Kā zināms, retzemju minerāli Ķīnā galvenokārt sastāv no vieglajiem retzemju komponentiem, no kuriem lantāns un cērijs veido vairāk nekā 60 %. Līdz ar retzemju pastāvīgo magnētu materiālu, retzemju luminiscējošo materiālu, retzemju pulēšanas pulveru un retzemju elementu izmantošanas pieaugumu Ķīnas metalurģijas rūpniecībā gadu no gada strauji pieaug pieprasījums pēc vidējiem un smagiem retzemju elementiem vietējā tirgū. Tas ir izraisījis lielu vieglo retzemju elementu, piemēram, Ce, La un Pr, uzkrāšanos, kas rada nopietnu nelīdzsvarotību starp retzemju resursu izmantošanu un izmantošanu Ķīnā. Ir konstatēts, ka vieglie retzemju elementi uzrāda labu katalītisko veiktspēju un efektivitāti ķīmiskās reakcijas procesā, pateicoties to unikālajai 4f elektronu apvalka struktūrai. Tāpēc vieglo retzemju elementu izmantošana kā katalītiskais materiāls ir labs veids, kā vispusīgi izmantot retzemju resursus. Katalizators ir tāda veida viela, kas var paātrināt ķīmisko reakciju un netiek patērēta pirms un pēc reakcijas. Retzemju katalīzes pamatpētījumu stiprināšana var ne tikai uzlabot ražošanas efektivitāti, bet arī ietaupīt resursus un enerģiju un samazināt vides piesārņojumu, kas atbilst ilgtspējīgas attīstības stratēģiskajam virzienam.
Kāpēc retzemju elementiem piemīt katalītiska aktivitāte?
Retzemju elementiem ir īpaša ārējā elektroniskā struktūra (4f), kas darbojas kā kompleksa centrālais atoms un kam ir dažādi koordinācijas skaitļi no 6 līdz 12. Retzemju elementu koordinācijas skaitļu mainīgums nosaka, ka tiem piemīt “atlikušā valence”. Tā kā 4f ir septiņas rezerves valences elektronu orbitāles ar saistīšanās spēju, tā spēlē “rezerves ķīmiskās saites” vai “atlikušās valences” lomu. Šī spēja ir nepieciešama formālam katalizatoram. Tāpēc retzemju elementiem piemīt ne tikai katalītiska aktivitāte, bet tos var izmantot arī kā piedevas vai kokatalizatorus, lai uzlabotu katalizatoru katalītisko veiktspēju, īpaši pretnovecošanās un saindēšanās spējas.
Pašlaik jauna uzmanības centrā ir kļuvusi nanocērija oksīda un nanolantāna oksīda loma automobiļu izplūdes gāzu apstrādē.
Kaitīgie komponenti automobiļu izplūdes gāzēs galvenokārt ir CO, HC un NOx. Retzemju metāli, ko izmanto retzemju automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizatorā, galvenokārt ir cērija oksīda, prazeodīma oksīda un lantāna oksīda maisījums. Retzemju automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizators sastāv no retzemju elementu un kobalta, mangāna un svina kompleksiem oksīdiem. Tas ir trīskāršs katalizators ar perovskīta, spinela tipu un struktūru, kurā galvenā sastāvdaļa ir cērija oksīds. Pateicoties cērija oksīda redoksīpašībām, izplūdes gāzu komponentus var efektīvi kontrolēt.
Automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizators galvenokārt sastāv no šūnveida keramikas (vai metāla) nesēja un virsmas aktivēta pārklājuma. Aktivētais pārklājums sastāv no liela laukuma γ-Al2O3, atbilstoša oksīda daudzuma virsmas laukuma stabilizēšanai un katalītiski aktīva metāla, kas izkliedēts pārklājumā. Lai samazinātu dārgā pt un RH patēriņu, palielinātu lētākā Pd patēriņu un samazinātu katalizatora izmaksas, pamatojoties uz pieņēmumu, ka nesamazinās automašīnu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizatora veiktspēja, parasti izmantotā Pt-Pd-Rh trīskāršā katalizatora aktivācijas pārklājumam parasti pievieno noteiktu daudzumu CeO2 un La2O3, lai izveidotu retzemju dārgmetālu trīskāršo katalizatoru ar izcilu katalītisko efektu. La2O3(UG-La01) un CeO2 tika izmantoti kā veicinātāji, lai uzlabotu γ-Al2O3 nesēju cēlmetālu katalizatoru veiktspēju. Saskaņā ar pētījumiem, CeO2, galvenais La2O3 mehānisms cēlmetālu katalizatoros ir šāds:
1. Uzlabot aktīvā pārklājuma katalītisko aktivitāti, pievienojot CeO2, lai saglabātu dārgmetālu daļiņas izkliedētas aktīvajā pārklājumā, tādējādi novēršot katalītiskā režģa punktu samazināšanos un aktivitātes bojājumus, ko izraisa saķepināšana. Pievienojot CeO2(UG-Ce01) Pt/γ-Al2O3, tas var izkliedēties uz γ-Al2O3 vienā slānī (maksimālais viena slāņa dispersijas daudzums ir 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), kas maina γ-Al2O3 virsmas īpašības un uzlabo Pt dispersijas pakāpi. Kad CeO2 saturs ir vienāds ar dispersijas slieksni vai tuvu tam, Pt dispersijas pakāpe sasniedz visaugstāko. CeO2 dispersijas slieksnis ir labākā CeO2 deva. Oksidācijas atmosfērā virs 600 ℃ Rh zaudē savu aktivāciju, jo starp Rh2O3 un Al2O3 veidojas ciets šķīdums. CeO2 klātbūtne vājinās reakciju starp Rh un Al2O3 un saglabās Rh aktivāciju. La2O3(UG-La01) var arī novērst Pt īpaši smalku daļiņu augšanu. Pievienojot CeO2 un La2O3(UG-La01) Pd/γ2al2o3, tika konstatēts, ka CeO2 pievienošana veicina Pd dispersiju uz nesēja un rada sinerģisku reducēšanu. Augsta Pd dispersija un tā mijiedarbība ar CeO2 uz Pd/γ2Al2O3 ir galvenais katalizatora aktivitātes iemesls.
