Zoals we allemaal weten, bestaan zeldzame aardmetalen in China voornamelijk uit lichte zeldzame aardmetalen, waarvan lanthaan en cerium meer dan 60% uitmaken. Met de jaarlijkse uitbreiding van zeldzame aardmetalen met permanente magneten, luminescerende materialen van zeldzame aardmetalen, polijstpoeder van zeldzame aardmetalen en zeldzame aardmetalen in de metallurgische industrie in China, neemt ook de vraag naar middelzware en zware zeldzame aardmetalen op de binnenlandse markt snel toe. Dit heeft geleid tot een grote achterstand in de productie van lichte zeldzame aardmetalen met een hoge abundantie, zoals Ce, La en Pr, wat leidt tot een ernstig onevenwicht tussen de exploitatie en toepassing van zeldzame aardmetalen in China. Het is gebleken dat lichte zeldzame aardmetalen goede katalytische prestaties en effectiviteit vertonen in het chemische reactieproces dankzij hun unieke 4f-elektronenschilstructuur. Daarom is het gebruik van lichte zeldzame aardmetalen als katalytisch materiaal een goede manier om zeldzame aardmetalen volledig te benutten. Katalysatoren zijn stoffen die chemische reacties kunnen versnellen en die niet voor en na de reactie worden verbruikt. Door het fundamentele onderzoek naar zeldzame aardkatalyse te versterken, kunnen we niet alleen de productie-efficiëntie verbeteren, maar ook grondstoffen en energie besparen en de milieuvervuiling verminderen. Dit past in de strategische richting van duurzame ontwikkeling.
Waarom hebben zeldzame aardmetalen een katalytische activiteit?
Zeldzame aardmetalen hebben een speciale buitenste elektronenstructuur (4f), die fungeert als het centrale atoom van het complex en verschillende coördinatiegetallen heeft, variërend van 6 tot 12. De variabiliteit van het coördinatiegetal van zeldzame aardmetalen bepaalt hun "restvalentie". Omdat 4f zeven reserve-valentie-elektronenorbitalen met bindingsvermogen heeft, vervult het de rol van "reserve chemische binding" of "restvalentie". Dit vermogen is noodzakelijk voor een formele katalysator. Zeldzame aardmetalen hebben daarom niet alleen katalytische activiteit, maar kunnen ook worden gebruikt als additieven of cokatalysatoren om de katalytische prestaties van katalysatoren te verbeteren, met name het anti-verouderings- en anti-vergiftigingsvermogen.
Momenteel ligt de focus op de rol van nanoceriumoxide en nanolanthaanoxide bij de behandeling van auto-uitlaatgassen.
Schadelijke componenten in auto-uitlaatgassen zijn voornamelijk CO, HC en NOx. De zeldzame aarden die worden gebruikt in de katalysator voor de zuivering van zeldzame aarden in auto-uitlaatgassen, zijn voornamelijk een mengsel van ceriumoxide, praseodymiumoxide en lanthaanoxide. De katalysator voor de zuivering van zeldzame aarden in auto-uitlaatgassen bestaat uit complexe oxiden van zeldzame aarden en kobalt, mangaan en lood. Het is een soort ternaire katalysator met perovskiet, spineltype en -structuur, waarin ceriumoxide de belangrijkste component is. Dankzij de redoxeigenschappen van ceriumoxide kunnen de componenten in uitlaatgassen effectief worden beheerst.
Katalysatoren voor de zuivering van uitlaatgassen van auto's bestaan voornamelijk uit een honingraatkeramische (of metalen) drager en een oppervlakte-geactiveerde coating. De geactiveerde coating bestaat uit een groot oppervlak γ-Al2O3, de juiste hoeveelheid oxide voor het stabiliseren van het oppervlak en katalytisch actief metaal verspreid in de coating. Om het verbruik van dure pt en RH te verminderen, het verbruik van goedkopere pt te verhogen en de kosten van de katalysator te verlagen, wordt er doorgaans een bepaalde hoeveelheid CeO2 en La2O3 toegevoegd aan de activeringscoating van de veelgebruikte Pt-Pd-Rh ternaire katalysator om een ternaire katalysator op basis van zeldzame aardmetalen te vormen met een uitstekend katalytisch effect. La2O3 (UG-La01) en CeO2 werden gebruikt als promotors om de prestaties van γ-Al2O3-gedragen edelmetaalkatalysatoren te verbeteren. Volgens onderzoek is het belangrijkste mechanisme van CeO2 in edelmetaalkatalysatoren als volgt:
1. Verbeter de katalytische activiteit van de actieve coating door CeO2 toe te voegen om de edelmetaaldeeltjes in de actieve coating gedispergeerd te houden, om zo de reductie van katalytische roosterpunten en schade aan de activiteit veroorzaakt door sinteren te voorkomen. Door CeO2 (UG-CeO1) toe te voegen aan Pt/γ-Al2O3 kan γ-Al2O3 in een enkele laag worden gedispergeerd (de maximale hoeveelheid enkellaagse dispersie is 0,035 g CeO2/g γ-Al2O3), wat de oppervlakte-eigenschappen van γ-Al2O3 verandert en de dispersiegraad van Pt verbetert. Wanneer het CeO2-gehalte gelijk is aan of dicht bij de dispersiedrempel, bereikt de dispersiegraad van Pt de hoogste. De dispersiedrempel van CeO2 is de beste dosering van CeO2. In de oxidatieatmosfeer boven 600 ℃ verliest Rh zijn activering door de vorming van een vaste oplossing tussen Rh2O3 en Al2O3. De aanwezigheid van CeO2 verzwakt de reactie tussen Rh en Al2O3 en behoudt de activering van Rh. La2O3(UG-La01) kan ook de groei van ultrafijne Pt-deeltjes voorkomen. Door CeO2 en La2O3(UG-La01) toe te voegen aan Pd/γ2Al2O3, bleek dat de toevoeging van CeO2 de dispersie van Pd op de drager bevorderde en een synergetische reductie opleverde. De hoge dispersie van Pd en de interactie met CeO2 op Pd/γ2Al2O3 zijn de sleutel tot de hoge activiteit van de katalysator.
