Kao što svi znamo, minerali rijetkih zemalja u Kini uglavnom se sastoje od lakih komponenti rijetkih zemalja, od kojih lantan i cerijum čine više od 60%. S ekspanzijom materijala od permanentnih magneta od rijetkih zemalja, luminiscentnih materijala od rijetkih zemalja, praškova za poliranje rijetkih zemalja i rijetkih zemalja u metalurškoj industriji u Kini iz godine u godinu, potražnja za srednjim i teškim rijetkim zemljama na domaćem tržištu također brzo raste. To je uzrokovalo veliko zaostajanje u visokorasprostranjenim lakim rijetkim zemljama poput Ce, La i Pr, što dovodi do ozbiljne neravnoteže između eksploatacije i primjene resursa rijetkih zemalja u Kini. Utvrđeno je da elementi lakih rijetkih zemalja pokazuju dobre katalitičke performanse i efikasnost u procesu hemijske reakcije zbog svoje jedinstvene 4f strukture elektronske ljuske. Stoga je korištenje lakih rijetkih zemalja kao katalitičkog materijala dobar način za sveobuhvatno korištenje resursa rijetkih zemalja. Katalizator je vrsta supstance koja može ubrzati hemijsku reakciju i ne troši se prije i poslije reakcije. Jačanje osnovnih istraživanja katalize rijetkih zemalja ne samo da može poboljšati efikasnost proizvodnje, već i uštedjeti resurse i energiju i smanjiti zagađenje okoliša, što je u skladu sa strateškim smjerom održivog razvoja.
Zašto rijetkozemni elementi imaju katalitičku aktivnost?
Rijetkozemni elementi imaju posebnu vanjsku elektronsku strukturu (4f), koja djeluje kao centralni atom kompleksa i ima različite koordinacijske brojeve u rasponu od 6 do 12. Varijabilnost koordinacijskog broja rijetkozemnih elemenata određuje da imaju "rezidualnu valenciju". Budući da 4f ima sedam rezervnih valentnih elektronskih orbitala sa sposobnošću vezivanja, on igra ulogu "rezervne hemijske veze" ili "rezidualne valencije". Ova sposobnost je neophodna za formalni katalizator. Stoga, rijetkozemni elementi ne samo da imaju katalitičku aktivnost, već se mogu koristiti i kao aditivi ili kokatalizatori za poboljšanje katalitičkih performansi katalizatora, posebno sposobnosti protiv starenja i sposobnosti protiv trovanja.
Trenutno je uloga nano cerijum oksida i nano lantan oksida u tretmanu automobilskih izduvnih gasova postala novi fokus.
Štetne komponente u izduvnim gasovima automobila uglavnom uključuju CO, HC i NOx. Rijetke zemlje koje se koriste u katalizatoru za prečišćavanje izduvnih gasova automobila uglavnom su mješavina cerijum oksida, prazeodimijum oksida i lantan oksida. Katalizator za prečišćavanje izduvnih gasova automobila sastoji se od kompleksnih oksida rijetkih zemalja i kobalta, mangana i olova. To je vrsta ternarnog katalizatora sa perovskitnom, spinelnom vrstom i strukturom, u kojoj je cerijum oksid ključna komponenta. Zbog redoks karakteristika cerijum oksida, komponente izduvnih gasova mogu se efikasno kontrolisati.
Katalizator za prečišćavanje automobilskih izduvnih gasova uglavnom se sastoji od keramičkog (ili metalnog) nosača u obliku saća i površinski aktiviranog premaza. Aktivirani premaz se sastoji od γ-Al2O3 velike površine, odgovarajuće količine oksida za stabilizaciju površine i katalitički aktivnog metala dispergovanog u premazu. Kako bi se smanjila potrošnja skupog pt i RH, povećala potrošnja jeftinijeg Pd i smanjili troškovi katalizatora, pod pretpostavkom da se ne smanjuju performanse katalizatora za prečišćavanje automobilskih izduvnih gasova, određena količina CeO2 i La2O3 se obično dodaje u aktivacijski premaz uobičajeno korištenog ternarnog katalizatora Pt-Pd-Rh kako bi se formirao ternarni katalizator od rijetkih zemalja i plemenitih metala sa odličnim katalitičkim učinkom. La2O3 (UG-LaO1) i CeO2 korišteni su kao promotori za poboljšanje performansi katalizatora od plemenitih metala na nosaču γ-Al2O3. Prema istraživanju, glavni mehanizam djelovanja La2O3 u katalizatorima od plemenitih metala je sljedeći:
1. poboljšati katalitičku aktivnost aktivnog premaza dodavanjem CeO2 kako bi se čestice plemenitih metala održale dispergiranim u aktivnom premazu, te kako bi se izbjeglo smanjenje katalitičkih tačaka rešetke i oštećenje aktivnosti uzrokovano sinterovanjem. Dodavanje CeO2(UG-CeO1) u Pt/γ-Al2O3 može dispergovati na γ-Al2O3 u jednom sloju (maksimalna količina disperzije u jednom sloju je 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), što mijenja površinska svojstva γ-Al2O3 i poboljšava stepen disperzije Pt. Kada je sadržaj CeO2 jednak ili blizu praga disperzije, stepen disperzije Pt dostiže najviši nivo. Prag disperzije CeO2 je najbolja doza CeO2. U oksidacionoj atmosferi iznad 600℃, Rh gubi svoju aktivaciju zbog formiranja čvrstog rastvora između Rh2O3 i Al2O3. Prisustvo CeO2 će oslabiti reakciju između Rh i Al2O3 i zadržati aktivaciju Rh. La2O3(UG-LaO1) također može spriječiti rast ultrafinih čestica Pt. Dodavanjem CeO2 i La2O3(UG-LaO1) u Pd/γ2al2o3, utvrđeno je da dodatak CeO2 potiče disperziju Pd na nosaču i dovodi do sinergijskog smanjenja. Visoka disperzija Pd i njegova interakcija sa CeO2 na Pd/γ2Al2O3 su ključ visoke aktivnosti katalizatora.