2. Automātiski regulējama gaisa un degvielas attiecība (aπ f). Kad automašīnas sākuma temperatūra paaugstinās vai mainās braukšanas režīms un ātrums, mainās izplūdes gāzu plūsmas ātrums un izplūdes gāzu sastāvs, kas pastāvīgi maina automašīnas izplūdes gāzu attīrīšanas katalizatora darba apstākļus un ietekmē tā katalītisko veiktspēju. Ir nepieciešams pielāgot gaisa π degvielas attiecību stehiometriskajai attiecībai 1415–1416, lai katalizators varētu pilnībā veikt savu attīrīšanas funkciju. CeO2 ir mainīgas valences oksīds (Ce4 +ΠCe3+), kam piemīt N tipa pusvadītāja īpašības un lieliska skābekļa uzglabāšanas un atbrīvošanas spēja. Mainoties Aπ F attiecībai, CeO2 var būt lieliska loma gaisa un degvielas attiecības dinamiskā regulēšanā. Tas nozīmē, ka O2 tiek atbrīvots, kad degviela ir pārpalikusi, lai palīdzētu CO un ogļūdeņražiem oksidēties; gaisa pārpalikuma gadījumā CeO2-x veic reducējošu lomu un reaģē ar NOx, lai noņemtu NOx no izplūdes gāzēm un iegūtu CeO2.
3. Kokatalizatora ietekme Kad aπ f maisījums ir stehiometriskā attiecībā, papildus H2, CO, HC oksidācijas reakcijai un NOx reducēšanas reakcijai, CeO2 kā kokatalizators var arī paātrināt ūdens gāzes migrāciju un tvaika reformēšanas reakciju, kā arī samazināt CO un HC saturu. La2O3 var uzlabot konversijas ātrumu ūdens gāzes migrācijas reakcijā un ogļūdeņražu tvaika reformēšanas reakcijā. Iegūtais ūdeņradis ir labvēlīgs NOx reducēšanai. Pievienojot La2O3 Pd/CeO2-γ-Al2O3 metanola sadalīšanai, tika konstatēts, ka La2O3 pievienošana kavē blakusprodukta dimetilētera veidošanos un uzlabo katalizatora katalītisko aktivitāti. Kad La2O3 saturs ir 10%, katalizatoram ir laba aktivitāte un metanola konversija sasniedz maksimumu (aptuveni 91,4%). Tas parāda, ka La2O3 ir laba dispersija uz γ-Al2O3 nesēja. Turklāt tas veicināja CeO2 dispersiju uz γ2Al2O3 nesēja un skābekļa daudzuma samazināšanu, vēl vairāk uzlaboja Pd dispersiju un vēl vairāk pastiprināja mijiedarbību starp Pd un CeO2, tādējādi uzlabojot katalizatora katalītisko aktivitāti metanola sadalīšanā.
Saskaņā ar pašreizējās vides aizsardzības un jaunās enerģijas izmantošanas procesa raksturlielumiem Ķīnai vajadzētu izstrādāt augstas veiktspējas retzemju katalītiskus materiālus ar neatkarīgām intelektuālā īpašuma tiesībām, panākt efektīvu retzemju resursu izmantošanu, veicināt retzemju katalītisko materiālu tehnoloģiskās inovācijas un īstenot tādu saistītu augsto tehnoloģiju rūpniecības klasteru kā retzemju, vides un jaunās enerģijas strauju attīstību.
Pašlaik uzņēmuma piegādāto produktu klāstā ietilpst nano cirkonija oksīds, nano titāna oksīds, nano alumīnija oksīds, nano alumīnija hidroksīds, nano cinka oksīds, nano silīcija oksīds, nano magnija oksīds, nano magnija hidroksīds, nano vara oksīds, nano itrija oksīds, nano cērija oksīds, nano lantāna oksīds, nano volframa trioksīds, nano ferroferrijas oksīds, nano antibakteriāls līdzeklis un grafēns. Produkta kvalitāte ir stabila, un to partijās iegādājas starptautiski uzņēmumi.
Tālrunis: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Publicēšanas laiks: 2022. gada 4. jūlijs