2. Automatisch aangepaste lucht-brandstofverhouding (aπ f) Wanneer de starttemperatuur van de auto stijgt, of wanneer de rijmodus en snelheid veranderen, veranderen de uitlaatgasstroom en de samenstelling van de uitlaatgassen, waardoor de werkomstandigheden van de katalysator voor de zuivering van uitlaatgassen van de auto voortdurend veranderen en de katalytische prestaties ervan worden beïnvloed. Het is noodzakelijk om de π-brandstofverhouding van lucht aan te passen aan de stoichiometrische verhouding van 1415~1416, zodat de katalysator zijn zuiveringsfunctie volledig kan vervullen. CeO2 is een oxide met variabele valentie (Ce4 + ΠCe3 +), dat de eigenschappen heeft van een N-type halfgeleider en een uitstekende zuurstofopslag- en -afgiftecapaciteit heeft. Wanneer de A π F-verhouding verandert, kan CeO2 een uitstekende rol spelen bij het dynamisch aanpassen van de lucht-brandstofverhouding. Dat wil zeggen dat O2 wordt vrijgegeven wanneer de brandstof overtollig is om de oxidatie van CO en koolwaterstoffen te helpen; Bij overtollige lucht vervult CeO2-x een reducerende rol en reageert met NOx om NOx uit de uitlaatgassen te verwijderen en CeO2 te verkrijgen.
3. Effect van cokatalysator Wanneer het mengsel van aπ f in stoichiometrische verhouding is, kan CeO2 als cokatalysator, naast de oxidatiereactie van H2, CO, HC en de reductiereactie van NOx, ook de watergasmigratie en stoomreformingreactie versnellen en het gehalte aan CO en HC verminderen. La2O3 kan de conversiesnelheid in watergasmigratiereactie en koolwaterstofstoomreformingreactie verbeteren. De gegenereerde waterstof is gunstig voor NOx-reductie. Door La2O3 toe te voegen aan Pd/CeO2 -γ-Al2O3 voor methanolontleding, werd vastgesteld dat de toevoeging van La2O3 de vorming van het bijproduct dimethylether remde en de katalytische activiteit van de katalysator verbeterde. Wanneer het gehalte aan La2O3 10% is, heeft de katalysator een goede activiteit en bereikt de methanolconversie het maximum (ongeveer 91,4%). Hieruit blijkt dat La2O3 een goede dispersie heeft op een γ-Al2O3-drager. Bovendien bevorderde het de dispersie van CeO2 op een γ2Al2O3-drager en de reductie van zuurstof in bulk, verbeterde het verder de dispersie van Pd en versterkte het de interactie tussen Pd en CeO2 verder, waardoor de katalytische activiteit van de katalysator voor de ontleding van methanol verbeterde.
Op basis van de huidige milieubeschermings- en nieuwe energiebenuttingsprocessen zou China hoogwaardige katalytische materialen voor zeldzame aardmetalen moeten ontwikkelen met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten, een efficiënt gebruik van zeldzame aardmetalen moeten realiseren, technologische innovatie van katalytische materialen voor zeldzame aardmetalen moeten bevorderen en een sprong voorwaarts moeten maken in de ontwikkeling van gerelateerde hightech-industriële clusters op het gebied van zeldzame aardmetalen, milieu en nieuwe energie.
Momenteel levert het bedrijf onder meer de volgende producten: nanozirconia, nanotitaniumoxide, nanoalumina, nanoaluminiumhydroxide, nanozinkoxide, nanosiliciumoxide, nanomagnesiumoxide, nanomagnesiumhydroxide, nanokoperoxide, nano-yttriumoxide, nanoceriumoxide, nanolanthaanoxide, nanowolfraamtrioxide, nanoferroferrioxide, nano-antibacterieel middel en grafeen. De productkwaliteit is stabiel en het is in partijen ingekocht door multinationals.
Telefoon: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Plaatsingstijd: 4 juli 2022