Као што сви знамо, минерали ретких земаља у Кини се углавном састоје од лаких компоненти ретких земаља, од којих лантан и церијум чине више од 60%. Са ширењем материјала од сталних магнета ретких земаља, луминесцентних материјала ретких земаља, праха за полирање ретких земаља и ретких земаља у металуршкој индустрији у Кини из године у годину, потражња за средњим и тешким ретким земљама на домаћем тржишту такође брзо расте. То је изазвало велико заостајање лаких ретких земаља са високим обиљем, као што су Ce, La и Pr, што доводи до озбиљне неравнотеже између експлоатације и примене ресурса ретких земаља у Кини. Утврђено је да елементи лаких ретких земаља показују добре каталитичке перформансе и ефикасност у процесу хемијске реакције због своје јединствене структуре електронске љуске 4f. Стога је употреба лаких ретких земаља као каталитичког материјала добар начин за свеобухватно коришћење ресурса ретких земаља. Катализатор је врста супстанце која може убрзати хемијску реакцију и не троши се пре и после реакције. Јачање основних истраживања катализе ретких земаља не само да може побољшати ефикасност производње, већ и уштедети ресурсе и енергију и смањити загађење животне средине, што је у складу са стратешким правцем одрживог развоја.
Зашто реткоземни елементи имају каталитичку активност?
Реткоземни елементи имају посебну спољашњу електронску структуру (4f), која делује као централни атом комплекса и има различите координационе бројеве у распону од 6 до 12. Варијабилност координационог броја реткоземних елемената одређује да они имају „резидуалну валенцу“. Пошто 4f има седам резервних валентних електронских орбитала са способношћу везивања, он игра улогу „резервне хемијске везе“ или „резидуалне валенце“. Ова способност је неопходна за формални катализатор. Стога, реткоземни елементи не само да имају каталитичку активност, већ се могу користити и као адитиви или кокатализатори за побољшање каталитичких перформанси катализатора, посебно способности против старења и способности против тровања.
Тренутно је улога нано церијум оксида и нано лантан оксида у третману издувних гасова аутомобила постала нови фокус.
Штетне компоненте у издувним гасовима аутомобила углавном укључују CO, HC и NOx. Реткоземни метал који се користи у катализатору за пречишћавање издувних гасова аутомобила углавном је мешавина церијум оксида, празеодимијум оксида и лантан оксида. Катализатор за пречишћавање издувних гасова аутомобила састоји се од сложених оксида ретких земаља и кобалта, мангана и олова. То је врста тернарног катализатора са перовскитним, спинелним типом и структуром, у којем је церијум оксид кључна компонента. Због редокс карактеристика церијум оксида, компоненте издувних гасова могу се ефикасно контролисати.
Катализатор за пречишћавање издувних гасова аутомобила углавном се састоји од керамичког (или металног) носача у облику саћа и површински активираног премаза. Активирани премаз се састоји од γ-Al2O3 велике површине, одговарајуће количине оксида за стабилизацију површине и каталитички активног метала диспергованог у премазу. Да би се смањила потрошња скупог pt и RH, повећала потрошња јефтинијег Pd и смањили трошкови катализатора, под претпоставком да се не смањују перформансе катализатора за пречишћавање издувних гасова аутомобила, одређена количина CeO2 и La2O3 се обично додаје у активациони премаз уобичајено коришћеног тернарног катализатора Pt-Pd-Rh да би се формирао тернарни катализатор од племенитих метала ретких земаља са одличним каталитичким ефектом. La2O3(UG-LaO1) и CeO2 су коришћени као промотори за побољшање перформанси катализатора од племенитих метала на носачу γ-Al2O3. Према истраживању, главни механизам деловања La2O3 у катализаторима од племенитих метала је следећи:
1. побољшати каталитичку активност активног премаза додавањем CeO2 како би се честице племенитих метала одржале диспергованим у активном премазу, како би се избегло смањење каталитичких тачака решетке и оштећење активности изазвано синтеровањем. Додавање CeO2(UG-CeO1) у Pt/γ-Al2O3 може дисперговати на γ-Al2O3 у једном слоју (максимална количина дисперзије у једном слоју је 0,035 г CeO2/г γ-Al2O3), што мења површинска својства γ-Al2O3 и побољшава степен дисперзије Pt. Када је садржај CeO2 једнак или близу прага дисперзије, степен дисперзије Pt достиже највиши ниво. Праг дисперзије CeO2 је најбоља доза CeO2. У оксидационој атмосфери изнад 600℃, Rh губи своју активацију због формирања чврстог раствора између Rh2O3 и Al2O3. Присуство CeO2 ће ослабити реакцију између Rh и Al2O3 и одржати активацију Rh. La2O3(UG-LaO1) такође може спречити раст ултрафиних честица Pt. Додавањем CeO2 и La2O3(UG-LaO1) у Pd/γ²al²o³, утврђено је да додавање CeO2 подстиче дисперзију Pd на носачу и производи синергистичку редукцију. Висока дисперзија Pd и његова интеракција са CeO2 на Pd/γ²Al²O³ су кључ високе активности катализатора.
