Як вядома, рэдказямельныя мінералы ў Кітаі ў асноўным складаюцца з лёгкіх рэдказямельных кампанентаў, з якіх лантан і цэрый складаюць больш за 60%. З пашырэннем выкарыстання пастаянных магнітных матэрыялаў на аснове рэдказямельных элементаў, люмінесцэнтных матэрыялаў на аснове рэдказямельных элементаў, паліравальных парашкоў для рэдказямельных элементаў і рэдказямельных элементаў у металургічнай прамысловасці Кітая з году ў год попыт на сярэднія і цяжкія рэдказямельныя элементы на ўнутраным рынку таксама хутка расце. Гэта прывяло да вялікага адставання ў вытворчасці высокараспаўсюджаных лёгкіх рэдказямельных элементаў, такіх як Ce, La і Pr, што прыводзіць да сур'ёзнага дысбалансу паміж эксплуатацыяй і выкарыстаннем рэсурсаў рэдказямельных элементаў у Кітаі. Устаноўлена, што лёгкія рэдказямельныя элементы дэманструюць добрую каталітычную прадукцыйнасць і эфектыўнасць у працэсе хімічнай рэакцыі дзякуючы сваёй унікальнай структуры электроннай абалонкі 4f. Такім чынам, выкарыстанне лёгкіх рэдказямельных элементаў у якасці каталітычнага матэрыялу з'яўляецца добрым спосабам комплекснага выкарыстання рэсурсаў рэдказямельных элементаў. Каталізатар - гэта рэчыва, якое можа паскараць хімічную рэакцыю і не спажываецца ні да, ні пасля рэакцыі. Паляпшэнне фундаментальных даследаванняў каталізу рэдказямельных элементаў можа не толькі павысіць эфектыўнасць вытворчасці, але і зэканоміць рэсурсы і энергію, а таксама знізіць забруджванне навакольнага асяроддзя, што адпавядае стратэгічнаму кірунку ўстойлівага развіцця.
Чаму рэдказямельныя элементы валодаюць каталітычнай актыўнасцю?
Рэдказямельныя элементы маюць спецыяльную знешнюю электронную структуру (4f), якая выступае ў якасці цэнтральнага атама комплексу і мае розныя каардынацыйныя лікі ад 6 да 12. Зменлівасць каардынацыйнага ліку рэдказямельных элементаў вызначае іх «рэшткавую валентнасць». Паколькі 4f мае сем рэзервовых валентных электронных арбіталей са здольнасцю да злучэння, ён гуляе ролю «рэзервовай хімічнай сувязі» або «рэшткавай валентнасці». Гэтая здольнасць неабходная для фармальнага каталізатара. Такім чынам, рэдказямельныя элементы не толькі валодаюць каталітычнай актыўнасцю, але і могуць выкарыстоўвацца ў якасці дабавак або сукаталізатараў для паляпшэння каталітычных характарыстык каталізатараў, асабліва здольнасці супраць старэння і атручвання.
У цяперашні час роля нанааксіду цэрыя і нанааксіду лантана ў апрацоўцы выхлапных газаў аўтамабіляў стала новым напрамкам.
Шкодныя кампаненты ў выхлапных газах аўтамабіляў у асноўным уключаюць CO, HC і NOx. Рэдказямельныя элементы, якія выкарыстоўваюцца ў каталізатары ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў, у асноўным уяўляюць сабой сумесь аксіду цэрыя, аксіду празеадыму і аксіду лантана. Каталізатар ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў складаецца са складаных аксідаў рэдказямельных элементаў і кобальту, марганцу і свінцу. Гэта тып трайнога каталізатара з пероўскітнай і шпінельнай структурай, у якім аксід цэрыя з'яўляецца ключавым кампанентам. Дзякуючы акісляльна-аднаўленчым уласцівасцям аксіду цэрыя, кампаненты выхлапных газаў можна эфектыўна кантраляваць.
Каталізатар ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў у асноўным складаецца з керамічнага (або металічнага) носьбіта ў выглядзе сотаў і актываванага пакрыцця на паверхні. Актываванае пакрыццё складаецца з γ-Al2O3 вялікай плошчы, адпаведнай колькасці аксіду для стабілізацыі паверхні і каталітычна актыўнага металу, дыспергаванага ў пакрыцці. Каб знізіць спажыванне дарагога pt і RH, павялічыць спажыванне больш таннага Pd і знізіць кошт каталізатара, каб не зніжаць прадукцыйнасць каталізатара ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў, у актывацыйнае пакрыццё распаўсюджанага трайнога каталізатара Pt-Pd-Rh звычайна дадаюць пэўную колькасць CeO2 і La2O3, каб утварыць трайны каталізатар на аснове рэдказямельных каштоўных металаў з выдатным каталітычным эфектам. La2O3 (UG-LaO1) і CeO2 выкарыстоўваліся ў якасці прамотараў для паляпшэння прадукцыйнасці каталізатараў на аснове высакародных металаў на аснове γ-Al2O3. Згодна з даследаваннямі, асноўны механізм La2O3 у каталізатарах на аснове высакародных металаў наступны:
1. Паляпшэнне каталітычнай актыўнасці актыўнага пакрыцця шляхам дадання CeO2 для падтрымання дысперснасці часціц высакародных металаў у актыўным пакрыцці, каб пазбегнуць зніжэння каталітычных кропак рашоткі і пашкоджання актыўнасці, выкліканага спяканнем. Даданне CeO2(UG-CeO1) у Pt/γ-Al2O3 можа дыспергаваць на γ-Al2O3 у адзін пласт (максімальная колькасць дысперсіі ў адным пласты складае 0,035 г CeO2/г γ-Al2O3), што змяняе паверхневыя ўласцівасці γ-Al2O3 і паляпшае ступень дысперсіі Pt. Калі ўтрыманне CeO2 роўнае або блізкае да парога дысперсіі, ступень дысперсіі Pt дасягае найвышэйшага ўзроўню. Парог дысперсіі CeO2 з'яўляецца найлепшай дазоўкай CeO2. У акісляльнай атмасферы пры тэмпературы вышэй за 600℃ Rh губляе сваю актывацыю з-за ўтварэння цвёрдага раствора паміж Rh2O3 і Al2O3. Існаванне CeO2 аслабляе рэакцыю паміж Rh і Al2O3 і падтрымлівае актывацыю Rh. La2O3(UG-LaO1) таксама можа прадухіляць рост ультратонкіх часціц Pt. Даданне CeO2 і La2O3(UG-LaO1) да Pd/γ2al2o3 выявіла, што даданне CeO2 спрыяе дысперсіі Pd на носьбіце і прыводзіць да сінергічнага аднаўлення. Высокая дысперсія Pd і яго ўзаемадзеянне з CeO2 на Pd/γ2Al2O3 з'яўляюцца ключом да высокай актыўнасці каталізатара.
