După cum știm cu toții, mineralele din pământuri rare din China sunt compuse în principal din componente ușoare din pământuri rare, dintre care lantanul și ceriul reprezintă peste 60%. Odată cu extinderea an de an a materialelor magnetice permanente din pământuri rare, a materialelor luminescente din pământuri rare, a pulberii de lustruit din pământuri rare și a pământurilor rare în industria metalurgică din China, cererea de pământuri rare medii și grele pe piața internă crește, de asemenea, rapid. Acest lucru a cauzat o acumulare semnificativă de pământuri rare ușoare cu abundență mare, cum ar fi Ce, La și Pr, ceea ce duce la un dezechilibru serios între exploatarea și aplicarea resurselor de pământuri rare în China. S-a constatat că elementele ușoare din pământuri rare prezintă performanțe catalitice bune și eficacitate în procesul de reacție chimică datorită structurii lor unice de înveliș electronic 4f. Prin urmare, utilizarea pământurilor rare ușoare ca material catalitic este o modalitate bună pentru utilizarea completă a resurselor de pământuri rare. Catalizatorul este un tip de substanță care poate accelera reacția chimică și nu este consumată înainte și după reacție. Consolidarea cercetării fundamentale în cataliza pământurilor rare nu numai că poate îmbunătăți eficiența producției, dar și economisi resurse și energie și reduce poluarea mediului, ceea ce este în conformitate cu direcția strategică a dezvoltării durabile.
De ce au elementele pământurilor rare activitate catalitică?
Elementele de pământuri rare au o structură electronică externă specială (4f), care acționează ca atom central al complexului și are diverse numere de coordonare cuprinse între 6 și 12. Variabilitatea numărului de coordonare al elementelor de pământuri rare determină faptul că acestea au „valență reziduală”. Deoarece 4f are șapte orbitali electronici de valență de rezervă cu capacitate de legare, joacă rolul de „legătură chimică de rezervă” sau „valență reziduală”. Această capacitate este necesară pentru un catalizator formal. Prin urmare, elementele de pământuri rare nu numai că au activitate catalitică, dar pot fi utilizate și ca aditivi sau cocatalizatori pentru a îmbunătăți performanța catalitică a catalizatorilor, în special capacitatea anti-îmbătrânire și capacitatea anti-otrăvire.
În prezent, rolul nanooxidului de ceriu și nanooxidului de lantan în tratarea gazelor de eșapament auto a devenit un nou punct de interes.
Componentele nocive din gazele de eșapament auto includ în principal CO, HC și NOx. Pământul rar utilizat în catalizatorul de purificare a gazelor de eșapament auto este în principal un amestec de oxid de ceriu, oxid de praseodim și oxid de lantan. Catalizatorul de purificare a gazelor de eșapament auto este compus din oxizi complecși de pământuri rare și cobalt, mangan și plumb. Este un tip de catalizator ternar cu perovskit și structură de tip spinel, în care oxidul de ceriu este componenta cheie. Datorită caracteristicilor redox ale oxidului de ceriu, componentele gazelor de eșapament pot fi controlate eficient.
Catalizatorul de purificare a gazelor de eșapament auto este compus în principal dintr-un suport ceramic (sau metalic) de tip fagure și un strat de acoperire activat la suprafață. Stratul de acoperire activat este compus din γ-Al2O3 cu suprafață mare, o cantitate adecvată de oxid pentru stabilizarea suprafeței și metal activ catalitic dispersat în strat. Pentru a reduce consumul de PT și RH scumpe, a crește consumul de Pd mai ieftin și a reduce costul catalizatorului, având ca scop evitarea reducerii performanței catalizatorului de purificare a gazelor de eșapament auto, o anumită cantitate de CeO2 și La2O3 este adăugată în stratul de activare al catalizatorului ternar Pt-Pd-Rh utilizat în mod obișnuit pentru a forma un catalizator ternar din metale prețioase din pământuri rare cu un efect catalitic excelent. La2O3 (UG-LaO1) și CeO2 au fost utilizați ca promotori pentru a îmbunătăți performanța catalizatorilor din metale nobile susținuți pe γ-Al2O3. Conform cercetărilor, principalul mecanism al CeO2 al La2O3 în catalizatorii din metale nobile este următorul:
1. Îmbunătățirea activității catalitice a stratului activ prin adăugarea de CeO2 pentru a menține particulele de metal prețios dispersate în stratul activ, astfel încât să se evite reducerea punctelor rețelei catalitice și deteriorarea activității cauzate de sinterizare. Adăugarea de CeO2(UG-CeO1) în Pt/γ-Al2O3 se poate dispersa pe γ-Al2O3 într-un singur strat (cantitatea maximă de dispersie într-un singur strat este de 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), ceea ce modifică proprietățile de suprafață ale γ-Al2O3 și îmbunătățește gradul de dispersie al Pt. Când conținutul de CeO2 este egal sau apropiat de pragul de dispersie, gradul de dispersie al Pt atinge cel mai înalt nivel. Pragul de dispersie al CeO2 este cea mai bună dozare a CeO2. În atmosfera de oxidare peste 600 ℃, Rh își pierde activarea datorită formării unei soluții solide între Rh2O3 și Al2O3. Prezența CeO2 va slăbi reacția dintre Rh și Al2O3 și va menține activarea Rh. La₂O₃(UG-LaO₃) poate preveni, de asemenea, creșterea particulelor ultrafine de Pt. Adăugând CeO₂ și La₂O₃(UG-LaO₃) la Pd/γ₂Al₂O₃, s-a constatat că adăugarea de CeO₂ a promovat dispersia Pd pe suport și a produs o reducere sinergică. Dispersia ridicată a Pd și interacțiunea sa cu CeO₂ pe Pd/γ₂Al₂O₃ sunt cheia activității ridicate a catalizatorului.
