Som vi alle vet, består sjeldne jordartsmineraler i Kina hovedsakelig av lette sjeldne jordartskomponenter, hvorav lantan og cerium står for mer enn 60 %. Med utvidelsen av permanentmagnetmaterialer for sjeldne jordarter, selvlysende materialer for sjeldne jordarter, poleringspulver for sjeldne jordarter og sjeldne jordarter i metallurgisk industri i Kina år for år, øker også etterspørselen etter middels og tunge sjeldne jordarter i det innenlandske markedet raskt. Dette har ført til en stor etterslep av lette sjeldne jordarter med høy forekomst, som Ce, La og Pr, noe som fører til en alvorlig ubalanse mellom utnyttelse og anvendelse av sjeldne jordartsressurser i Kina. Det er funnet at lette sjeldne jordartselementer viser god katalytisk ytelse og effektivitet i den kjemiske reaksjonsprosessen på grunn av deres unike 4f-elektronskallstruktur. Derfor er bruk av lette sjeldne jordarter som katalytisk materiale en god måte å utnytte sjeldne jordartsressurser på. Katalysator er et stoff som kan akselerere kjemisk reaksjon og ikke forbrukes før og etter reaksjon. Å styrke grunnforskningen på katalyse av sjeldne jordarter kan ikke bare forbedre produksjonseffektiviteten, men også spare ressurser og energi og redusere miljøforurensning, noe som er i tråd med den strategiske retningen for bærekraftig utvikling.
Hvorfor har sjeldne jordartsmetaller katalytisk aktivitet?
Sjeldne jordartsmetaller har en spesiell ytre elektronisk struktur (4f), som fungerer som det sentrale atomet i komplekset og har forskjellige koordinasjonstall fra 6 til 12. Variasjonen i koordinasjonstallet til sjeldne jordartsmetaller bestemmer at de har "restvalens". Fordi 4f har syv reservevalenselektronorbitaler med bindingsevne, spiller den en rolle som "kjemisk reservebinding" eller "restvalens". Denne evnen er nødvendig for en formell katalysator. Derfor har sjeldne jordartsmetaller ikke bare katalytisk aktivitet, men kan også brukes som tilsetningsstoffer eller kokatalysatorer for å forbedre den katalytiske ytelsen til katalysatorer, spesielt antialdringsevnen og antiforgiftningsevnen.
For tiden har rollen til nano-ceriumoksid og nano-lantanoksid i behandlingen av bileksos blitt et nytt fokus.
Skadelige komponenter i bileksos inkluderer hovedsakelig CO, HC og NOx. De sjeldne jordartene som brukes i katalysatoren for rensing av bileksos er hovedsakelig en blanding av ceriumoksid, praseodymoksid og lantanoksid. Katalysatoren for rensing av bileksos er sammensatt av komplekse oksider av sjeldne jordartarter og kobolt, mangan og bly. Det er en slags ternær katalysator med perovskitt-, spinell-type og -struktur, der ceriumoksid er nøkkelkomponenten. På grunn av redoksegenskapene til ceriumoksid kan komponentene i eksosgassen kontrolleres effektivt.
Bileksosrensekatalysator består hovedsakelig av en bikakebasert keramisk (eller metallisk) bærer og et overflateaktivert belegg. Det aktiverte belegget består av γ-Al2O3 med stort areal, en passende mengde oksid for å stabilisere overflatearealet og katalytisk aktivt metall dispergert i belegget. For å redusere forbruket av dyrt pt og RH, øke forbruket av billigere Pd og redusere kostnadene for katalysatoren. Forutsatt at ytelsen til bileksosrensekatalysatoren ikke reduseres, tilsettes vanligvis en viss mengde CeO2 og La2O3 i aktiveringsbelegget til den vanlige Pt-Pd-Rh ternære katalysatoren for å danne en ternær katalysator av sjeldne jordarter med edelmetaller med utmerket katalytisk effekt. La2O3(UG-LaO1) og CeO2 ble brukt som promotorer for å forbedre ytelsen til γ-Al2O3-bærere av edelmetaller. Ifølge forskning er hovedmekanismen for La2O3 i edelmetallkatalysatorer som følger:
1. Forbedre den katalytiske aktiviteten til det aktive belegget ved å tilsette CeO2 for å holde edelmetallpartiklene dispergert i det aktive belegget, for å unngå reduksjon av katalytiske gitterpunkter og skade på aktiviteten forårsaket av sintring. Tilsetning av CeO2(UG-CeO1) til Pt/γ-Al2O3 kan dispergere på γ-Al2O3 i et enkelt lag (maksimal mengde enkeltlagsdispersjon er 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), noe som endrer overflateegenskapene til γ-Al2O3 og forbedrer dispersjonsgraden til Pt. Når CeO2-innholdet er lik eller nær dispersjonsterskelen, når dispersjonsgraden til Pt det høyeste. Dispersjonsterskelen til CeO2 er den beste doseringen av CeO2. I oksidasjonsatmosfære over 600 ℃ mister Rh sin aktivering på grunn av dannelsen av en fast løsning mellom Rh2O3 og Al2O3. Tilstedeværelsen av CeO2 vil svekke reaksjonen mellom Rh og Al2O3 og opprettholde aktiveringen av Rh. La₂O₃(UG-LaO₂) kan også forhindre veksten av ultrafine Pt-partikler. Ved å tilsette CeO₂ og La₂O₃(UG-LaO₂) til Pd/γ₂al₂o₃, ble det funnet at tilsetningen av CeO₂ fremmet dispersjonen av Pd på bæreren og ga en synergistisk reduksjon. Den høye dispersjonen av Pd og dens interaksjon med CeO₂ på Pd/γ₂Al₂O₃ er nøkkelen til katalysatorens høye aktivitet.
