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稀土催化材料在石油裂化,汽車尾氣領域應用廣泛
2023/4/12 9:57:31
稀土在現代工業中很少用作主體催化劑，主要以助劑或催化劑的一種活性組分承擔其催化功能。稀土助催化劑從結構和成分上分為三類，分子篩稀土催化劑、鈣鈦礦催化材料和鈰鋯固氧體催化材料/鈰鋯汽車尾氣催化材料、柴油車尾氣催化材料。分子篩催化劑與輕稀土材料混合后，可大大提高其活性。主要應用于石油催化裂解領域。在實際應用中，稀土分子篩材料將原油轉化率從35%提高～40%提高到70～汽油產量將提高780%～13%，同時可加工大量劣質渣油。鈣鈦礦催化材料和鈰鋯固氧體催化材料主要應用于環保領域中的機動車尾氣催化領域。傳統的貴金屬（鉑、鈀、銠）催化劑在低溫環境下催化性能良好，但在高溫時易燒結，失活，抗中毒能力差（鉛、鎘）而且貴金屬產量有限，價格高昂，輕稀土作為助劑能夠有效解決此類問題。機動車尾氣主要處理的成分有CO，NOX和碳氫化合物，目前鈰鋯汽車尾氣催化材料、柴油車尾氣催化材料稀土催化劑在CO和碳氫化合物催化效果良好，但在NOX方面差距較大，目前在機動車尾氣領域，貴金屬仍承擔主催化劑。與產量有限，價格高昂的貴金屬相比，輕稀土物美價廉。
稀土催化材料在石油裂化，汽車尾氣領域應用廣泛，輕稀土鑭、鈰、鐠、氧化鑭、氯化鑭可以提高稀土催化劑的活性，耐高溫性和抗中毒能力，并且能降低整體成本。近年來國內以中石化為代表的公司在稀土催化領域申請專利數量快速增加，國內石油裂化技術工藝與國外差距逐漸縮小，但是由于缺乏核心催化材料技術，我國在機動車尾氣領域競爭力不足。
汽車尾氣污染主要是指柴油、汽油等機動車燃料對環境和人體的污染和破壞，因為它們含有添加劑和雜質。這些有害物質可分為氣體和顆粒物兩大類。一氧化碳、氮氧化合物和碳氫化合物等氣體成分，現已成為城市大氣污染的主要來源。安裝機外汽車尾氣催化凈化器是國際公認的減少汽車尾氣中CO、NOdPHC等有毒有害成分最有效的措施，其核心是催化劑的制備。
目前汽車上大量使用的尾氣催化器一般是將催化活性成分或助劑負載在黏結劑上，制成涂層，然后涂覆在載體材料上。其中所用的催化活性成分一般都是貴金屬，如Rh-Pt、Rh-Pd、Rh-Pt-Pd、Pt-Pd、Pd、Rh等，助劑一般為稀土元素，如Ce、Zr等元素的氧化物或固溶體，粘結劑一般為Y-Al2O3，載體一般為蜂窩狀的堇青石或γ-Α1203。為了抑制高溫下貴金屬合金化導致的活性降低，目前的三元催化器通常都采用雙涂層結構或三層結構，這種結構設計在很大程度上提高了催化劑的高溫抗老化能力和催化能力。然而，由于貴金屬資源短缺和價格昂貴，三元催化劑的成本很高。在開發高性能催化劑的同時，人們也將如何降低催化劑的制造成本作為一個重要的研究課題。
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