Nagu me kõik teame, koosnevad Hiina haruldaste muldmetallide mineraalid peamiselt kergetest haruldastest muldmetallidest, millest lantaan ja tseerium moodustavad üle 60%. Haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide, haruldaste muldmetallide luminestsentsmaterjalide, haruldaste muldmetallide poleerimispulbri ja haruldaste muldmetallide kasutamise laienemisega Hiina metallurgiatööstuses aasta-aastalt kasvab kiiresti ka keskmise ja raske haruldaste muldmetallide nõudlus siseturul. See on põhjustanud suure hulga kergete haruldaste muldmetallide, näiteks Ce, La ja Pr, kuhjumise, mis viib tõsise tasakaalustamatuseni haruldaste muldmetallide ressursside kasutamise ja rakendamise vahel Hiinas. On leitud, et kerged haruldased muldmetallid näitavad oma ainulaadse 4f elektronkoore struktuuri tõttu head katalüütilist jõudlust ja efektiivsust keemilise reaktsiooni protsessis. Seetõttu on kergete haruldaste muldmetallide kasutamine katalüütilise materjalina hea viis haruldaste muldmetallide ressursside igakülgseks kasutamiseks. Katalüsaator on aine, mis võib kiirendada keemilist reaktsiooni ja mida ei tarbita enne ega pärast reaktsiooni. Haruldaste muldmetallide katalüüsi alusuuringute tugevdamine võib mitte ainult parandada tootmise efektiivsust, vaid ka säästa ressursse ja energiat ning vähendada keskkonnareostust, mis on kooskõlas säästva arengu strateegilise suunaga.
Miks haruldastel muldmetallidel on katalüütiline aktiivsus?
Haruldastel muldmetallidel on spetsiaalne väline elektronstruktuur (4f), mis toimib kompleksi keskse aatomina ja millel on erinevad koordinatsiooniarvud vahemikus 6 kuni 12. Haruldaste muldmetallide koordinatsiooniarvude varieeruvus määrab, et neil on "jääkvalents". Kuna 4f-l on seitse varuvalentselektronorbitaali, millel on sidemete loomise võime, mängib see "varukeemilise sideme" või "jääkvalentsi" rolli. See võime on formaalse katalüsaatori jaoks vajalik. Seetõttu on haruldastel muldmetallidel mitte ainult katalüütiline aktiivsus, vaid neid saab kasutada ka lisandite või kokatalüsaatoritena katalüsaatorite katalüütilise jõudluse, eriti vananemisvastase ja mürgistusvastase võime parandamiseks.
Praegu on uueks fookuseks saanud nanotseeriumoksiidi ja nanolantaanoksiidi roll autode heitgaaside töötlemisel.
Autode heitgaaside kahjulike komponentide hulka kuuluvad peamiselt CO, HC ja NOx. Haruldaste muldmetallide autode heitgaaside puhastuskatalüsaatorites kasutatav haruldane muldmetall on peamiselt tseeriumoksiidi, praseodüümoksiidi ja lantaanoksiidi segu. Haruldaste muldmetallide autode heitgaaside puhastuskatalüsaatorid koosnevad haruldaste muldmetallide, koobalti, mangaani ja plii kompleksoksiididest. See on omamoodi ternaarne katalüsaator perovskiidi ja spinelli tüüpi ning struktuuriga, milles tseeriumoksiid on põhikomponent. Tänu tseeriumoksiidi redoksomadustele saab heitgaaside komponente tõhusalt kontrollida.
Autode heitgaaside puhastuskatalüsaator koosneb peamiselt kärgstruktuuriga keraamilisest (või metallist) kandjast ja pinnaaktiveeritud kattest. Aktiveeritud kate koosneb suurest pindalast γ-Al2O3-st, sobivast kogusest oksiidist pinna stabiliseerimiseks ja kattesse dispergeeritud katalüütiliselt aktiivsest metallist. Kalli pt ja RH tarbimise vähendamiseks, odavama Pd tarbimise suurendamiseks ja katalüsaatori maksumuse vähendamiseks lisatakse autode heitgaaside puhastuskatalüsaatori jõudluse vähendamise eeldusel tavaliselt kasutatava Pt-Pd-Rh kolmikkatalüsaatori aktiveerimiskattele teatud kogus CeO2 ja La2O3, et moodustada haruldaste muldmetallide kolmikkatalüsaator, millel on suurepärane katalüütiline toime. La2O3 (UG-La01) ja CeO2 kasutati promootoritena, et parandada γ-Al2O3-toega väärismetallkatalüsaatorite jõudlust. Uuringute kohaselt on CeO2 peamine mehhanism väärismetallkatalüsaatorites järgmine:
1. Aktiivse katte katalüütilise aktiivsuse parandamiseks tuleb lisada CeO2, et hoida väärismetalliosakesed aktiivses kattes hajutatuna, vältides katalüütiliste võrepunktide vähenemist ja paagutamise põhjustatud aktiivsuse kahjustumist. CeO2 (UG-Ce01) lisamine Pt/γ-Al2O3-le võimaldab dispergeerida osakesi γ-Al2O3 pinnal ühe kihina (maksimaalne ühekihiline dispersioon on 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), mis muudab γ-Al2O3 pinnaomadusi ja parandab Pt dispersiooniastet. Kui CeO2 sisaldus on võrdne või lähedal dispersioonilävele, saavutab Pt dispersiooniaste kõrgeima. CeO2 dispersioonilävi on CeO2 parim annus. Oksüdatsiooniatmosfääris üle 600 ℃ kaotab Rh oma aktivatsiooni tahke lahuse moodustumise tõttu Rh2O3 ja Al2O3 vahel. CeO2 olemasolu nõrgestab Rh ja Al2O3 vahelist reaktsiooni ning hoiab Rh aktivatsiooni. La2O3(UG-La01) võib samuti takistada Pt ülipeente osakeste kasvu. CeO2 ja La2O3(UG-La01) lisamisel Pd/γ2al2o3-le leiti, et CeO2 lisamine soodustas Pd dispersiooni kandjal ja tekitas sünergilise redutseerimise. Pd kõrge dispersioon ja selle interaktsioon CeO2-ga Pd/γ2Al2O3-l on katalüsaatori kõrge aktiivsuse võtmeks.
