Seperti yang kita ketahui, mineral tanah jarang di Tiongkok sebagian besar terdiri dari komponen tanah jarang ringan, yang mana lantanum dan cerium mencakup lebih dari 60%. Dengan perluasan bahan magnet permanen tanah jarang, bahan luminescent tanah jarang, bubuk pemoles tanah jarang, dan tanah jarang dalam industri metalurgi di Tiongkok dari tahun ke tahun, permintaan tanah jarang sedang dan berat di pasar domestik juga meningkat pesat. Hal ini telah menyebabkan penumpukan besar tanah jarang ringan yang berlimpah seperti Ce, La, dan Pr, yang menyebabkan ketidakseimbangan serius antara eksploitasi dan penerapan sumber daya tanah jarang di Tiongkok. Ditemukan bahwa unsur tanah jarang ringan menunjukkan kinerja dan kemanjuran katalitik yang baik dalam proses reaksi kimia karena struktur kulit elektron 4f yang unik. Oleh karena itu, Menggunakan tanah jarang ringan sebagai bahan katalitik merupakan cara yang baik untuk pemanfaatan sumber daya tanah jarang secara komprehensif. Katalis adalah sejenis zat yang dapat mempercepat reaksi kimia dan tidak dikonsumsi sebelum dan sesudah reaksi. Penguatan penelitian dasar katalisis tanah jarang tidak hanya dapat meningkatkan efisiensi produksi, tetapi juga menghemat sumber daya dan energi serta mengurangi pencemaran lingkungan, yang sejalan dengan arah strategis pembangunan berkelanjutan.
Mengapa unsur tanah jarang memiliki aktivitas katalitik?
Unsur tanah jarang memiliki struktur elektronik luar khusus (4f), yang bertindak sebagai atom pusat kompleks dan memiliki berbagai nomor koordinasi mulai dari 6 hingga 12. Variabilitas nomor koordinasi unsur tanah jarang menentukan bahwa mereka memiliki "valensi residual". Karena 4f memiliki tujuh orbital elektron valensi cadangan dengan kemampuan ikatan, ia memainkan peran "ikatan kimia cadangan" atau "valensi residual". Kemampuan ini diperlukan untuk katalis formal. Oleh karena itu, unsur tanah jarang tidak hanya memiliki aktivitas katalitik, tetapi juga dapat digunakan sebagai aditif atau kokatalis untuk meningkatkan kinerja katalitik katalis, terutama kemampuan anti-penuaan dan kemampuan anti-keracunan.
Saat ini, peran nano cerium oksida dan nano lantanum oksida dalam penanganan knalpot mobil telah menjadi fokus baru.
Komponen berbahaya dalam knalpot mobil terutama meliputi CO, HC, dan NOx. Tanah jarang yang digunakan dalam katalis pemurnian knalpot mobil tanah jarang terutama merupakan campuran cerium oksida, praseodymium oksida, dan lantanum oksida. Katalis pemurnian knalpot mobil tanah jarang terdiri dari oksida kompleks tanah jarang dan kobalt, mangan, dan timbal. Katalis ini merupakan jenis katalis terner dengan tipe dan struktur perovskit, spinel, yang mana cerium oksida merupakan komponen utamanya. Karena karakteristik redoks cerium oksida, komponen gas buang dapat dikontrol secara efektif.
Katalis pemurnian gas buang mobil terutama terdiri dari pembawa keramik sarang lebah (atau logam) dan lapisan yang diaktifkan permukaan. Lapisan yang diaktifkan terdiri dari γ-Al2O3 dengan area yang luas, jumlah oksida yang tepat untuk menstabilkan area permukaan dan logam yang aktif secara katalitik yang tersebar dalam lapisan. Untuk mengurangi konsumsi pt dan RH yang mahal, meningkatkan konsumsi Pd yang lebih murah dan mengurangi biaya katalis, Atas dasar tidak mengurangi kinerja katalis pemurnian gas buang mobil, sejumlah CeO2 dan La2O3 biasanya ditambahkan ke dalam lapisan aktivasi katalis terner Pt-Pd-Rh yang umum digunakan untuk membentuk katalis terner logam mulia tanah jarang dengan efek katalitik yang sangat baik. La2O3(UG-La01) dan CeO2 digunakan sebagai promotor untuk meningkatkan kinerja katalis logam mulia yang didukung γ-Al2O3. Menurut penelitian, CeO2, Mekanisme utama La2O3 dalam katalis logam mulia adalah sebagai berikut:
1. meningkatkan aktivitas katalitik lapisan aktif dengan menambahkan CeO2 untuk menjaga partikel logam mulia terdispersi dalam lapisan aktif, sehingga dapat menghindari pengurangan titik kisi katalitik dan kerusakan aktivitas yang disebabkan oleh sintering. Menambahkan CeO2(UG-Ce01) ke dalam Pt/γ-Al2O3 dapat terdispersi pada γ-Al2O3 dalam satu lapisan (jumlah maksimum dispersi lapisan tunggal adalah 0,035g CeO2/g γ-Al2O3), yang mengubah sifat permukaan γ-Al2O3 dan meningkatkan derajat dispersi Pt. Ketika kandungan CeO2 sama dengan atau mendekati ambang dispersi, derajat dispersi Pt mencapai yang tertinggi. Ambang dispersi CeO2 adalah dosis terbaik CeO2. Dalam atmosfer oksidasi di atas 600℃, Rh kehilangan aktivasinya karena pembentukan larutan padat antara Rh2O3 dan Al2O3. Keberadaan CeO2 akan melemahkan reaksi antara Rh dan Al2O3 dan menjaga aktivasi Rh. La2O3(UG-La01) juga dapat mencegah pertumbuhan partikel ultrafine Pt. Dengan menambahkan CeO2 dan La2O3(UG-La01) ke Pd/γ 2al2o3, ditemukan bahwa penambahan CeO2 mendorong dispersi Pd pada pembawa dan menghasilkan reduksi sinergis. Dispersi Pd yang tinggi dan interaksinya dengan CeO2 pada Pd/γ2Al2O3 merupakan kunci aktivitas katalis yang tinggi.
