Նանոհազվագյուտ հողերի օքսիդի կիրառումը ավտոմեքենայի արտանետման մեջ

Ինչպես բոլորս գիտենք, Չինաստանում հազվագյուտ հողային միներալները հիմնականում կազմված են թեթև հազվագյուտ հողային բաղադրիչներից, որոնցից լանթանը և ցերիումը կազմում են ավելի քան 60%-ը: Չինաստանի մետաղագործական արդյունաբերության մեջ հազվագյուտ հողային մշտական ​​մագնիսական նյութերի, հազվագյուտ հողային լյումինեսցենտ նյութերի, հազվագյուտ հողային փայլեցնող փոշու և հազվագյուտ հողային միներալների տարեցտարի ընդլայնման հետ մեկտեղ, ներքին շուկայում միջին և ծանր հազվագյուտ հողային միներալների պահանջարկը նույնպես արագորեն աճում է: Դա հանգեցրել է բարձր առատության թեթև հազվագյուտ հողային միներալների, ինչպիսիք են Ce, La և Pr-ը, մեծ կուտակման, ինչը հանգեցնում է Չինաստանում հազվագյուտ հողային ռեսուրսների շահագործման և կիրառման միջև լուրջ անհավասարակշռության: Պարզվել է, որ թեթև հազվագյուտ հողային տարրերը ցուցաբերում են լավ կատալիտիկ կատարողականություն և արդյունավետություն քիմիական ռեակցիայի գործընթացում՝ իրենց եզակի 4f էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքի շնորհիվ: Հետևաբար, թեթև հազվագյուտ հողային միներալների օգտագործումը որպես կատալիտիկ նյութ հազվագյուտ հողային ռեսուրսների համապարփակ օգտագործման լավ միջոց է: Կատալիզատորը մի տեսակ նյութ է, որը կարող է արագացնել քիմիական ռեակցիան և չի սպառվում ռեակցիայից առաջ և հետո: Հազվագյուտ հողային միներալների կատալիզացիայի հիմնարար հետազոտությունների ամրապնդումը կարող է ոչ միայն բարելավել արտադրության արդյունավետությունը, այլև խնայել ռեսուրսներ և էներգիա և նվազեցնել շրջակա միջավայրի աղտոտումը, ինչը համապատասխանում է կայուն զարգացման ռազմավարական ուղղությանը:

Ինչո՞ւ են հազվագյուտ հողային տարրերը կատալիտիկ ակտիվություն ունենում։

Հազվագյուտ հողային տարրերն ունեն հատուկ արտաքին էլեկտրոնային կառուցվածք (4f), որը հանդես է գալիս որպես կոմպլեքսի կենտրոնական ատոմ և ունի տարբեր կոորդինացիոն թվեր՝ 6-ից 12: Հազվագյուտ հողային տարրերի կոորդինացիոն թվի փոփոխականությունը որոշում է, որ դրանք ունեն «մնացորդային վալենտային»: Քանի որ 4f-ն ունի յոթ պահեստային վալենտային էլեկտրոնային օրբիտալներ՝ կապի ունակությամբ, այն խաղում է «պահեստային քիմիական կապի» կամ «մնացորդային վալենտային» դեր: Այս ունակությունը անհրաժեշտ է ֆորմալ կատալիզատորի համար: Հետևաբար, հազվագյուտ հողային տարրերը ոչ միայն ունեն կատալիտիկ ակտիվություն, այլև կարող են օգտագործվել որպես հավելանյութեր կամ համակատալիզատորներ՝ կատալիզատորների կատալիտիկ աշխատանքը բարելավելու համար, մասնավորապես՝ ծերացման դեմ և թունավորման դեմ պայքարելու ունակությունը:

Ներկայումս նանոցերիումի օքսիդի և նանոլանթանի օքսիդի դերը ավտոմեքենաների արտանետումների մշակման մեջ դարձել է նոր ուշադրության կենտրոնում։

Ավտոմեքենաների արտանետվող գազերի վնասակար բաղադրիչները հիմնականում ներառում են CO, HC և NOx: Ավտոմեքենաների արտանետվող գազերի մաքրման կատալիզատորում օգտագործվող հազվագյուտ հողային միացությունները հիմնականում ցերիումի օքսիդի, պրազեոդիմիումի օքսիդի և լանթանի օքսիդի խառնուրդ են: Ավտոմեքենաների արտանետվող գազերի մաքրման հազվագյուտ հողային միացությունների կատալիզատորը կազմված է հազվագյուտ հողային միացությունների և կոբալտի, մանգանի և կապարի բարդ օքսիդներից: Այն եռակի կատալիզատորի տեսակ է՝ պերովսկիտային, սպինելի տեսակի և կառուցվածքի, որտեղ ցերիումի օքսիդը հիմնական բաղադրիչն է: Ցերիումի օքսիդի օքսիդի օքսիդի օքսիդի օքսիդացման և վերականգնման հատկությունների շնորհիվ արտանետվող գազերի բաղադրիչները կարող են արդյունավետորեն վերահսկվել:

