, vật liệu phát quang đất hiếm, bột đánh bóng đất hiếm và đất hiếm trong ngành luyện kim ở Trung Quốc hàng năm, nhu cầu về đất hiếm vừa và nặng ở thị trường nội địa cũng ngày càng tăng nhanh. tồn đọng lớn các loại đất hiếm nhẹ có hàm lượng cao như Ce, La và Pr, dẫn đến mất cân bằng nghiêm trọng giữa việc khai thác và sử dụng tài nguyên đất hiếm ở Trung Quốc. Người ta nhận thấy rằng các nguyên tố đất hiếm nhẹ cho thấy hiệu suất và hiệu quả xúc tác tốt trong quá trình phản ứng hóa học do cấu trúc vỏ electron 4f độc đáo của chúng. Vì vậy, Sử dụng đất hiếm nhẹ làm vật liệu xúc tác là một cách tốt để sử dụng toàn diện tài nguyên đất hiếm. Chất xúc tác là loại chất có khả năng đẩy nhanh tốc độ phản ứng hóa học và không bị tiêu hao trước và sau phản ứng. Tăng cường nghiên cứu cơ bản về xúc tác đất hiếm không chỉ có thể nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn tiết kiệm tài nguyên, năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường, phù hợp với định hướng chiến lược phát triển bền vững.
Tại sao các nguyên tố đất hiếm có hoạt tính xúc tác?
Các nguyên tố đất hiếm có cấu trúc điện tử bên ngoài đặc biệt (4f), đóng vai trò là nguyên tử trung tâm của phức chất và có số phối trí khác nhau từ 6 đến 12. Sự biến thiên về số phối trí của các nguyên tố đất hiếm quyết định chúng có “hóa trị dư” . Bởi vì 4f có bảy quỹ đạo electron hóa trị dự phòng có khả năng liên kết nên nó đóng vai trò "liên kết hóa học dự phòng" hoặc "hóa trị dư". Khả năng này là cần thiết cho chất xúc tác chính thức. Do đó, các nguyên tố đất hiếm không chỉ có hoạt tính xúc tác mà còn có thể được sử dụng làm chất phụ gia hoặc chất đồng xúc tác để nâng cao hiệu suất xúc tác của chất xúc tác, đặc biệt là khả năng chống lão hóa và khả năng chống ngộ độc.
Hiện nay, vai trò của nano xeri oxit và nano lanthanum oxit trong xử lý khí thải ô tô đã trở thành một trọng tâm mới.
Các thành phần có hại trong khí thải ô tô chủ yếu bao gồm CO, HC và NOx. Đất hiếm được sử dụng trong chất xúc tác lọc khí thải ô tô đất hiếm chủ yếu là hỗn hợp của oxit xeri, oxit praseodymium và oxit lanthanum. Chất xúc tác lọc khí thải ô tô đất hiếm bao gồm các oxit phức tạp của đất hiếm và coban, mangan và chì. Nó là một loại chất xúc tác bậc ba với loại và cấu trúc perovskite, Spinel, trong đó oxit xeri là thành phần chính. Do đặc tính oxy hóa khử của oxit xeri, các thành phần của khí thải có thể được kiểm soát một cách hiệu quả.
Chất xúc tác làm sạch khí thải ô tô chủ yếu bao gồm chất mang gốm tổ ong (hoặc kim loại) và lớp phủ hoạt tính bề mặt. Lớp phủ được kích hoạt bao gồm diện tích lớn γ-Al2O3, lượng oxit thích hợp để ổn định diện tích bề mặt và kim loại có hoạt tính xúc tác phân tán trong lớp phủ. Để giảm mức tiêu thụ pt và RH đắt tiền, tăng mức tiêu thụ Pd rẻ hơn và giảm chi phí chất xúc tác, Với mục đích không làm giảm hiệu suất của chất xúc tác làm sạch khí thải ô tô, một lượng CeO2 và La2O3 nhất định thường được thêm vào lớp phủ kích hoạt của chất xúc tác bậc ba Pt-Pd-Rh thường được sử dụng để tạo thành chất xúc tác bậc ba kim loại quý đất hiếm với hiệu quả xúc tác tuyệt vời. La2O3(UG-La01) và CeO2 được sử dụng làm chất xúc tác để cải thiện hiệu suất của chất xúc tác kim loại quý hỗ trợ γ-Al2O3. Theo nghiên cứu, CeO2, Cơ chế chính của La2O3 trong xúc tác kim loại quý như sau:
1. cải thiện hoạt tính xúc tác của lớp phủ hoạt động bằng cách thêm CeO2 để giữ cho các hạt kim loại quý được phân tán trong lớp phủ hoạt động, để tránh làm giảm các điểm mạng xúc tác và làm hỏng hoạt động do quá trình thiêu kết gây ra. Thêm CeO2(UG-Ce01) vào Pt/γ-Al2O3 có thể phân tán trên γ-Al2O3 trong một lớp duy nhất (lượng phân tán một lớp tối đa là 0,035g CeO2/g γ-Al2O3), làm thay đổi tính chất bề mặt của γ -Al2O3 và cải thiện độ phân tán của Pt. Khi hàm lượng CeO2 bằng hoặc gần ngưỡng phân tán thì độ phân tán của Pt đạt cao nhất. Ngưỡng phân tán của CeO2 là liều lượng CeO2 tốt nhất. Trong môi trường oxy hóa trên 600oC, Rh mất khả năng kích hoạt do sự hình thành dung dịch rắn giữa Rh2O3 và Al2O3. Sự tồn tại của CeO2 sẽ làm suy yếu phản ứng giữa Rh và Al2O3 và tiếp tục kích hoạt Rh. La2O3(UG-La01) cũng có thể ngăn chặn sự phát triển của các hạt siêu mịn Pt. Thêm CeO2 và La2O3(UG-La01) vào Pd/γ 2al2o3, người ta nhận thấy rằng việc bổ sung CeO2 đã thúc đẩy sự phân tán Pd trên chất mang và tạo ra giảm hiệp lực. Độ phân tán cao của Pd và sự tương tác của nó với CeO2 trên Pd/γ2Al2O3 là chìa khóa cho hoạt tính cao của chất xúc tác.
