稀土催化剂应用小结

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1、稀土催化剂应用小结作为稀土资源大国，我国正从稀土原材料的开发向稀土推广应用转变，不再是靠出口稀土矿产获取利润。随着稀土限售政策的发布，更是带动稀土深加工方面的发展，接下来浅谈稀土在催化剂方面的应用。稀土元素具有特殊的电子结构，其内层的4f电子被外层的5s及5p电子所屏蔽，在原子中定域。决定元素性质的最外层电子排布4f和5d形成导带，4f电子的定域化和不完全填充使稀土具有独特的光学和磁学特性，这些性质使稀土在催化领域中得到广泛应用。目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：汽车尾气净化；工业废气和人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值烷烃利用

2、；石油化工等。一、稀土在汽车尾气净化中的研究与应用近几年来，我国汽车产业迅速发展，各地汽车尾气排放量已占大气污染源85％左右，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。CO、HC、NOx，这三者构成了汽车尾气对大气的主要污染成分，可导致酸雨和城市光化学烟雾，严重影响生态环境，危害人体健康。当前世界上控制汽车尾气排放的最有效的技术是电子控制燃油喷射系统加三效催化剂。其中以三效催化剂为核心，能同时催化净化汽车尾气中的CO、HC和NOx三种有害气体，尽可能地降低尾气种有害气体的排放量。三效催化剂主要分为贵金属催化剂和稀土催化剂。由于贵金属资源短缺、

3、价格昂贵，难以推广，稀土催化剂以其价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长等特点备受青睐。稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性，有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。同时将稀土成分加入催化剂活性组分中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能、耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。终述，稀土催化剂主要具有如下特性：1.提高催化剂的热稳定性和机械强度2.提高催化剂的活性和储氧能力3.提高催化剂的抗中毒能力4.具有三效催化剂的效果

4、二、稀土在工业废气和人居环境净化中的研究与应用目前利用稀土催化技术治理工业废气和人居环境净化的工作，主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫脱氮、光催化空气净化和焦化污水催化净化等方面。1.对挥发性有机废气（VOCS）方面：研究表明，等离子----光催化净化技术在治理空气污染物方面具有较好的性能，比单一的等离子体技术或光催化技术都有明显的提高，是传统的空气净化技术无法比拟的。2.烟气脱硫脱氮方面：NOx和SO2主要来源于钢铁、火力发电、燃煤锅炉等排出的废气和汽车尾气，形成酸雨和光化学烟雾。稀土催化材料在烟气脱硫脱氮中显现出独特的吸收和催化

5、性能。含铈铝酸镁尖晶石，可以有效同时控制烟道气中的NOx和SO2的排放量但须处理反应放出的H2S。目前，联合脱硫脱氮技术是燃气治理技术的发展方向之一。3.焦化污水催化净化方面：焦化废水主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品精制过程，是成分复杂、多变、毒性大且难处理的工业污水。催化湿式氧化是处理它的现代净化技术，即污水在高温高压下，保持液态通入空气，采用中国研制的新型高效双组份催化剂（贵金属与稀土元素），对污水进行彻底氧化分解，转化为无害物质。4.光催化空气净化方面：空气净化主要涉及在室温条件下的光催化氧化和室温催化氧化技术的耦合。TiO2

6、被认为是最有前景的光催化剂。但是TiO2对可见光响应低,只能利用部分太阳光,催化活性不够高。稀土元素具有丰富的能级,特殊的4f电子跃迁特性和光学性质,能够以离子掺杂或半导体复合的形式有效提升传统TiO2光催化剂的性能,并能构造出多种新型的光催化剂体系。光催化因能在室温下反应且可利用太阳光作为反应光源,并且反应无二次污染等独特性能而在环境污染的治理和洁净能源的生产中显示出较大的应用潜力。三、稀土在催化燃烧中的研究与应用催化燃烧是燃料在催化剂表面进行的完全氧化反应。在催化燃烧反应过程中，反应物在催化剂表面形成低能量的表面自由基，生成振动激发

7、态产物，并以红外辐射方式释放出能量；反应完全进行的同时，通过催化剂的选择性来有效地抑制生成有毒有害物质的副反应发生，基本上不产生或很少产生NOx、CO和HC等污染物。传统的燃烧方式燃烧温度高，超过1500℃，在这个温度下燃烧很容易产生NOx，增加全球温室效应。另外，燃烧效率低，噪音高，且一些廉价燃料不能广泛应用。利用催化燃烧技术可改变燃烧方式，提高燃烧效率，降低燃烧温度，减少NOx的形成，且燃烧过程中噪音低，廉价燃料也可大量应用，具有高效节能、环境友好等优点。催化燃烧技术可提高热效率64%，燃烧效率可达99.5%，节能效果达15%以上。

8、稀土催化剂有稀土、碱土取代的钙钛矿型氧化物、六铝酸盐等催化剂，实验结果表明，稀土燃烧催化剂具有较高的热稳定性，但起燃活性相对较差。四、稀土在燃料电池中的研究与应用燃料电池能量转化效率高，污染物超低或零排放，