Ավտոմեքենայի արտանետումների մաքրման կատալիզատորը հիմնականում կազմված է մեղրամոմային կերամիկական (կամ մետաղական) կրիչից և մակերեսային ակտիվացված ծածկույթից: Ակտիվացված ծածկույթը կազմված է մեծ մակերեսով γ-Al2O3-ից, մակերեսային մակերեսը կայունացնելու համար անհրաժեշտ քանակությամբ օքսիդից և ծածկույթում ցրված կատալիտիկ ակտիվ մետաղից: Թանկարժեք pt-ի և RH-ի սպառումը նվազեցնելու, ավելի էժան Pd-ի սպառումը մեծացնելու և կատալիզատորի արժեքը նվազեցնելու համար: Ավտոմեքենայի արտանետումների մաքրման կատալիզատորի աշխատանքը չնվազեցնելու նախադրյալով, սովորաբար որոշակի քանակությամբ CeO2 և La2O3 են ավելացվում լայնորեն օգտագործվող Pt-Pd-Rh եռակի կատալիզատորի ակտիվացման ծածկույթին՝ ստանալու համար հազվագյուտ թանկարժեք մետաղների եռակի կատալիզատոր՝ գերազանց կատալիտիկ ազդեցությամբ: La2O3-ը (UG-LaO1) և CeO2-ը օգտագործվել են որպես խթանիչներ՝ γ-Al2O3-ով հենված ազնիվ մետաղների կատալիզատորների աշխատանքը բարելավելու համար: Հետազոտությունների համաձայն, CeO2-ը, La2O3-ի հիմնական մեխանիզմը ազնիվ մետաղների կատալիզատորներում հետևյալն է.

1. Ակտիվ ծածկույթի կատալիտիկ ակտիվությունը բարելավելու համար CeO2 ավելացնելով՝ թանկարժեք մետաղի մասնիկները ակտիվ ծածկույթում ցրված պահելու համար, որպեսզի խուսափվի կատալիտիկ ցանցի կետերի նվազումից և սինտերացման հետևանքով ակտիվության վնասումից: CeO2(UG-CeO1) Pt/γ-Al2O3-ի մեջ ավելացնելը կարող է ցրվել γ-Al2O3-ի վրա մեկ շերտով (միաշերտ դիսպերսիայի առավելագույն քանակը 0.035 գ CeO2/գ γ-Al2O3 է), ինչը փոխում է γ-Al2O3-ի մակերևութային հատկությունները և բարելավում Pt-ի դիսպերսիայի աստիճանը: Երբ CeO2-ի պարունակությունը հավասար է կամ մոտ է դիսպերսիայի շեմին, Pt-ի դիսպերսիայի աստիճանը հասնում է ամենաբարձրին: CeO2-ի դիսպերսիայի շեմը CeO2-ի լավագույն դեղաչափն է: 600℃-ից բարձր օքսիդացման մթնոլորտում Rh-ը կորցնում է իր ակտիվացումը՝ Rh2O3-ի և Al2O3-ի միջև պինդ լուծույթի առաջացման պատճառով: CeO2-ի առկայությունը կթուլացնի Rh-ի և Al2O3-ի միջև ռեակցիան և կպահպանի Rh-ի ակտիվացումը: La2O3-ը (UG-LaO1) կարող է նաև կանխել Pt գերմանր մասնիկների աճը: CeO2 և La2O3(UG-LaO1) Pd/γ2al2o3-ին ավելացնելով, պարզվեց, որ CeO2-ի ավելացումը նպաստում է Pd-ի ցրմանը կրողի վրա և առաջացնում է սիներգետիկ վերականգնում: Pd-ի բարձր ցրումը և դրա փոխազդեցությունը CeO2-ի հետ Pd/γ2Al2O3-ի վրա կատալիզատորի բարձր ակտիվության գրավականն են:

2. Ավտոմեքենայի մեկնարկային ջերմաստիճանը բարձրանում է, կամ երբ փոխվում են վարման ռեժիմը և արագությունը, փոխվում են արտանետվող գազի հոսքի արագությունը և կազմը, ինչը անընդհատ փոխում է ավտոմեքենայի արտանետվող գազի մաքրման կատալիզատորի աշխատանքային պայմանները և ազդում դրա կատալիտիկ կատարողականության վրա: Անհրաժեշտ է օդի π վառելիքի հարաբերակցությունը կարգավորել ստեխիոմետրիկ հարաբերակցության՝ 1415~1416-ի, որպեսզի կատալիզատորը կարողանա լիարժեքորեն կատարել իր մաքրման գործառույթը: CeO2-ը փոփոխական վալենտային օքսիդ է (Ce4 +ΠCe3+), որն ունի N-տիպի կիսահաղորդչի հատկություններ և ունի թթվածնի կուտակման և արտանետման գերազանց ունակություն: Երբ A π F հարաբերակցությունը փոխվում է, CeO2-ը կարող է հիանալի դեր խաղալ օդ-վառելիք հարաբերակցության դինամիկ կարգավորման գործում: Այսինքն՝ O2-ը արտանետվում է, երբ վառելիքը ավելցուկ է՝ օգնելով CO-ի և ածխաջրածինների օքսիդացմանը. ավելորդ օդի դեպքում CeO2-x-ը կատարում է վերականգնող դեր և արձագանքում է NOx-ի հետ՝ արտանետվող գազից NOx-ը հեռացնելու համար՝ ստանալով CeO2:

3. Համակատալիզատորի ազդեցությունը Երբ aπ f խառնուրդը գտնվում է ստեխիոմետրիկ հարաբերակցության մեջ, բացի H2, CO, HC օքսիդացման ռեակցիայից և NOx վերականգնման ռեակցիայից, CeO2-ը որպես համակատալիզատոր կարող է նաև արագացնել ջրային գազի միգրացիան և գոլորշու ռեֆորմինգի ռեակցիան և նվազեցնել CO-ի և HC-ի պարունակությունը: La2O3-ը կարող է բարելավել ջրային գազի միգրացիայի ռեակցիայի և ածխաջրածնի գոլորշու ռեֆորմինգի ռեակցիայի փոխակերպման արագությունը: Առաջացած ջրածինը օգտակար է NOx վերականգնման համար: Մեթանոլի քայքայման համար La2O3-ը ավելացնելով Pd/CeO2-γ-Al2O3-ին, պարզվել է, որ La2O3-ի ավելացումը կանխում է ենթամթերք՝ դիմեթիլ եթերի առաջացումը և բարելավում է կատալիզատորի կատալիտիկ ակտիվությունը: Երբ La2O3-ի պարունակությունը 10% է, կատալիզատորն ունի լավ ակտիվություն, և մեթանոլի փոխակերպումը հասնում է առավելագույնի (մոտ 91.4%): Սա ցույց է տալիս, որ La2O3-ը լավ դիսպերսիա ունի γ-Al2O3 կրողի վրա։ Ավելին, այն նպաստում է CeO2-ի դիսպերսիային γ2Al2O3 կրողի վրա և ծավալային թթվածնի նվազեցմանը, ավելի է բարելավում Pd-ի դիսպերսիան և ավելի է ուժեղացնում Pd-ի և CeO2-ի փոխազդեցությունը, այդպիսով բարելավելով մեթանոլի քայքայման կատալիզատորի կատալիտիկ ակտիվությունը։

Համաձայն շրջակա միջավայրի պաշտպանության և էներգիայի օգտագործման նոր գործընթացների ներկայիս բնութագրերի՝ Չինաստանը պետք է մշակի բարձր արդյունավետությամբ հազվագյուտ հողային կատալիտիկ նյութեր՝ անկախ մտավոր սեփականության իրավունքներով, հասնի հազվագյուտ հողային ռեսուրսների արդյունավետ օգտագործմանը, խթանի հազվագյուտ հողային կատալիտիկ նյութերի տեխնոլոգիական նորարարությունը և իրականացնի բարձր տեխնոլոգիական արդյունաբերական կլաստերների, ինչպիսիք են հազվագյուտ հողային միացությունները, շրջակա միջավայրը և նոր էներգիան, առաջընթաց զարգացում:

Ներկայումս ընկերության կողմից մատակարարվող արտադրանքը ներառում է նանոցիրկոնիում, նանոտիտանիում, նանոալյումինե ալյումին, նանոալյումինի հիդրօքսիդ, նանոցինկի օքսիդ, նանոսիլիկոնի օքսիդ, նանոմագնեզիումի օքսիդ, նանոմագնեզիումի հիդրօքսիդ, նանոպղնձի օքսիդ, նանոիտրիումի օքսիդ, նանոցերիումի օքսիդ, նանոլանթանի օքսիդ, նանովոլֆրամի եռօքսիդ, նանոֆեռերկաթիլային օքսիդ, նանոհակաբակտերիալ միջոց և գրաֆեն: Արտադրանքի որակը կայուն է, և այն խմբաքանակներով գնվել է միջազգային ձեռնարկությունների կողմից:

Հեռ․՝ 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com