2. Automatisk justert luft-drivstoff-forhold (aπ f) Når bilens starttemperatur stiger, eller når kjøremodus og hastighet endres, endres eksosstrømmen og eksosgassammensetningen, noe som fører til at arbeidsforholdene til bilens eksosgassrensingskatalysator stadig endres og påvirker dens katalytiske ytelse. Det er nødvendig å justere π-drivstoffforholdet for luft til det støkiometriske forholdet 1415~1416, slik at katalysatoren kan gi full spille på sin rensefunksjon. CeO2 er et variabelt valensoksid (Ce4 + ΠCe3+), som har egenskapene til N-type halvleder, og har utmerket oksygenlagring og -frigjøringskapasitet. Når Aπ F-forholdet endres, kan CeO2 spille en utmerket rolle i dynamisk justering av luft-drivstoff-forholdet. Det vil si at O2 frigjøres når drivstoffet er overskuddsvis for å hjelpe CO og hydrokarboner med å oksidere. Ved overskuddsluft spiller CeO2-x en reduserende rolle og reagerer med NOx for å fjerne NOx fra eksosgassen for å oppnå CeO2.
3. Effekt av kokatalysator Når blandingen av aπ f er i støkiometrisk forhold, kan CeO2 som kokatalysator, i tillegg til oksidasjonsreaksjonen av H2, CO, HC og reduksjonsreaksjonen av NOx, også akselerere vanngassmigrasjonen og dampreformeringsreaksjonen og redusere innholdet av CO og HC. La2O3 kan forbedre konverteringshastigheten i vanngassmigrasjonsreaksjonen og hydrokarbondampreformeringsreaksjonen. Det genererte hydrogenet er gunstig for NOx-reduksjon. Ved å tilsette La2O3 til Pd/CeO2-γ-Al2O3 for metanoldekomponering, ble det funnet at tilsetning av La2O3 hemmet dannelsen av biproduktet dimetyleter og forbedret katalysatorens katalytiske aktivitet. Når La2O3-innholdet er 10 %, har katalysatoren god aktivitet, og metanolomdanningen når maksimum (ca. 91,4 %). Dette viser at La₂O₃ har god dispersjon på γ-Al₂O₃-bærer. Videre fremmet det dispersjonen av CeO₂ på γ₂Al₂O₃-bærer og reduksjonen av oksygen i bulk, forbedret dispersjonen av Pd ytterligere og forsterket interaksjonen mellom Pd og CeO₂, og forbedret dermed den katalytiske aktiviteten til katalysatoren for metanolnedbrytning.
I henhold til egenskapene til dagens miljøvern og nye energiutnyttelsesprosesser, bør Kina utvikle høypresterende katalytiske materialer av sjeldne jordarter med uavhengige immaterielle rettigheter, oppnå effektiv utnyttelse av sjeldne jordartsressurser, fremme teknologisk innovasjon av katalytiske materialer av sjeldne jordarter og realisere sprangsveisutvikling av relaterte høyteknologiske industriklynger som sjeldne jordarter, miljø og ny energi.
For tiden inkluderer produktene som leveres av selskapet nano-zirkoniumoksid, nanotitania, nano-aluminiumoksid, nano-aluminiumhydroksid, nano-sinkoksid, nano-silisiumoksid, nano-magnesiumoksid, nano-magnesiumhydroksid, nano-kobberoksid, nano-ytttriumoksid, nano-ceriumoksid, nano-lantanoksid, nano-wolframtrioksid, nano-ferroferrioksid, nano-antibakteriell middel og grafen. Produktkvaliteten er stabil, og det har blitt kjøpt inn i partier av multinasjonale selskaper.
Tlf: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Publisert: 04.07.2022