稀土在催化材料中的應用

  由(you)于(yu)稀土元素具有獨(du)特的電子結構(gou),它在化學反應中具有良(liang)好的助(zhu)催化性能(neng),目前已成為石化、環境、能(neng)源、化工(gong)等(deng)催化應用(yong)領域中不可(ke)或缺的重要組(zu)分。

  一、石油催化裂化催化劑

  大分(fen)子量(liang)原油(you)必需經過(guo)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)分(fen)子篩(shai)催(cui)化(hua)(hua)劑催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)后,才能(neng)變(bian)成(cheng)小分(fen)子量(liang)、短鏈的(de)烴(jing)類。稀(xi)(xi)土(tu)(tu)作(zuo)為助催(cui)化(hua)(hua)材(cai)料(liao),在催(cui)化(hua)(hua)裂化(hua)(hua)催(cui)化(hua)(hua)劑中有重要作(zuo)用(yong)(yong),可增強(qiang)沸石催(cui)化(hua)(hua)劑的(de)活(huo)性(xing)、選擇性(xing)和(he)熱穩(wen)定性(xing)。稀(xi)(xi)土(tu)(tu)對(dui)分(fen)子篩(shai)結(jie)構和(he)化(hua)(hua)學性(xing)能(neng)有良好穩(wen)定作(zuo)用(yong)(yong),可使(shi)(shi)汽(qi)油(you)收得率提高4%,使(shi)(shi)催(cui)化(hua)(hua)劑壽(shou)命(ming)延長2倍,使(shi)(shi)煉(lian)油(you)成(cheng)本降低20%,并使(shi)(shi)裂化(hua)(hua)裝置生產(chan)能(neng)力(li)提高30%~50%。稀(xi)(xi)土(tu)(tu)用(yong)(yong)作(zuo)沸石催(cui)化(hua)(hua)劑,以鑭的(de)催(cui)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)最強(qiang),是(shi)鑭的(de)最大應用(yong)(yong)領域。

  二、機動車尾氣凈化催化劑

  機(ji)動(dong)車(che)尾氣(qi)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)及三(san)效催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)產業是高(gao)(gao)附加(jia)值、高(gao)(gao)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)含(han)量的(de)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)材料(liao)(liao)應(ying)用(yong)市場。機(ji)動(dong)車(che)尾氣(qi)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)所(suo)用(yong)的(de)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)主要(yao)是氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈰(shi)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鑭、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)釹和氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鐠等,其中(zhong)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈰(shi)是關鍵(jian)成分,由于鈰(shi)的(de)可(ke)變價特(te)性(xing)(xing),使(shi)得氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈰(shi)具有儲(chu)放(fang)氧(yang)功能,可(ke)提高(gao)(gao)尾氣(qi)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能。稀(xi)(xi)土(tu)(tu)作為穩定劑(ji)(ji)(ji)、促進劑(ji)(ji)(ji)應(ying)用(yong)于活性(xing)(xing)涂層中(zhong)。催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)引入稀(xi)(xi)土(tu)(tu)可(ke)大幅降低貴金(jin)屬用(yong)量,降低催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)制造成本。機(ji)動(dong)車(che)尾氣(qi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)未來(lai)發展趨(qu)勢,是針對(dui)更加(jia)苛(ke)刻的(de)排放(fang)標準,采用(yong)更加(jia)合理、科(ke)學的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)排放(fang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)與方(fang)案(an),如采用(yong)緊密耦合催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)+主催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu),這意味著汽車(che)尾氣(qi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)要(yao)耐受更高(gao)(gao)溫度(1000℃)的(de)惡(e)劣環(huan)境,需要(yao)更高(gao)(gao)性(xing)(xing)能、耐熱穩定性(xing)(xing)的(de)稀(xi)(xi)土(tu)(tu)涂層材料(liao)(liao)和催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)材料(liao)(liao)。鈰(shi)鋯儲(chu)氧(yang)材料(liao)(liao)是汽車(che)尾氣(qi)凈化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)關鍵(jian)核心(xin)材料(liao)(liao),隨著國內外機(ji)動(dong)車(che)尾氣(qi)排放(fang)標準的(de)提高(gao)(gao),對(dui)高(gao)(gao)端鈰(shi)鋯儲(chu)氧(yang)材料(liao)(liao)產品的(de)需求將十(shi)分旺盛(sheng)。

  三、天然氣催化燃燒催化材料

  催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)是(shi)(shi)一項高(gao)效(xiao)、環保、節能(neng)(neng)、運行安(an)全的(de)(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)優質利用(yong)(yong)(yong)高(gao)新(xin)技術(shu)。與(yu)(yu)普通(tong)火焰燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)相比,催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)具(ju)有(you)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)效(xiao)率高(gao)、燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)穩(wen)定、污染物〔一氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳、氮氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物等(deng)(deng)〕超低(di)排(pai)放(fang)等(deng)(deng)優點。中(zhong)國天(tian)然氣(qi)(qi)資源(yuan)豐(feng)富,天(tian)然氣(qi)(qi)在國家能(neng)(neng)源(yuan)結(jie)構中(zhong)所占比例逐年(nian)增加。發展與(yu)(yu)開發國際先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)稀(xi)土(tu)(tu)(tu)催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)材料(liao)(liao)與(yu)(yu)技術(shu),提高(gao)天(tian)然氣(qi)(qi)能(neng)(neng)源(yuan)高(gao)效(xiao)利用(yong)(yong)(yong),改變(bian)傳統的(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)方式具(ju)有(you)重要意義。天(tian)然氣(qi)(qi)催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)技術(shu)的(de)(de)(de)核心是(shi)(shi)高(gao)性能(neng)(neng)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)催化(hua)(hua)(hua)(hua)材料(liao)(liao)和高(gao)效(xiao)、低(di)排(pai)放(fang)催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)器,而催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)器的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)很大程度上取決于(yu)所選用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)材料(liao)(liao)。稀(xi)土(tu)(tu)(tu)高(gao)溫(wen)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑具(ju)有(you)價(jia)格便(bian)宜、原料(liao)(liao)易(yi)得、工(gong)藝穩(wen)定、凈化(hua)(hua)(hua)(hua)效(xiao)果好、使用(yong)(yong)(yong)壽命長等(deng)(deng)優點,稀(xi)土(tu)(tu)(tu)復合(he)催化(hua)(hua)(hua)(hua)材料(liao)(liao)如稀(xi)土(tu)(tu)(tu)-貴金屬等(deng)(deng),顯示出的(de)(de)(de)高(gao)活性和穩(wen)定性,是(shi)(shi)最有(you)可能(neng)(neng)促進(jin)催化(hua)(hua)(hua)(hua)燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)大規模應用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)核心技術(shu)。

  四、有機廢氣凈化催化材料

  隨著工業(ye)(ye)化(hua)(hua)的(de)迅(xun)速發展,工業(ye)(ye)生(sheng)產(chan)中排放的(de)有毒有害廢(fei)氣和使用這些化(hua)(hua)學(xue)品產(chan)生(sheng)的(de)廢(fei)氣已經成為城(cheng)市主要污染源之一(yi)。稀(xi)土催(cui)化(hua)(hua)材(cai)料由(you)于其良好的(de)催(cui)化(hua)(hua)性能、獨特的(de)低(di)溫活性、良好的(de)抗中毒能力,在有機廢(fei)氣治理方面(mian)已顯示出越來(lai)越廣闊的(de)應用前景。