2. Tỷ lệ không khí-nhiên liệu tự động điều chỉnh (aπ f) Khi nhiệt độ khởi động của ô tô tăng lên hoặc khi chế độ lái và tốc độ thay đổi, lưu lượng khí thải và thành phần khí thải thay đổi, làm cho điều kiện làm việc của khí thải ô tô thay đổi. chất xúc tác lọc khí liên tục thay đổi và ảnh hưởng đến hiệu suất xúc tác của nó. Cần phải điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu π của không khí thành tỷ lệ cân bằng hóa học 1415~1416 để chất xúc tác có thể phát huy hết chức năng thanh lọc của nó.CeO2 là một oxit hóa trị thay đổi (Ce4 +ΠCe3+), có các đặc tính của Chất bán dẫn loại N có khả năng lưu trữ và giải phóng oxy tuyệt vời. Khi tỷ lệ A π F thay đổi, CeO2 có thể đóng vai trò tuyệt vời trong việc điều chỉnh linh hoạt tỷ lệ không khí-nhiên liệu. Tức là O2 được giải phóng khi nhiên liệu dư thừa giúp CO và hydrocarbon oxy hóa; Trong trường hợp không khí dư, CeO2-x đóng vai trò khử và phản ứng với NOx để loại bỏ NOx ra khỏi khí thải thu được CeO2.
3. Tác dụng của chất đồng xúc tác Khi hỗn hợp aπ f ở tỷ số cân bằng hóa học, ngoài phản ứng oxy hóa H2, CO, HC và phản ứng khử NOx, CeO2 làm chất đồng xúc tác còn có thể đẩy nhanh quá trình di chuyển khí nước và phản ứng Reforming hơi nước và làm giảm hàm lượng CO và HC. La2O3 có thể cải thiện tốc độ chuyển đổi trong phản ứng di chuyển khí nước và phản ứng cải cách hơi hydrocarbon. Hydro được tạo ra có lợi cho việc giảm NOx. Thêm La2O3 vào Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 để phân hủy metanol, người ta thấy rằng việc bổ sung La2O3 đã ức chế sự hình thành sản phẩm phụ dimethyl ether và cải thiện hoạt tính xúc tác của chất xúc tác. Khi hàm lượng La2O3 là 10% thì xúc tác có hoạt tính tốt và độ chuyển hóa metanol đạt tối đa (khoảng 91,4%). Điều này cho thấy La2O3 có độ phân tán tốt trên chất mang γ-Al2O3. Ngoài ra, nó thúc đẩy sự phân tán của CeO2 trên chất mang γ2Al2O3 và giảm lượng oxy khối, cải thiện hơn nữa độ phân tán của Pd và tăng cường hơn nữa sự tương tác giữa Pd và CeO2, do đó cải thiện tính chất hoạt tính xúc tác của chất xúc tác phân hủy metanol.
Theo đặc điểm của quá trình bảo vệ môi trường và sử dụng năng lượng mới hiện nay, Trung Quốc nên phát triển vật liệu xúc tác đất hiếm hiệu suất cao với quyền sở hữu trí tuệ độc lập, sử dụng hiệu quả tài nguyên đất hiếm, thúc đẩy đổi mới công nghệ vật liệu xúc tác đất hiếm và hiện thực hóa bước nhảy vọt - Hướng tới phát triển các cụm công nghiệp công nghệ cao liên quan như đất hiếm, môi trường và năng lượng mới.
Hiện tại, các sản phẩm do công ty cung cấp bao gồm nano zirconia, nano Titania, nano alumina, nano nhôm hydroxit, oxit nano kẽm, oxit nano silicon, oxit nano magie, hydroxit nano magie, oxit đồng nano, oxit nano yttrium, oxit nano cerium , oxit nano lanthanum, nano vonfram trioxide, oxit sắt nano, chất kháng khuẩn nano và graphene. Chất lượng sản phẩm ổn định và đã được các doanh nghiệp đa quốc gia mua theo lô.
ĐT: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Thời gian đăng: 23-08-2021