Како што сите знаеме, ретките земни минерали во Кина се составени главно од лесни компоненти на ретките земни елементи, од кои лантан и цериум сочинуваат повеќе од 60%. Со експанзијата на материјалите со перманентни магнети од ретките земни елементи, луминисцентните материјали за ретките земни елементи, прашокот за полирање на ретките земни елементи и ретките земни елементи во металуршката индустрија во Кина од година во година, побарувачката за средни и тешки ретки земни елементи на домашниот пазар исто така брзо се зголемува. Тоа предизвика голем застој на лесни ретки земни елементи со голема застапеност како што се Ce, La и Pr, што доведува до сериозна нерамнотежа помеѓу експлоатацијата и примената на ресурсите на ретките земни елементи во Кина. Утврдено е дека лесните ретки земни елементи покажуваат добри каталитички перформанси и ефикасност во процесот на хемиска реакција поради нивната единствена структура на 4f електронска обвивка. Затоа, користењето на лесни ретки земни елементи како каталитички материјал е добар начин за сеопфатно искористување на ресурсите на ретките земни елементи. Катализаторот е вид супстанција што може да ја забрза хемиската реакција и не се троши пред и по реакцијата. Зајакнувањето на основните истражувања за катализа на ретките земни елементи не само што може да ја подобри ефикасноста на производството, туку и да заштеди ресурси и енергија и да го намали загадувањето на животната средина, што е во согласност со стратешката насока на одржлив развој.
Зошто ретките земни елементи имаат каталитичка активност?
Ретките земни елементи имаат посебна надворешна електронска структура (4f), која делува како централен атом на комплексот и има различни координативни броеви кои се движат од 6 до 12. Варијабилноста на координативниот број на ретките земни елементи одредува дека тие имаат „резидуална валентност“. Бидејќи 4f има седум резервни валентни електронски орбитали со способност за врзување, тој игра улога на „резервна хемиска врска“ или „резидуална валентност“. Оваа способност е неопходна за формален катализатор. Затоа, ретките земни елементи не само што имаат каталитичка активност, туку можат да се користат и како адитиви или кокатализатори за подобрување на каталитичките перформанси на катализаторите, особено способноста против стареење и способноста против труење.
Во моментов, улогата на нано цериум оксид и нано лантан оксид во третманот на издувните гасови од автомобилите стана нов фокус.
Штетните компоненти во издувните гасови на автомобилите главно вклучуваат CO, HC и NOx. Ретките земни метали што се користат во катализаторот за прочистување на издувните гасови на автомобилите се главно мешавина од цериум оксид, празеодиум оксид и лантан оксид. Катализаторот за прочистување на издувните гасови на автомобилите од ретки земни метали е составен од комплексни оксиди од ретки земни метали и кобалт, манган и олово. Тоа е еден вид тернарен катализатор со перовскитен, шпинелен тип и структура, во кој цериум оксидот е клучна компонента. Поради редокс карактеристиките на цериум оксидот, компонентите на издувните гасови можат ефикасно да се контролираат.
Катализаторот за прочистување на автомобилски издувни гасови е главно составен од носач од саќеста керамика (или метал) и површински активиран премаз. Активираниот премаз е составен од γ-Al2O3 со голема површина, соодветна количина оксид за стабилизирање на површината и каталитички активен метал дисперзиран во премазот. За да се намали потрошувачката на скап pt и RH, да се зголеми потрошувачката на поевтин Pd и да се намали цената на катализаторот. Под претпоставка дека не се намалуваат перформансите на катализаторот за прочистување на автомобилски издувни гасови, одредена количина CeO2 и La2O3 обично се додава во активирачкиот премаз на вообичаено користениот тернарен катализатор Pt-Pd-Rh за да се формира тернарен катализатор од благородни метали од ретки земји со одличен каталитички ефект. La2O3 (UG-LaO1) и CeO2 се користат како промотори за да се подобрат перформансите на катализаторите на благородни метали поддржани од γ-Al2O3. Според истражувањата, CeO2, главниот механизам на La2O3 кај катализаторите на благородни метали е како што следува:
1. подобрување на каталитичката активност на активниот слој со додавање на CeO2 за да се одржат честичките од скапоцени метали дисперзирани во активниот слој, со цел да се избегне намалување на каталитичките точки на решетката и оштетување на активноста предизвикано од синтерување. Додавањето на CeO2 (UG-Ce01) во Pt/γ-Al2O3 може да дисперзира на γ-Al2O3 во еден слој (максималната количина на еднослојна дисперзија е 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), што ги менува површинските својства на γ-Al2O3 и го подобрува степенот на дисперзија на Pt. Кога содржината на CeO2 е еднаква или блиску до прагот на дисперзија, степенот на дисперзија на Pt достигнува највисока вредност. Прагот на дисперзија на CeO2 е најдобрата доза на CeO2. Во атмосфера на оксидација над 600℃, Rh ја губи својата активација поради формирање на цврст раствор помеѓу Rh2O3 и Al2O3. Постоењето на CeO2 ќе ја ослабне реакцијата помеѓу Rh и Al2O3 и ќе ја одржи активацијата на Rh. La2O3(UG-La01) може да го спречи и растот на ултрафините честички од Pt. Со додавање на CeO2 и La2O3(UG-La01) на Pd/γ2al2o3, се покажа дека додавањето на CeO2 ја поттикнува дисперзијата на Pd на носачот и предизвикува синергистичка редукција. Високата дисперзија на Pd и неговата интеракција со CeO2 на Pd/γ2Al2O3 се клучот за високата активност на катализаторот.