2. Automatski podešen odnos zraka i goriva (aπ f) Kada se početna temperatura automobila poveća ili kada se promijeni način vožnje i brzina, mijenja se protok ispušnih plinova i sastav ispušnih plinova, što stalno mijenja radne uvjete katalizatora za prečišćavanje ispušnih plinova automobila i utječe na njegove katalitičke performanse. Potrebno je prilagoditi π odnos goriva i zraka stehiometrijskim omjerima od 1415~1416, kako bi katalizator mogao u potpunosti ostvariti svoju funkciju prečišćavanja. CeO2 je oksid promjenjive valencije (Ce4 + ΠCe3+), koji ima svojstva poluvodiča N-tipa i odličan kapacitet skladištenja i oslobađanja kisika. Kada se promijeni odnos A π F, CeO2 može igrati odličnu ulogu u dinamičkom podešavanju odnosa zraka i goriva. To jest, O2 se oslobađa kada je gorivo višak kako bi pomogao oksidaciji CO i ugljikovodika; U slučaju viška zraka, CeO2-x igra redukcijsku ulogu i reagira s NOx kako bi uklonio NOx iz ispušnih plinova i dobio CeO2.
3. Učinak kokatalizatora Kada je smjesa aπ f u stehiometrijskom omjeru, pored reakcije oksidacije H2, CO, HC i reakcije redukcije NOx, CeO2 kao kokatalizator može također ubrzati migraciju vodenog plina i reakciju reformiranja parom te smanjiti sadržaj CO i HC. La2O3 može poboljšati stopu konverzije u reakciji migracije vodenog plina i reakciji reformiranja parom ugljikovodika. Generirani vodik je koristan za redukciju NOx. Dodavanjem La2O3 u Pd/CeO2-γ-Al2O3 za razgradnju metanola, utvrđeno je da dodatak La2O3 inhibira stvaranje nusprodukta dimetil etera i poboljšava katalitičku aktivnost katalizatora. Kada je sadržaj La2O3 10%, katalizator ima dobru aktivnost i konverzija metanola dostiže maksimum (oko 91,4%). Ovo pokazuje da La2O3 ima dobru disperziju na γ-Al2O3 nosaču. Nadalje, promovira disperziju CeO2 na γ2Al2O3 nosaču i smanjenje količine kisika u masi, dodatno poboljšava disperziju Pd i dodatno pojačava interakciju između Pd i CeO2, čime se poboljšava katalitička aktivnost katalizatora za razgradnju metanola.
U skladu s karakteristikama trenutne zaštite okoliša i procesa korištenja novih energija, Kina bi trebala razviti visokoučinkovite katalitičke materijale rijetkih zemalja s nezavisnim pravima intelektualnog vlasništva, postići efikasno korištenje resursa rijetkih zemalja, promovirati tehnološke inovacije katalitičkih materijala rijetkih zemalja i ostvariti brz razvoj srodnih visokotehnoloških industrijskih klastera kao što su rijetke zemlje, okoliš i nova energija.
Trenutno, proizvodi koje kompanija isporučuje uključuju nano cirkonijum, nano titanijum, nano aluminijum oksid, nano aluminijum hidroksid, nano cink oksid, nano silicijum oksid, nano magnezijum oksid, nano magnezijum hidroksid, nano bakar oksid, nano itrijum oksid, nano cerijum oksid, nano lantan oksid, nano volfram trioksid, nano feroferi oksid, nano antibakterijsko sredstvo i grafen. Kvalitet proizvoda je stabilan, a multinacionalna preduzeća ga kupuju u serijama.
Tel: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Vrijeme objave: 04.07.2022.