2. Automaatselt reguleeritav õhu ja kütuse suhe (aπ f) Kui auto käivitustemperatuur tõuseb või sõidurežiim ja kiirus muutuvad, muutuvad heitgaaside voolukiirus ja heitgaaside koostis, mis põhjustab auto heitgaaside puhastuskatalüsaatori töötingimuste pidevat muutumist ja mõjutab selle katalüütilist jõudlust. Õhu π kütuse suhe tuleb reguleerida stöhhiomeetrilisele suhtele 1415–1416, et katalüsaator saaks oma puhastusfunktsiooni täielikult täita. CeO2 on muutuva valentsiga oksiid (Ce4 +ΠCe3+), millel on N-tüüpi pooljuhtide omadused ning suurepärane hapniku säilitamise ja vabastamise võime. Kui Aπ F suhe muutub, mängib CeO2 suurepärast rolli õhu ja kütuse suhte dünaamilises reguleerimises. See tähendab, et O2 vabaneb kütuse ülejäägi korral, et aidata CO-l ja süsivesinikel oksüdeeruda; liigse õhu korral mängib CeO2-x redutseerivat rolli ja reageerib NOx-iga, et eemaldada heitgaasidest NOx, saades CeO2.
3. Kokatalüsaatori mõju Kui aπ f segu on stöhhiomeetrilises suhtes, siis lisaks H2, CO, HC oksüdatsioonireaktsioonile ja NOx redutseerimisreaktsioonile võib CeO2 kui kokatalüsaator kiirendada ka veegaasi migratsiooni ja aurureformimise reaktsiooni ning vähendada CO ja HC sisaldust. La2O3 võib parandada konversioonikiirust veegaasi migratsioonireaktsioonis ja süsivesinike aurureformimise reaktsioonis. Tekkiv vesinik on kasulik NOx redutseerimiseks. La2O3 lisamine Pd/CeO2-γ-Al2O3-le metanooli lagundamiseks näitas, et La2O3 lisamine pärssis kõrvalprodukti dimetüüleetri moodustumist ja parandas katalüsaatori katalüütilist aktiivsust. Kui La2O3 sisaldus on 10%, on katalüsaatoril hea aktiivsus ja metanooli konversioon saavutab maksimumi (umbes 91,4%). See näitab, et La2O3-l on hea dispersioon γ-Al2O3 kandjal. Lisaks soodustas see CeO2 dispersiooni γ2Al2O3 kandjal ja hapniku hulga vähenemist, parandas veelgi Pd dispersiooni ja suurendas veelgi Pd ja CeO2 vahelist interaktsiooni, parandades seeläbi katalüsaatori katalüütilist aktiivsust metanooli lagundamisel.
Praeguse keskkonnakaitse ja uue energia kasutamise protsessi omaduste kohaselt peaks Hiina arendama iseseisvate intellektuaalomandi õigustega kõrgjõudlusega haruldaste muldmetallide katalüütilisi materjale, saavutama haruldaste muldmetallide ressursside tõhusa kasutamise, edendama haruldaste muldmetallide katalüütiliste materjalide tehnoloogilist innovatsiooni ning realiseerima selliste kõrgtehnoloogiliste tööstusklastrite nagu haruldaste muldmetallide, keskkonna ja uue energia hüppelist arengut.
Praeguse seisuga kuuluvad ettevõtte tarnitavate toodete hulka nanotsirkooniumoksiid, nanotitaaniumoksiid, nanoalumiiniumoksiid, nanoalumiiniumhüdroksiid, nanotsinkoksiid, nanoränioksiid, nanomagneesiumoksiid, nanomagneesiumhüdroksiid, nanovaskoksiid, nanoütriumoksiid, nanotseeriumoksiid, nanolantaanoksiid, nanovolframtrioksiid, nanoferroferrioksiid, nanobakteriaalne aine ja grafeen. Toote kvaliteet on stabiilne ja rahvusvahelised ettevõtted on seda partiidena ostnud.
Tel: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Postituse aeg: 04.07.2022