2. Автоматски прилагоден однос воздух-гориво (aπ f) Кога почетната температура на автомобилот се зголемува или кога се менуваат режимот на возење и брзината, се менуваат брзината на проток на издувните гасови и составот на издувните гасови, што предизвикува постојано менување на условите за работа на катализаторот за прочистување на издувните гасови на автомобилот и влијае на неговите каталитички перформанси. Потребно е да се прилагоди односот π-гориво на воздухот на стехиометрискиот однос од 1415~1416, така што катализаторот може целосно да ја изврши својата функција за прочистување. CeO2 е променлив валентен оксид (Ce4 +ΠCe3+), кој има својства на полупроводник од N-тип и има одличен капацитет за складирање и ослободување на кислород. Кога се менува односот A π F, CeO2 може да игра одлична улога во динамичкото прилагодување на односот воздух-гориво. Тоа е, O2 се ослободува кога горивото е вишок за да им помогне на CO и јаглеводородите да оксидираат; Во случај на вишок воздух, CeO2-x игра редукциска улога и реагира со NOx за да ги отстрани NOx од издувните гасови за да се добие CeO2.
3. Ефект на кокатализаторот Кога смесата од aπf е во стехиометриски однос, покрај реакцијата на оксидација на H2, CO, HC и реакцијата на редукција на NOx, CeO2 како кокатализатор може да ја забрза миграцијата на водниот гас и реакцијата на реформирање со пареа и да ја намали содржината на CO и HC. La2O3 може да ја подобри стапката на конверзија во реакцијата на миграција на водниот гас и реакцијата на реформирање со пареа на јаглеводородите. Генерираниот водород е корисен за редукција на NOx. Додавањето на La2O3 на Pd/CeO2-γ-Al2O3 за распаѓање на метанол, беше откриено дека додавањето на La2O3 го инхибира формирањето на нуспроизвод диметил етер и ја подобрува каталитичката активност на катализаторот. Кога содржината на La2O3 е 10%, катализаторот има добра активност и конверзијата на метанол достигнува максимум (околу 91,4%). Ова покажува дека La2O3 има добра дисперзија на γ-Al2O3 носачот. Понатаму, ја поттикнува дисперзијата на CeO2 на γ2Al2O3 носачот и намалувањето на волуменскиот кислород, дополнително ја подобрува дисперзијата на Pd и дополнително ја зголемува интеракцијата помеѓу Pd и CeO2, со што се подобрува каталитичката активност на катализаторот за распаѓање на метанол.
Според карактеристиките на моменталната заштита на животната средина и новиот процес на искористување на енергијата, Кина треба да развие високо-ефикасни каталитички материјали од ретки земјени елементи со независни права на интелектуална сопственост, да постигне ефикасно искористување на ресурсите од ретки земјени елементи, да промовира технолошки иновации на каталитички материјали од ретки земјени елементи и да оствари скок напреден развој на сродни високотехнолошки индустриски кластери како што се ретки земјени елементи, животна средина и нова енергија.
Во моментов, производите што ги испорачува компанијата вклучуваат нано циркониум, нано титанија, нано алумина, нано алуминиум хидроксид, нано цинк оксид, нано силициум оксид, нано магнезиум оксид, нано магнезиум хидроксид, нано бакар оксид, нано итриум оксид, нано цериум оксид, нано лантан оксид, нано волфрам триоксид, нано фероферичен оксид, нано антибактериски агенс и графен. Квалитетот на производот е стабилен и се купува во серии од мултинационални претпријатија.
Тел: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Време на објавување: 04.07.2022