Kao što svi znamo, minerali rijetkih zemalja u Kini uglavnom se sastoje od lakih komponenti rijetkih zemalja, od kojih lantan i cerij čine više od 60%. S širenjem materijala od trajnih magneta od rijetkih zemalja, luminiscentnih materijala od rijetkih zemalja, praška 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 iskorištavanja i primjene resursa rijetkih zemalja u Kini. Utvrđeno je da elementi lakih rijetkih zemalja pokazuju dobre katalitičke performanse i učinkovitost u procesu kemijske 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 tvari koja može ubrzati kemijsku reakciju i ne troši se prije i poslije reakcije. Jačanje temeljnih istraživanja katalize rijetkih zemalja ne samo da može poboljšati učinkovitost proizvodnje, već i uštedjeti resurse i energiju te smanjiti onečišćenje okoliša, što je u skladu sa strateškim smjerom održivog razvoja.
Zašto rijetkozemni elementi imaju katalitičku aktivnost?
Rijetkozemni elementi imaju posebnu vanjsku elektroničku strukturu (4f), koja djeluje kao središnji 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, igra ulogu „rezervne kemijske 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 cerijevog oksida i nano lantanovog oksida u obradi ispušnih plinova automobila postala novi fokus.
Štetni sastojci u ispušnim plinovima automobila uglavnom uključuju CO, HC i NOx. Rijetkozemni metal koji se koristi u katalizatoru za pročišćavanje ispušnih plinova automobila uglavnom je mješavina cerijevog oksida, prazeodimijevog oksida i lantanskog oksida. Katalizator za pročišćavanje ispušnih plinova automobila sastoji se od složenih oksida rijetkih zemalja i kobalta, mangana i olova. To je vrsta ternarnog katalizatora s perovskitnom, spinelnom vrstom i strukturom, u kojem je cerijev oksid ključna komponenta. Zbog redoks karakteristika cerijevog oksida, komponente ispušnih plinova mogu se učinkovito kontrolirati.
Katalizator za pročišćavanje ispušnih plinova automobila uglavnom se sastoji od keramičkog (ili metalnog) nosača u obliku saća i površinski aktiviranog premaza. Aktivirani premaz sastoji se od γ-Al2O3 velike površine, odgovarajuće količine oksida za stabilizaciju površine i katalitički aktivnog metala dispergiranog 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 pročišćavanje ispušnih plinova automobila, određena količina CeO2 i La2O3 obično se dodaje u aktivacijski premaz uobičajeno korištenog ternarnog katalizatora Pt-Pd-Rh kako bi se formirao ternarni katalizator od rijetkih zemalja i plemenitih metala s izvrsnim 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 dispergiranima u aktivnom premazu, čime se izbjegava smanjenje katalitičkih točaka rešetke i oštećenje aktivnosti uzrokovano sinteriranjem. Dodavanje CeO2(UG-CeO1) u Pt/γ-Al2O3 može dispergirati 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 stupanj disperzije Pt. Kada je sadržaj CeO2 jednak ili blizu praga disperzije, stupanj disperzije Pt doseže najviši nivo. Prag disperzije CeO2 je najbolja doza CeO2. U oksidacijskoj atmosferi iznad 600 ℃, Rh gubi svoju aktivaciju zbog stvaranja čvrste otopine između Rh2O3 i Al2O3. Prisutnost CeO2 oslabit će reakciju između Rh i Al2O3 i zadržati aktivaciju Rh. La2O3(UG-La01) također može spriječiti rast ultrafinih čestica Pt. Dodavanjem CeO2 i La2O3(UG-La01) u Pd/γ2al2o3, utvrđeno je da dodatak CeO2 potiče disperziju Pd na nosaču i dovodi do sinergijskog smanjenja. Visoka disperzija Pd i njegova interakcija s CeO2 na Pd/γ2Al2O3 ključ su visoke aktivnosti katalizatora.
2. Automatski prilagođeni omjer 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 pročišćavanje ispušnih plinova automobila i utječe na njegove katalitičke performanse. Potrebno je prilagoditi π omjer goriva i zraka stehiometrijskim omjerima od 1415~1416 kako bi katalizator mogao u potpunosti ostvariti svoju funkciju pročišćavanja. CeO2 je oksid s promjenjivom valencijom (Ce4 + ΠCe3+), koji ima svojstva poluvodiča N-tipa i izvrstan kapacitet skladištenja i oslobađanja kisika. Kada se promijeni omjer A π F, CeO2 može igrati izvrsnu ulogu u dinamičkom podešavanju omjera zraka i goriva. To jest, O2 se oslobađa kada je goriva 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, osim oksidacijske reakcije H2, CO, HC i redukcijske reakcije NOx, CeO2 kao kokatalizator također može 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 doseže maksimum (oko 91,4%). To pokazuje da La2O3 ima dobru disperziju na nosaču γ-Al2O3. Nadalje, potaknuo je disperziju CeO2 na nosaču γ2Al2O3 i smanjenje količine kisika, dodatno poboljšao disperziju Pd i dodatno pojačao interakciju između Pd i CeO2, čime se poboljšala katalitička aktivnost katalizatora za razgradnju metanola.
Sukladno karakteristikama trenutne zaštite okoliša i novog procesa korištenja energije, Kina bi trebala razviti visokoučinkovite katalitičke materijale rijetkih zemalja s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva, postići učinkovito korištenje resursa rijetkih zemalja, promovirati tehnološke inovacije katalitičkih materijala rijetkih zemalja i ostvariti brz razvoj srodnih visokotehnoloških industrijskih klastera poput rijetkih zemalja, okoliša i novih energija.
Trenutno, proizvodi koje tvrtka isporučuje uključuju nano cirkonij, nano titanij, nano aluminijev oksid, nano aluminijev hidroksid, nano cinkov oksid, nano silicijev oksid, nano magnezijev oksid, nano magnezijev hidroksid, nano bakrov oksid, nano itrijev oksid, nano cerijev oksid, nano lantanov oksid, nano volframov trioksid, nano feroželjezov oksid, nano antibakterijsko sredstvo i grafen. Kvaliteta proizvoda je stabilna, a multinacionalna poduzeća ga kupuju u serijama.
Tel: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Vrijeme objave: 04.07.2022.