Som vi alle ved, består sjældne jordarter i Kina hovedsageligt af lette sjældne jordarters komponenter, hvoraf lanthan og cerium tegner sig for mere end 60%. Med udbredelsen af permanente magnetmaterialer til sjældne jordarter, luminescerende materialer til sjældne jordarter, poleringspulver til sjældne jordarter og sjældne jordarter i den metallurgiske industri i Kina år for år, stiger efterspørgslen efter mellemtunge og tunge sjældne jordarter på hjemmemarkedet også hurtigt. Dette har forårsaget en stor efterslæbning af store mængder lette sjældne jordarter såsom Ce, La og Pr, hvilket fører til en alvorlig ubalance mellem udnyttelsen og anvendelsen af sjældne jordarters ressourcer i Kina. Det har vist sig, at lette sjældne jordarters elementer udviser god katalytisk ydeevne og effektivitet i den kemiske reaktionsproces på grund af deres unikke 4f elektronskalstruktur. Derfor er brugen af lette sjældne jordarter som katalytisk materiale en god måde at opnå omfattende udnyttelse af sjældne jordarters ressourcer. Katalysator er en type stof, der kan accelerere kemisk reaktion og ikke forbruges før og efter reaktionen. En styrkelse af grundforskningen inden for katalyse af sjældne jordarter kan ikke kun forbedre produktionseffektiviteten, men også spare ressourcer og energi og reducere miljøforurening, hvilket er i overensstemmelse med den strategiske retning for bæredygtig udvikling.
Hvorfor har sjældne jordarter katalytisk aktivitet?
Sjældne jordarter har en særlig ydre elektronisk struktur (4f), der fungerer som det centrale atom i komplekset og har forskellige koordinationsnumre fra 6 til 12. Variabiliteten af koordinationstallet for sjældne jordarter bestemmer, at de har "restvalens". Fordi 4f har syv backup-valenselektronorbitaler med bindingsevne, spiller den en rolle som "kemisk backupbinding" eller "restvalens". Denne evne er nødvendig for en formel katalysator. Derfor har sjældne jordarter ikke kun katalytisk aktivitet, men kan også bruges som additiver eller cokatalysatorer for at forbedre katalysatorernes katalytiske ydeevne, især anti-ældningsevnen og anti-forgiftningsevnen.
I øjeblikket er rollen af nano-ceriumoxid og nano-lantanoxid i behandlingen af biludstødning blevet et nyt fokus.
Skadelige komponenter i biludstødning omfatter hovedsageligt CO, HC og NOx. De sjældne jordarter, der anvendes i katalysatoren til rensning af sjældne jordarter til biludstødning, er hovedsageligt en blanding af ceriumoxid, praseodymoxid og lanthanoxid. Katalysatoren til rensning af sjældne jordarter til biludstødning er sammensat af komplekse oxider af sjældne jordarter og kobolt, mangan og bly. Det er en slags ternær katalysator med perovskit-, spinel-type og -struktur, hvor ceriumoxid er nøglekomponenten. På grund af ceriumoxidets redoxegenskaber kan komponenterne i udstødningsgassen kontrolleres effektivt.
Udstødningsrensningskatalysatoren til biler består hovedsageligt af en keramisk (eller metal) bærer med bikagestruktur og en overfladeaktiveret belægning. Den aktiverede belægning består af γ-Al2O3 med stort areal, en passende mængde oxid til stabilisering af overfladearealet og katalytisk aktivt metal dispergeret i belægningen. For at reducere forbruget af dyrt pt og RH, øge forbruget af billigere Pd og reducere omkostningerne ved katalysatoren. For ikke at reducere ydeevnen af udstødningsrensningskatalysatoren til biler tilsættes en vis mængde CeO2 og La2O3 almindeligvis til aktiveringsbelægningen på den almindeligt anvendte ternære Pt-Pd-Rh-katalysator for at danne en ternær katalysator af sjældne jordarters ædelmetaller med fremragende katalytisk effekt. La2O3(UG-LaO1) og CeO2 blev brugt som promotorer til at forbedre ydeevnen af ædelmetalkatalysatorer på γ-Al2O3-bårne katalysatorer. Ifølge forskning er den primære mekanisme for La2O3 i ædelmetalkatalysatorer som følger:
1. Forbedr den katalytiske aktivitet af den aktive belægning ved at tilsætte CeO2 for at holde ædelmetalpartiklerne dispergeret i den aktive belægning og dermed undgå reduktion af katalytiske gitterpunkter og skade på aktiviteten forårsaget af sintring. Tilsætning af CeO2(UG-CeO1) til Pt/γ-Al2O3 kan dispergere på γ-Al2O3 i et enkelt lag (den maksimale mængde enkeltlagsdispersion er 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), hvilket ændrer overfladeegenskaberne af γ-Al2O3 og forbedrer dispersionsgraden af Pt. Når CeO2-indholdet er lig med eller tæt på dispersionstærsklen, når dispersionsgraden af Pt det højeste. Dispersionstærsklen for CeO2 er den bedste dosis af CeO2. I oxidationsatmosfære over 600 ℃ mister Rh sin aktivering på grund af dannelsen af en fast opløsning mellem Rh2O3 og Al2O3. Tilstedeværelsen af CeO2 vil svække reaktionen mellem Rh og Al2O3 og opretholde aktiveringen af Rh. La₂O₃(UG-LaO₂) kan også forhindre væksten af ultrafine Pt-partikler. Ved at tilsætte CeO₂ og La₂O₃(UG-LaO₂) til Pd/γ₂al₂o₃ blev det konstateret, at tilsætningen af CeO₂ fremmede dispersionen af Pd på bæreren og producerede en synergistisk reduktion. Den høje dispersion af Pd og dets interaktion med CeO₂ på Pd/γ₂Al₂O₃ er nøglen til katalysatorens høje aktivitet.