2. Raportul aer-combustibil reglat automat (aπ f) Când temperatura de pornire a automobilului crește sau când modul și viteza de condus se schimbă, debitul gazelor de eșapament și compoziția gazelor de eșapament se modifică, ceea ce face ca condițiile de funcționare ale catalizatorului de purificare a gazelor de eșapament ale automobilului să se modifice constant și să afecteze performanța sa catalitică. Este necesar să se ajusteze raportul π combustibil al aerului la raportul stoichiometric de 1415~1416, astfel încât catalizatorul să își poată îndeplini pe deplin funcția de purificare. CeO2 este un oxid cu valență variabilă (Ce4 +ΠCe3+), care are proprietățile semiconductorului de tip N și are o capacitate excelentă de stocare și eliberare a oxigenului. Când raportul Aπ F se modifică, CeO2 poate juca un rol excelent în reglarea dinamică a raportului aer-combustibil. Adică, O2 este eliberat atunci când combustibilul este în exces pentru a ajuta la oxidarea CO și a hidrocarburilor; În cazul excesului de aer, CeO2-x joacă un rol reducător și reacționează cu NOx pentru a elimina NOx din gazele de eșapament pentru a obține CeO2.
3. Efectul cocatalizatorului Când amestecul de aπ f este în raport stoichiometric, pe lângă reacția de oxidare a H2, CO, HC și reacția de reducere a NOx, CeO2, utilizat ca și cocatalizator, poate accelera și migrarea gazului de apă și reacția de reformare cu abur și poate reduce conținutul de CO și HC. La2O3 poate îmbunătăți rata de conversie în reacția de migrare a gazului de apă și reacția de reformare cu abur a hidrocarburilor. Hidrogenul generat este benefic pentru reducerea NOx. Adăugând La2O3 la Pd/CeO2-γ-Al2O3 pentru descompunerea metanolului, s-a constatat că adăugarea de La2O3 a inhibat formarea produsului secundar dimetil eter și a îmbunătățit activitatea catalitică a catalizatorului. Când conținutul de La2O3 este de 10%, catalizatorul are o activitate bună, iar conversia metanolului atinge maximul (aproximativ 91,4%). Acest lucru arată că La₂O₃ are o dispersie bună pe purtătorul γ-Al₂O₃. În plus, a promovat dispersia CeO₃ pe purtătorul γ₂Al₂O₃ și reducerea oxigenului în vrac, a îmbunătățit și mai mult dispersia Pd și a sporit și mai mult interacțiunea dintre Pd și CeO₃, sporind astfel activitatea catalitică a catalizatorului pentru descompunerea metanolului.
Conform caracteristicilor actuale ale protecției mediului și noilor procese de utilizare a energiei, China ar trebui să dezvolte materiale catalitice din pământuri rare de înaltă performanță, cu drepturi de proprietate intelectuală independente, să realizeze o utilizare eficientă a resurselor de pământuri rare, să promoveze inovația tehnologică în domeniul materialelor catalitice din pământuri rare și să realizeze o dezvoltare rapidă a clusterelor industriale de înaltă tehnologie conexe, cum ar fi pământurile rare, mediul și energia nouă.
În prezent, produsele furnizate de companie includ nano-zirconiu, nano-dioxid de titan, nano-alumină, nano-hidroxid de aluminiu, nano-oxid de zinc, nano-oxid de siliciu, nano-oxid de magneziu, nano-hidroxid de magneziu, nano-oxid de cupru, nano-oxid de ytriu, nano-oxid de ceriu, nano-oxid de lantan, nano-trioxid de tungsten, nano-oxid feroferic, nano-agent antibacterian și grafen. Calitatea produsului este stabilă și a fost achiziționat în loturi de către întreprinderi multinaționale.
Tel: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Data publicării: 04 iulie 2022