Mint mindannyian tudjuk, a kínai ritkaföldfém-ásványok főként könnyű ritkaföldfém-összetevőkből állnak, amelyekből a lantán és a cérium több mint 60%-ot tesz ki. A ritkaföldfém állandó mágneses anyagok, ritkaföldfém lumineszcens anyagok, ritkaföldfém polírozó porok és ritkaföldfémek kínai kohászati iparban való évről évre történő térnyerésével a közepes és nehéz ritkaföldfémek iránti kereslet a hazai piacon is gyorsan növekszik. Ez nagy mennyiségű könnyű ritkaföldfém, például Ce, La és Pr felhalmozódását okozta, ami komoly egyensúlyhiányhoz vezet a ritkaföldfém-erőforrások kiaknázása és alkalmazása között Kínában. Megállapították, hogy a könnyű ritkaföldfémek jó katalitikus teljesítményt és hatékonyságot mutatnak a kémiai reakciófolyamatban egyedi 4f elektronhéjszerkezetük miatt. Ezért a könnyű ritkaföldfém katalitikus anyagként való felhasználása jó módja a ritkaföldfém-erőforrások átfogó felhasználásának. A katalizátor olyan anyag, amely felgyorsíthatja a kémiai reakciót, és nem fogy el a reakció előtt és után. A ritkaföldfém-katalízis alapkutatásának erősítése nemcsak a termelési hatékonyságot javíthatja, hanem erőforrásokat és energiát is takaríthat meg, és csökkentheti a környezetszennyezést, ami összhangban van a fenntartható fejlődés stratégiai irányával.
Miért van katalitikus aktivitásuk a ritkaföldfémeknek?
A ritkaföldfémek speciális külső elektronszerkezettel (4f) rendelkeznek, amely a komplex központi atomjaként működik, és 6-tól 12-ig terjedő koordinációs számokkal rendelkezik. A ritkaföldfémek koordinációs számának változékonysága határozza meg, hogy „maradék vegyértékkel” rendelkeznek. Mivel a 4f hét tartalék vegyértékelektron-pályával rendelkezik kötési képességgel, „tartalék kémiai kötés” vagy „maradék vegyérték” szerepet játszik. Ez a képesség szükséges egy formális katalizátorhoz. Ezért a ritkaföldfémek nemcsak katalitikus aktivitással rendelkeznek, hanem adalékanyagként vagy kokatalizátorként is használhatók a katalizátorok katalitikus teljesítményének, különösen az öregedésgátló és a mérgezésgátló képesség javítására.
Jelenleg a nano-cérium-oxid és a nano-lantán-oxid szerepe az autók kipufogógázainak kezelésében új fókuszba került.
A gépjárművek kipufogógázában található káros összetevők főként a CO, a HC és az NOx. A ritkaföldfémű autók kipufogógáz-tisztító katalizátorában használt ritkaföldfém főként cérium-oxid, prazeodímium-oxid és lantán-oxid keveréke. A ritkaföldfémű autók kipufogógáz-tisztító katalizátora ritkaföldfémek és kobalt, mangán és ólom komplex oxidjaiból áll. Ez egyfajta háromkomponensű katalizátor, perovszkit, spinell típusú és szerkezetű, amelyben a cérium-oxid a kulcskomponens. A cérium-oxid redox tulajdonságainak köszönhetően a kipufogógáz összetevői hatékonyan szabályozhatók.
Az autó kipufogógáz-tisztító katalizátora főként méhsejt kerámia (vagy fém) hordozóból és felületaktivált bevonatból áll. Az aktivált bevonat nagy felületű γ-Al2O3-ból, megfelelő mennyiségű oxidból a felület stabilizálására és a bevonatban diszpergált katalitikusan aktív fémből áll. A drága pt és relatív pára felhasználásának csökkentése, az olcsóbb palládium felhasználásának növelése és a katalizátor költségének csökkentése érdekében a kipufogógáz-tisztító katalizátor teljesítményének csökkentése érdekében általában bizonyos mennyiségű CeO2-t és La2O3-at adnak az általánosan használt Pt-Pd-Rh háromkomponensű katalizátor aktiváló bevonatához, hogy kiváló katalitikus hatású ritkaföldfém háromkomponensű katalizátort képezzenek. A La2O3-at (UG-La01) és a CeO2-t promóterként használták a γ-Al2O3 hordozós nemesfém katalizátorok teljesítményének javítására. Kutatások szerint a CeO2, a La2O3 fő mechanizmusa a nemesfém katalizátorokban a következő:
1. Az aktív bevonat katalitikus aktivitásának javítása CeO2 hozzáadásával, hogy a nemesfém részecskék diszpergálva maradjanak az aktív bevonatban, elkerülve a katalitikus rácspontok csökkenését és a szinterezés okozta aktivitáskárosodást. A CeO2 (UG-Ce01) hozzáadása a Pt/γ-Al2O3-hoz egyetlen rétegben diszpergálható a γ-Al2O3-on (az egyrétegű diszperzió maximális mennyisége 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), ami megváltoztatja a γ-Al2O3 felületi tulajdonságait és javítja a Pt diszperziós fokát. Amikor a CeO2-tartalom megegyezik vagy közel van a diszperziós küszöbértékhez, a Pt diszperziós foka eléri a legmagasabbat. A CeO2 diszperziós küszöbértéke a CeO2 legjobb dózisa. 600℃ feletti oxidációs atmoszférában a Rh elveszíti aktivációját az Rh2O3 és az Al2O3 között szilárd oldat képződése miatt. A CeO2 jelenléte gyengíti a Rh és az Al2O3 közötti reakciót, és fenntartja a Rh aktivációját. Az La2O3(UG-La01) megakadályozhatja a Pt ultrafinom részecskék növekedését is. CeO2 és La2O3(UG-La01) hozzáadásával Pd/γ2al2o3-hoz azt tapasztalták, hogy a CeO2 hozzáadása elősegíti a Pd diszperzióját a hordozón, és szinergikus redukciót eredményez. A Pd magas diszperziója és kölcsönhatása a CeO2-vel a Pd/γ2Al2O3-on kulcsfontosságú a katalizátor nagy aktivitásához.
