Как мы все знаем, редкоземельные минералы в Китае в основном состоят из легких редкоземельных компонентов, из которых лантан и церий составляют более 60%. С расширением редкоземельных постоянных магнитных материалов, редкоземельных люминесцентных материалов, редкоземельных полировальных порошков и редкоземельных элементов в металлургической промышленности Китая из года в год, спрос на средние и тяжелые редкоземельные элементы на внутреннем рынке также быстро растет. Это вызвало большой отставание от высокообогащенных легких редкоземельных элементов, таких как Ce, La и Pr, что приводит к серьезному дисбалансу между эксплуатацией 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. Поэтому использование легких редкоземельных элементов в качестве каталитического материала является хорошим способом для комплексного использования редкоземельных ресурсов. Катализатор - это своего рода вещество, которое может ускорять химическую реакцию и не расходуется до и после реакции. Усиление фундаментальных исследований редкоземельного катализа может не только повысить эффективность производства, но и сэкономить ресурсы и энергию, а также сократить 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 в диапазоне от 6 до 12. Изменчивость координационного числа редкоземельных элементов определяет, что они имеют «остаточную валентность». Поскольку 4f имеет семь резервных валентных электронных орбиталей со способностью к связыванию, он играет роль «резервной химической связи» или «остаточной валентности». Эта способность необходима для формального катализатора. Поэтому редкоземельные элементы не только обладают каталитической активностью, но и могут использоваться в качестве добавок или сокатализаторов для улучшения каталитических характеристик катализаторов, особенно способности противостоять старению и способности противостоять отравлению.
В настоящее время новым направлением стала роль нанооксида церия и нанооксида лантана в очистке выхлопных газов автомобилей.
Вредные компоненты в автомобильных выхлопах в основном включают CO, HC и NOx. Редкоземельный элемент, используемый в катализаторе очистки автомобильных выхлопных газов на основе редкоземельных элементов, в основном представляет собой смесь оксида церия, оксида празеодима и оксида лантана. Редкоземельный катализатор очистки автомобильных выхлопных газов состоит из сложных оксидов редкоземельных элементов и кобальта, марганца и свинца. Это своего рода тройной катализатор с перовскитным, шпинельным типом и структурой, в котором оксид церия является ключевым компонентом. Благодаря окислительно-восстановительным характеристикам оксида церия компоненты выхлопных газов можно эффективно контролировать.
Автомобильный катализатор очистки выхлопных газов в основном состоит из сотового керамического (или металлического) носителя и поверхностно-активированного покрытия. Активированное покрытие состоит из большой площади γ-Al2O3, надлежащего количества оксида для стабилизации площади поверхности и каталитически активного металла, диспергированного в покрытии. Чтобы снизить потребление дорогостоящего pt и RH, увеличить потребление более дешевого Pd и снизить стоимость катализатора, исходя из предпосылки не снижать производительность автомобильного катализатора очистки выхлопных газов, определенное количество CeO2 и La2O3 обычно добавляют в активационное покрытие обычно используемого тройного катализатора Pt-Pd-Rh для формирования тройного катализатора редкоземельного драгоценного металла с превосходным каталитическим эффектом. La2O3(UG-La01) и CeO2 использовались в качестве промоторов для улучшения производительности катализаторов из благородных металлов на основе γ-Al2O3. Согласно исследованию, CeO2, основной механизм La2O3 в катализаторах из благородных металлов заключается в следующем:
1. улучшить каталитическую активность активного покрытия путем добавления CeO2, чтобы сохранить частицы драгоценного металла диспергированными в активном покрытии, чтобы избежать уменьшения каталитических точек 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 и улучшает степень дисперсии Pt. Когда содержание CeO2 равно или близко к порогу дисперсии, степень дисперсии Pt достигает наивысшей величины. Порог дисперсии CeO2 является лучшей дозировкой CeO2. В окислительной атмосфере выше 600 ℃ Rh теряет свою активацию из-за образования твердого раствора между Rh2O3 и Al2O3. Присутствие CeO2 ослабит реакцию между Rh и Al2O3 и сохранит активацию Rh. La2O3(UG-La01) также может предотвратить рост сверхтонких частиц Pt. Добавление CeO2 и La2O3(UG-La01) к Pd/γ 2al2o3, было обнаружено, что добавление CeO2 способствовало диспергированию Pd на носителе и производило синергетическое восстановление. Высокая дисперсность Pd и его взаимодействие с CeO2 на Pd/γ2Al2O3 являются ключом к высокой активности катализатора.
2. Автоматически регулируемое соотношение воздух-топливо (aπ f) При повышении температуры запуска автомобиля или при изменении режима и скорости движения изменяются расход выхлопных газов и состав выхлопных газов, что постоянно меняет рабочие условия катализатора очистки выхлопных газов автомобиля и влияет на его каталитические характеристики. Необходимо отрегулировать соотношение π топлива воздуха до стехиометрического соотношения 1415 ~ 1416, чтобы катализатор мог в полной мере выполнять свою функцию очистки. CeO2 - это оксид с переменной валентностью (Ce4 + ΠCe3+), который обладает свойствами полупроводника N-типа и обладает превосходной способностью к хранению и выделению кислорода. При изменении соотношения A π F CeO2 может играть превосходную роль в динамической регулировке соотношения воздух-топливо. То есть O2 выделяется, когда топлива в избытке, чтобы помочь окислить CO и углеводороды; В случае избытка воздуха CeO2-x играет восстановительную роль и реагирует с NOx, удаляя NOx из выхлопных газов и получая CeO2.
3. Влияние 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 риформинга и снизить содержание CO и HC. La2O3 может улучшить скорость конверсии в реакции миграции водяного газа и реакции парового риформинга углеводородов. Образующийся водород полезен для восстановления NOx. Добавление La2O3 к Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 для разложения метанола, было обнаружено, что добавление La2O3 ингибирует образование побочного продукта диметилового эфира и улучшает каталитическую активность катализатора. Когда содержание La2O3 составляет 10%, катализатор имеет хорошую активность, и конверсия метанола достигает максимума (около 91,4%). Это показывает, что La2O3 хорошо диспергируется на носителе γ-Al2O3. Кроме того, он способствует диспергированию CeO2 на носителе γ2Al2O3 и снижению объемного содержания кислорода, дополнительно улучшает диспергирование Pd и дополнительно усиливает взаимодействие между Pd и CeO2, тем самым повышая каталитическую активность катализатора разложения метанола.
В соответствии с характеристиками текущего процесса защиты окружающей среды и использования новых видов энергии Китаю следует разработать высокоэффективные редкоземельные каталитические материалы с независимыми правами интеллектуальной собственности, добиться эффективного использования редкоземельных ресурсов, содействовать технологическим инновациям в области редкоземельных каталитических материалов и реализовать прорывное развитие смежных высокотехнологичных промышленных кластеров, таких как редкоземельные, экологические и новые энергетические.
В настоящее время продукция, поставляемая компанией, включает в себя 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 ферроферроферрия, наноантибактериальное средство и графен. Качество продукции стабильно, и ее партиями закупают многонациональные предприятия.
Тел:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Время публикации: 04-07-2022