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        稀土催化劑應用

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        稀土催化劑應用 

        中國稀土行業協會顧長玉 

          

            作為稀土資源大國,我國正從稀土原材料的開發向稀土推廣應用轉變,不再是靠出口稀土礦產獲取利潤。隨著稀土限售政策的發布,更是帶動稀土深加工方面的發展,接下來淺談稀土在催化劑方面的應用。 

        稀土元素具有特殊的電子結構,其內層的 4f 電子被外層的 5s及 5p 電子所屏蔽,在原子中定域。決定元素性質的外層電子排布 4f 和 5d 形成導帶,4f 電子的定域化和不完全填充使稀土具有獨特的光學和磁學特性,這些性質使稀土在催化領域中得到廣泛應用。目前稀土催化劑的應用包括以下幾個方面:汽車尾氣凈化;工業廢氣和人居環境凈化;催化燃燒;燃料電池;低值烷烴利用;石油化工等。 

        一、稀土在汽車尾氣凈化中的研究與應用 

        近幾年來,我國汽車產業迅速發展,各地汽車尾氣排放量已占大氣污染源85%左右,汽車尾氣排放已成為主要的大氣污染源。CO、HC、NOx,這三者構成了汽車尾氣對大氣的主要污染成分,可導致酸雨和城市光化學煙霧,嚴重影響生態環境,危害人體健康。當前世界上控制汽車尾氣排放的有效的技術是電子控制燃油噴射系統加三效催化劑。其中以三效催化劑為核心,能同時催化凈化汽車尾氣中的 CO、HC 和 NOx三種有害氣體,盡可能地降低尾氣種有害氣體的排放量。三效催化劑主要分為貴金屬催化劑和稀土催化劑。由于貴金屬資源短缺、價格昂貴,難以推廣,稀土催化劑以其價格低、熱穩定性好、活性較高、使用壽命長等特點備受青睞。 

        稀土汽車尾氣凈化催化劑所用的稀土主要是以氧化鈰、氧化鐠和氧化鑭的混合物為主, 其中氧化鈰是關鍵成份。由于氧化鈰的氧化還原特性,有效地控制排放尾氣的組分,能在還原氣氛中供氧,或在氧化氣氛中耗氧。同時將稀土成分加入催化劑活性組分中,能提高催化劑的抗鉛、硫中毒性能、耐高溫穩定性,并能改善催化劑的空燃比工作特性。終述,稀土催化劑主要具有如下特性: 

        1. 提高催化劑的熱穩定性和機械強度       

        2. 提高催化劑的活性和儲氧能力  

        3. 提高催化劑的抗中毒能力          

        4. 具有三效催化劑的效果 

        二、稀土在工業廢氣和人居環境凈化中的研究與應用 

        目前利用稀土催化技術治理工業廢氣和人居環境凈化的工作,主要集中在揮發性有機廢氣治理、煙氣脫硫脫氮、光催化空氣凈化和焦化污水催化凈化等方面。 

            我國稀土資源豐富,而且稀土材料性價比高,可重復使用,對環境無二次污染,是環境友好材料,其發展和應用對環境和經濟可持續發展具有重要意義。同時,稀土作為獨特的催化功能組分或重要的助催化劑,憑借其有的催化性能和抗中毒能力,在多種催化材料中發揮著重要和不可替代的作用,也為多種催化劑向產業化的轉化提供了條件。


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