2. Аутоматски подешавање односа ваздух-гориво (aπ f) Када почетна температура аутомобила порасте или када се промени начин вожње и брзина, мења се проток издувних гасова и састав издувних гасова, што доводи до сталних промена радних услова катализатора за пречишћавање издувних гасова аутомобила и утиче на његове каталитичке перформансе. Потребно је подесити однос π горива и ваздуха на стехиометријски однос од 1415~1416, како би катализатор могао у потпуности да оствари своју функцију пречишћавања. CeO2 је оксид променљиве валенце (Ce4 +ΠCe3+), који има својства полупроводника N-типа и одличан капацитет складиштења и ослобађања кисеоника. Када се однос A π F промени, CeO2 може играти одличну улогу у динамичком подешавању односа ваздух-гориво. То јест, O2 се ослобађа када је гориво вишка како би помогао оксидацији CO и угљоводоника; у случају вишка ваздуха, CeO2-x игра редукциону улогу и реагује са NOx како би уклонио NOx из издувних гасова и добио CeO2.
3. Ефекат кокатализатора Када је смеша aπ f у стехиометријском односу, поред реакције оксидације H2, CO, HC и реакције редукције NOx, CeO2 као кокатализатор такође може убрзати миграцију воденог гаса и реакцију реформинга паре и смањити садржај CO и HC. La2O3 може побољшати брзину конверзије у реакцији миграције воденог гаса и реакцији реформинга паре угљоводоника. Генерисани водоник је користан за редукцију NOx. Додавањем La2O3 у Pd/CeO2-γ-Al2O3 за разградњу метанола, утврђено је да додавање La2O3 инхибира стварање нуспроизвода диметил етра и побољшава каталитичку активност катализатора. Када је садржај La2O3 10%, катализатор има добру активност и конверзија метанола достиже максимум (око 91,4%). Ово показује да La2O3 има добру дисперзију на γ-Al2O3 носачу. Штавише, промовисао је дисперзију CeO2 на γ2Al2O3 носачу и смањење кисеоника у маси, додатно побољшао дисперзију Pd и додатно појачао интеракцију између Pd и CeO2, чиме се побољшава каталитичка активност катализатора за разградњу метанола.
Према карактеристикама тренутне заштите животне средине и новог процеса коришћења енергије, Кина би требало да развије високо ефикасне каталитичке материјале ретких земаља са независним правима интелектуалне својине, постигне ефикасно коришћење ресурса ретких земаља, промовише технолошке иновације каталитичких материјала ретких земаља и оствари напредни развој повезаних високотехнолошких индустријских кластера као што су ретке земље, животна средина и нова енергија.
Тренутно, производи које компанија испоручује укључују нано цирконијум, нано титанијум, нано алуминијум оксид, нано алуминијум хидроксид, нано цинк оксид, нано силицијум оксид, нано магнезијум оксид, нано магнезијум хидроксид, нано бакар оксид, нано итријум оксид, нано церијум оксид, нано лантан оксид, нано волфрам триоксид, нано ферофери оксид, нано антибактеријско средство и графен. Квалитет производа је стабилан, а мултинационална предузећа су га куповала у серијама.
Тел: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Време објаве: 04.07.2022.