تطبيق نانو أكسيد الأرض النادرة في عوادم السيارات

كما نعلم جميعًا، تتكون المعادن الأرضية النادرة في الصين بشكل أساسي من مكونات أرضية نادرة خفيفة، يمثل اللانثانوم والسيريوم منها أكثر من 60%. مع التوسع في المواد المغناطيسية الدائمة الأرضية النادرة، ومواد الإنارة الأرضية النادرة، ومسحوق تلميع الأتربة النادرة والأتربة النادرة في صناعة المعادن في الصين عامًا بعد عام، فإن الطلب على الأتربة النادرة المتوسطة والثقيلة في السوق المحلية يتزايد أيضًا بسرعة. تراكم كبير من الأتربة النادرة الخفيفة عالية الوفرة مثل Ce وLa وPr، مما يؤدي إلى خلل خطير بين استغلال وتطبيق موارد الأرض النادرة في الصين. لقد وجد أن العناصر الأرضية النادرة الخفيفة تظهر أداءً تحفيزيًا جيدًا وفعالية في عملية التفاعل الكيميائي بسبب هيكل غلافها الإلكتروني الفريد 4f. لذلك، يعد استخدام الأرض النادرة الخفيفة كمواد محفزة طريقة جيدة للاستخدام الشامل لموارد الأرض النادرة. المحفز هو نوع من المواد التي يمكنها تسريع التفاعل الكيميائي ولا يتم استهلاكه قبل التفاعل وبعده. إن تعزيز البحث الأساسي لتحفيز الأتربة النادرة لا يؤدي فقط إلى تحسين كفاءة الإنتاج، بل يوفر أيضًا الموارد والطاقة ويقلل التلوث البيئي، وهو ما يتماشى مع الاتجاه الاستراتيجي للتنمية المستدامة.

لماذا العناصر الأرضية النادرة لها نشاط تحفيزي؟

تحتوي العناصر الأرضية النادرة على هيكل إلكتروني خارجي خاص (4f)، يعمل بمثابة الذرة المركزية للمجمع وله أرقام تنسيق مختلفة تتراوح من 6 إلى 12. ويحدد تباين عدد التنسيق للعناصر الأرضية النادرة أن لديهم "تكافؤ متبقي". . نظرًا لأن 4f يحتوي على سبعة مدارات إلكترون تكافؤ احتياطية مع قدرة الترابط، فإنه يلعب دور "الرابطة الكيميائية الاحتياطية" أو "التكافؤ المتبقي". هذه القدرة ضرورية لمحفز رسمي. ولذلك، فإن العناصر الأرضية النادرة ليس لها نشاط حفاز فحسب، بل يمكن استخدامها أيضًا كمواد مضافة أو محفزات مساعدة لتحسين الأداء التحفيزي للعوامل الحفازة، وخاصة القدرة على مكافحة الشيخوخة والقدرة على مكافحة التسمم.

في الوقت الحاضر، أصبح دور أكسيد السيريوم النانوي وأكسيد اللانثانم النانوي في معالجة عوادم السيارات موضع تركيز جديد.

تشمل المكونات الضارة في عوادم السيارات بشكل رئيسي ثاني أكسيد الكربون، والهيدروكربونات، وأكاسيد النيتروجين. الأتربة النادرة المستخدمة في محفز تنقية عوادم السيارات الأرضية النادرة هي في الأساس خليط من أكسيد السيريوم وأكسيد البراسيوديميوم وأكسيد اللانثانم. يتكون محفز تنقية عوادم السيارات الأرضية النادرة من أكاسيد معقدة من الأتربة النادرة والكوبالت والمنغنيز والرصاص. إنه نوع من المحفز الثلاثي مع البيروفسكايت، نوع الإسبنيل والهيكل، حيث يكون أكسيد السيريوم هو المكون الرئيسي. نظرًا لخصائص الأكسدة والاختزال لأكسيد السيريوم، يمكن التحكم بشكل فعال في مكونات غاز العادم.

يتكون محفز تنقية عوادم السيارات بشكل أساسي من حامل خزفي (أو معدني) على شكل قرص العسل وطلاء منشط على السطح. يتكون الطلاء المنشط من مساحة كبيرة γ-Al2O3، وكمية مناسبة من الأكسيد لتثبيت مساحة السطح ومعدن نشط تحفيزيًا منتشر في الطلاء. لتقليل استهلاك pt وRH الباهظة الثمن، وزيادة استهلاك Pd الأرخص وتقليل تكلفة المحفز، على أساس عدم تقليل أداء محفز تنقية عوادم السيارات، تتم إضافة كمية معينة من CeO2 وLa2O3 بشكل شائع إلى طلاء التنشيط للمحفز الثلاثي Pt-Pd-Rh الشائع الاستخدام لتشكيل محفز ثلاثي من المعادن الثمينة الأرضية النادرة مع تأثير حفاز ممتاز. تم استخدام La2O3(UG-La01) وCeO2 كمحفزات لتحسين أداء المحفزات المعدنية النبيلة المدعومة γ-Al2O3. وفقا للبحث، CeO2، الآلية الرئيسية لـ La2O3 في محفزات المعادن النبيلة هي كما يلي:

1. تحسين النشاط التحفيزي للطلاء النشط عن طريق إضافة CeO2 للحفاظ على جزيئات المعادن الثمينة مشتتة في الطلاء النشط، وذلك لتجنب تقليل نقاط الشبكة الحفزية والأضرار التي تلحق بالنشاط الناجم عن التلبيد. يمكن أن تؤدي إضافة CeO2 (UG-Ce01) إلى Pt/γ-Al2O3 إلى التفريق على γ-Al2O3 في طبقة واحدة (الحد الأقصى لمقدار التشتت أحادي الطبقة هو 0.035 جم CeO2/g γ-Al2O3)، مما يغير خصائص سطح γ -Al2O3 ويحسن درجة تشتت Pt. عندما يكون محتوى CeO2 مساويا أو قريبا من عتبة التشتت، فإن درجة تشتت Pt تصل إلى أعلى مستوى. عتبة التشتت لـ CeO2 هي أفضل جرعة لـ CeO2. في جو الأكسدة الذي يزيد عن 600 درجة مئوية، يفقد Rh تنشيطه بسبب تكوين محلول صلب بين Rh2O3 وAl2O3. إن وجود CeO2 سيضعف التفاعل بين Rh و Al2O3 ويحافظ على تنشيط Rh. يمكن لـ La2O3 (UG-La01) أيضًا أن يمنع نمو جزيئات Pt متناهية الصغر. وبإضافة CeO2 وLa2O3 (UG-La01) إلى Pd/γ 2al2o3، وجد أن إضافة CeO2 عززت تشتت Pd على الناقل وأنتج التخفيض التآزري. يعد التشتت العالي لـ Pd وتفاعله مع CeO2 على Pd/γ2Al2O3 هو المفتاح للنشاط العالي للمحفز.

2. نسبة الهواء إلى الوقود المعدلة تلقائيًا (aπ f) عندما ترتفع درجة حرارة بدء تشغيل السيارة، أو عندما يتغير وضع القيادة والسرعة، يتغير معدل تدفق العادم وتكوين غاز العادم، مما يجعل ظروف عمل عادم السيارة يتغير محفز تنقية الغاز باستمرار ويؤثر على أدائه الحفاز. من الضروري ضبط نسبة الوقود π للهواء إلى نسبة العناصر المتكافئة من 1415 إلى 1416، حتى يتمكن المحفز من إطلاق العنان لوظيفة التنقية الخاصة به. CeO2 هو أكسيد التكافؤ المتغير (Ce4 +ΠCe3+)، الذي له خصائص أشباه الموصلات من النوع N، ولها قدرة ممتازة على تخزين وإطلاق الأكسجين. عندما تتغير نسبة A π F، يمكن أن يلعب CeO2 دورًا ممتازًا في ضبط نسبة الهواء إلى الوقود ديناميكيًا. أي أنه يتم إطلاق O2 عندما يكون الوقود فائضًا لمساعدة ثاني أكسيد الكربون والهيدروكربون على الأكسدة؛ في حالة الهواء الزائد، يلعب CeO2-x دورًا مختزلًا ويتفاعل مع أكاسيد النيتروجين لإزالة أكاسيد النيتروجين من غاز العادم للحصول على CeO2.

3. تأثير المحفز الكيميائي عندما يكون خليط aπ f في نسبة متكافئة، إلى جانب تفاعل الأكسدة لـ H2، CO، HC وتفاعل اختزال أكاسيد النيتروجين، يمكن لـ CeO2 كمحفز مساعد أيضًا تسريع هجرة غاز الماء وتفاعل إصلاح البخار وتقليل محتوى ثاني أكسيد الكربون وHC. يمكن لـ La2O3 تحسين معدل التحويل في تفاعل هجرة غاز الماء وتفاعل إصلاح بخار الهيدروكربون. الهيدروجين الناتج مفيد في تقليل أكاسيد النيتروجين. عند إضافة La2O3 إلى Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 لتحلل الميثانول، وجد أن إضافة La2O3 تمنع تكوين المنتج الثانوي ثنائي ميثيل إيثر وتحسن النشاط التحفيزي للمحفز. عندما يكون محتوى La2O3 10%، يكون للمحفز نشاط جيد ويصل تحويل الميثانول إلى الحد الأقصى (حوالي 91.4%). هذا يدل على أن La2O3 لديه تشتت جيد على حامل γ-Al2O3. علاوة على ذلك، فقد عزز تشتت CeO2 على حامل γ2Al2O3 وتقليل الأكسجين السائب، مما أدى إلى تحسين تشتت Pd وزيادة تعزيز التفاعل بين Pd وCeO2، وبالتالي تحسين النشاط الحفاز للمحفز لتحلل الميثانول.

وفقا لخصائص حماية البيئة الحالية وعملية استخدام الطاقة الجديدة، يتعين على الصين تطوير مواد محفزة أرضية نادرة عالية الأداء مع حقوق ملكية فكرية مستقلة، وتحقيق الاستخدام الفعال لموارد الأرض النادرة، وتعزيز الابتكار التكنولوجي للمواد المحفزة الأرضية النادرة، وتحقيق قفزة. - التطوير المستقبلي للمجموعات الصناعية ذات التقنية العالية مثل التربة النادرة والبيئة والطاقة الجديدة.

في الوقت الحاضر، المنتجات التي توفرها الشركة تشمل نانو زركونيا، نانو تيتانيا، نانو الألومينا، نانو هيدروكسيد الألومنيوم، نانو أكسيد الزنك، نانو أكسيد السيليكون، نانو أكسيد المغنيسيوم، نانو هيدروكسيد المغنيسيوم، نانو أكسيد النحاس، نانو أكسيد الإيتريوم، نانو أكسيد السيريوم. وأكسيد اللانثانم النانوي وثالث أكسيد التنجستين النانوي وأكسيد الحديديك النانوي وعامل النانو المضاد للبكتيريا والجرافين. جودة المنتج مستقرة، وقد تم شراؤها على دفعات من قبل الشركات المتعددة الجنسيات.

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