2. Automatikusan beállított levegő-üzemanyag arány (aπ f) Amikor az autó indítási hőmérséklete emelkedik, vagy amikor a vezetési mód és a sebesség változik, a kipufogógáz áramlási sebessége és a kipufogógáz összetétele megváltozik, ami miatt az autó kipufogógáz-tisztító katalizátorának működési körülményei folyamatosan változnak, és befolyásolja annak katalitikus teljesítményét. A levegő π üzemanyag-arányát 1415~1416 sztöchiometrikus arányra kell beállítani, hogy a katalizátor teljes mértékben betölthesse tisztító funkcióját. A CeO2 egy változó vegyértékű oxid (Ce4 +ΠCe3+), amely N-típusú félvezető tulajdonságokkal rendelkezik, és kiváló oxigéntároló és -leadó képességgel rendelkezik. Amikor az Aπ F arány megváltozik, a CeO2 kiváló szerepet játszhat a levegő-üzemanyag arány dinamikus beállításában. Vagyis O2 szabadul fel, amikor az üzemanyag feleslegben van, hogy segítse a CO és a szénhidrogének oxidációját; Levegőfelesleg esetén a CeO2-x redukáló szerepet játszik, és reakcióba lép a NOx-szal, hogy eltávolítsa a NOx-ot a kipufogógázból, és CeO2-t kapjon.
3. A kokatalizátor hatása Amikor az aπ f keverék sztöchiometrikus arányú, a H2, CO, HC oxidációs reakciója és az NOx redukciós reakciója mellett a CeO2, mint kokatalizátor, felgyorsíthatja a vízgáz migrációját és a gőzreformálási reakciót, valamint csökkentheti a CO és HC tartalmát. A La2O3 javíthatja a konverziós sebességet a vízgáz migrációs reakcióban és a szénhidrogén gőzreformálási reakcióban. A keletkező hidrogén előnyös a NOx redukciója szempontjából. A metanol bontásához La2O3-at adva a Pd/CeO2-γ-Al2O3-hoz azt tapasztalták, hogy a La2O3 hozzáadása gátolja a melléktermék dimetil-éter képződését és javítja a katalizátor katalitikus aktivitását. Amikor a La2O3-tartalom 10%, a katalizátor jó aktivitással rendelkezik, és a metanol konverziója eléri a maximumot (körülbelül 91,4%). Ez azt mutatja, hogy a La2O3 jól diszpergálódik a γ-Al2O3 hordozón. Továbbá elősegítette a CeO2 diszperzióját a γ2Al2O3 hordozón és a tömbi oxigén redukcióját, tovább javította a Pd diszperzióját, és tovább fokozta a Pd és a CeO2 közötti kölcsönhatást, ezáltal javítva a katalizátor katalitikus aktivitását a metanol lebontásában.
A jelenlegi környezetvédelem és az új energiafelhasználási folyamatok jellemzői szerint Kínának nagy teljesítményű, független szellemi tulajdonjogokkal rendelkező ritkaföldfém-katalizátorokat kell fejlesztenie, hatékonyan kell hasznosítania a ritkaföldfém-erőforrásokat, elő kell mozdítania a ritkaföldfém-katalizátorok technológiai innovációját, és ugrásszerűen kell fejlesztenie a kapcsolódó high-tech ipari klasztereket, mint például a ritkaföldfém, a környezetvédelem és az új energia.
A vállalat által jelenleg szállított termékek közé tartozik a nano-cirkónium-dioxid, nano-titán-dioxid, nano-alumínium-oxid, nano-alumínium-hidroxid, nano-cink-oxid, nano-szilícium-oxid, nano-magnézium-oxid, nano-magnézium-hidroxid, nano-réz-oxid, nano-ittrium-oxid, nano-cérium-oxid, nano-lantán-oxid, nano-volfrám-trioxid, nano-ferroferri-oxid, nano-antibakteriális szer és grafén. A termék minősége stabil, és multinacionális vállalatok tételekben vásárolják.
Tel.: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Közzététel ideje: 2022. július 4.