2. Automatisk justeret luft-brændstofforhold (aπ f) Når bilens starttemperatur stiger, eller når køretilstand og hastighed ændres, ændres udstødningsstrømmen og udstødningsgassammensætningen, hvilket konstant ændrer arbejdsforholdene for bilens udstødningsgasrensningskatalysator og påvirker dens katalytiske ydeevne. Det er nødvendigt at justere luftens π-brændstofforhold til det støkiometriske forhold på 1415~1416, så katalysatoren kan udfolde sin rensningsfunktion fuldt ud. CeO2 er et variabelt valensoxid (Ce4 + ΠCe3+), som har egenskaberne af en N-type halvleder og har en fremragende iltlagrings- og frigivelseskapacitet. Når Aπ F-forholdet ændres, kan CeO2 spille en fremragende rolle i dynamisk justering af luft-brændstofforholdet. Det vil sige, at O2 frigives, når der er et overskud af brændstof, for at hjælpe CO og kulbrinter med at oxidere. I tilfælde af overskud af luft spiller CeO2-x en reducerende rolle og reagerer med NOx for at fjerne NOx fra udstødningsgassen og opnå CeO2.
3. Effekt af cokatalysator Når blandingen af aπ f er i det støkiometriske forhold, kan CeO2 som cokatalysator, udover oxidationsreaktionen af H2, CO, HC og reduktionsreaktionen af NOx, også accelerere vandgasmigrationen og dampreformeringsreaktionen og reducere indholdet af CO og HC. La2O3 kan forbedre omdannelseshastigheden i vandgasmigrationsreaktionen og kulbrintedampreformeringsreaktionen. Den genererede hydrogen er gavnlig for NOx-reduktion. Ved at tilsætte La2O3 til Pd/CeO2-γ-Al2O3 til metanolnedbrydning blev det konstateret, at tilsætningen af La2O3 hæmmede dannelsen af biproduktet dimethylether og forbedrede katalysatorens katalytiske aktivitet. Når indholdet af La2O3 er 10%, har katalysatoren god aktivitet, og metanolomdannelsen når sit maksimum (ca. 91,4%). Dette viser, at La₂O₃ har god dispersion på γ-Al₂O₃-bærer. Derudover fremmede det dispersionen af CeO₂ på γ₂Al₂O₃-bærer og reduktionen af ilt i bulk, forbedrede yderligere dispersionen af Pd og forstærkede yderligere interaktionen mellem Pd og CeO₂, hvorved katalysatorens katalytiske aktivitet til metanolnedbrydning forbedredes.
I henhold til de nuværende miljøbeskyttelses- og nye energiudnyttelsesprocesser bør Kina udvikle højtydende katalytiske materialer med sjældne jordarter med uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder, opnå effektiv udnyttelse af sjældne jordartsressourcer, fremme teknologisk innovation inden for katalytiske materialer med sjældne jordarter og realisere springfremad i udviklingen af relaterede højteknologiske industrielle klynger såsom sjældne jordarter, miljø og ny energi.
I øjeblikket omfatter virksomhedens produkter nano-zirconiumoxid, nano-titaniumoxid, nano-aluminiumoxid, nano-aluminiumhydroxid, nano-zinkoxid, nano-siliciumoxid, nano-magnesiumoxid, nano-magnesiumhydroxid, nano-kobberoxid, nano-ytttriumoxid, nano-ceriumoxid, nano-lantanoxid, nano-wolframtrioxid, nano-ferroferrioxid, nano-antibakterielt middel og grafen. Produktkvaliteten er stabil, og det er blevet købt i partier af multinationale virksomheder.
Tlf.: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Opslagstidspunkt: 4. juli 2022