2. Rasio udara-bahan bakar yang disesuaikan secara otomatis (aπ f) Ketika suhu awal mobil naik, atau ketika mode mengemudi dan kecepatan berubah, laju aliran gas buang dan komposisi gas buang berubah, yang membuat kondisi kerja katalis pemurnian gas buang mobil terus berubah dan memengaruhi kinerja katalitiknya. Perlu untuk menyesuaikan rasio π bahan bakar udara dengan rasio stoikiometri 1415~1416, sehingga katalis dapat memberikan fungsi pemurniannya sepenuhnya. CeO2 adalah oksida valensi variabel (Ce4 +ΠCe3+), yang memiliki sifat semikonduktor tipe-N, dan memiliki kapasitas penyimpanan dan pelepasan oksigen yang sangat baik. Ketika rasio A π F berubah, CeO2 dapat memainkan peran yang sangat baik dalam menyesuaikan rasio udara-bahan bakar secara dinamis. Artinya, O2 dilepaskan ketika bahan bakar surplus untuk membantu CO dan hidrokarbon teroksidasi; Dalam kasus kelebihan udara, CeO2-x memainkan peran pereduksi dan bereaksi dengan NOx untuk menghilangkan NOx dari gas buang untuk memperoleh CeO2.
3. Efek kokatalis Bila campuran aπ f berada dalam rasio stoikiometris, selain reaksi oksidasi H2, CO, HC dan reaksi reduksi NOx, CeO2 sebagai kokatalis juga dapat mempercepat migrasi gas air dan reaksi steam reforming serta mengurangi kandungan CO dan HC. La2O3 dapat meningkatkan laju konversi dalam reaksi migrasi gas air dan reaksi steam reforming hidrokarbon. Hidrogen yang dihasilkan bermanfaat untuk reduksi NOx. Penambahan La2O3 ke Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 untuk dekomposisi metanol, ditemukan bahwa penambahan La2O3 menghambat pembentukan produk sampingan dimetil eter dan meningkatkan aktivitas katalitik katalis. Bila kandungan La2O3 10%, katalis memiliki aktivitas yang baik dan konversi metanol mencapai maksimum (sekitar 91,4%). Hal ini menunjukkan bahwa La2O3 mempunyai dispersi yang baik pada pembawa γ-Al2O3. Lebih jauh lagi, hal ini mendorong dispersi CeO2 pada pembawa γ2Al2O3 dan pengurangan oksigen massal, selanjutnya meningkatkan dispersi Pd dan selanjutnya meningkatkan interaksi antara Pd dan CeO2, sehingga meningkatkan aktivitas katalitik katalis untuk dekomposisi metanol.
Menurut karakteristik perlindungan lingkungan saat ini dan proses pemanfaatan energi baru, Tiongkok harus mengembangkan bahan katalitik tanah jarang berkinerja tinggi dengan hak kekayaan intelektual independen, mencapai pemanfaatan sumber daya tanah jarang yang efisien, mempromosikan inovasi teknologi bahan katalitik tanah jarang, dan mewujudkan lompatan maju pengembangan klaster industri teknologi tinggi terkait seperti tanah jarang, lingkungan, dan energi baru.
Saat ini, produk yang dipasok oleh perusahaan tersebut meliputi nano zirconia, nano titania, nano alumina, nano aluminium hydroxide, nano zinc oxide, nano silicon oxide, nano magnesium oxide, nano magnesium hydroxide, nano copper oxide, nano yttrium oxide, nano cerium oxide, nano lanthanum oxide, nano tungsten trioxide, nano ferroferric oxide, nano antibakterial agent, dan graphene. Kualitas produknya stabil, dan telah dibeli secara massal oleh perusahaan multinasional.
Telp:86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Waktu posting: 04-Jul-2022