2. Аўтаматычна рэгуляванае суадносіны паветра і паліва (aπ f). Пры павышэнні тэмпературы рухавіка аўтамабіля пры запуску або пры змене рэжыму руху і хуткасці змяняецца расход выхлапных газаў і склад выхлапных газаў, што прыводзіць да пастаянных змен умоў працы каталізатара ачысткі выхлапных газаў аўтамабіля і ўплывае на яго каталітычныя характарыстыкі. Неабходна рэгуляваць суадносіны π і паліва да паветра да стехіаметрычнага суадносін 1415~1416, каб каталізатар мог цалкам выконваць сваю функцыю ачысткі. CeO2 - гэта аксід са зменнай валентнасцю (Ce4 + ΠCe3+), які валодае ўласцівасцямі паўправадніка N-тыпу і выдатнай здольнасцю захоўваць і вызваляць кісларод. Пры змене суадносін A π F CeO2 можа адыгрываць выдатную ролю ў дынамічнай рэгуляванні суадносін паветра і паліва. Гэта значыць, пры лішку паліва вызваляецца O2, каб дапамагчы акісліць CO і вуглевадароды; пры лішку паветра CeO2-x адыгрывае аднаўленчую ролю і рэагуе з NOx, выдаляючы NOx з выхлапных газаў з атрыманнем CeO2.
3. Уплыў сукаталізатара Калі сумесь aπ f знаходзіцца ў стехіаметрычным суадносінах, акрамя рэакцыі акіслення H2, CO, HC і рэакцыі аднаўлення NOx, CeO2 у якасці сукаталізатара можа таксама паскорыць міграцыю вадзянога газу і рэакцыю паравой канверсіі, а таксама знізіць утрыманне CO і HC. La2O3 можа палепшыць хуткасць канверсіі ў рэакцыі міграцыі вадзянога газу і рэакцыі паравой канверсіі вуглевадародаў. Утвораны вадарод спрыяе зніжэнню NOx. Даданне La2O3 да Pd/CeO2-γ-Al2O3 для раскладання метанолу выявіла, што даданне La2O3 інгібіруе ўтварэнне пабочнага прадукту дыметылавага эфіру і паляпшае каталітычную актыўнасць каталізатара. Калі ўтрыманне La2O3 складае 10%, каталізатар мае добрую актыўнасць, і канверсія метанолу дасягае максімальнай (каля 91,4%). Гэта паказвае, што La2O3 мае добрую дысперсію на носьбіце γ-Al2O3. Акрамя таго, гэта спрыяла дысперсіі CeO2 на носьбіце γ2Al2O3 і зніжэнню аб'ёму кіслароду, яшчэ больш паляпшала дысперсію Pd і яшчэ больш узмацняла ўзаемадзеянне паміж Pd і CeO2, тым самым паляпшаючы каталітычную актыўнасць каталізатара для раскладання метанолу.
Згодна з асаблівасцямі сучаснай аховы навакольнага асяроддзя і працэсамі выкарыстання новых крыніц энергіі, Кітай павінен распрацоўваць высокапрадукцыйныя каталітычныя матэрыялы на аснове рэдказямельных элементаў з незалежнымі правамі інтэлектуальнай уласнасці, дамагацца эфектыўнага выкарыстання рэсурсаў рэдказямельных элементаў, спрыяць тэхналагічным інавацыям у галіне каталітычных матэрыялаў на аснове рэдказямельных элементаў і рэалізоўваць імклівае развіццё адпаведных высокатэхналагічных прамысловых кластараў, такіх як галіны рэдказямельных элементаў, экалогія і новая энергетыка.
У цяперашні час прадукцыя, якая пастаўляецца кампаніяй, уключае нанацырконій, нанатытан, нанааксід алюмінію, нанагідраксід алюмінію, нанааксід цынку, нанааксід крэмнію, нанааксід магнію, нанагідраксід магнію, нанааксід медзі, нанааксід ітрыю, нанааксід цэрыя, нанааксід лантана, нанатрыаксід вальфраму, нанааксід феражалеза, нанаантыбактэрыйны агент і графен. Якасць прадукцыі стабільная, і яна закупляецца партыямі міжнароднымі прадпрыемствамі.
Тэл.: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Час публікацыі: 04 ліпеня 2022 г.