Dakigunez, Txinako lur arraroen mineralak batez ere lur arraroen osagai arinekin osatuta daude, eta horien artean lantanoak eta zerioak % 60 baino gehiago dira. Txinako metalurgia-industrian lur arraroen iman iraunkorreko materialen, lur arraroen materialen, lur arraroen leuntzeko hautsen eta lur arraroen hedapenarekin, lur arraro ertain eta astunen eskaria ere azkar handitzen ari da barne-merkatuan. Horrek Ce, La eta Pr bezalako lur arraro arin ugari pilatu ditu, eta horrek desoreka larria sortzen du Txinan lur arraroen baliabideen ustiapenaren eta aplikazioaren artean. Ikusi da lur arraro arinen elementuek errendimendu eta eraginkortasun katalitiko ona erakusten dutela erreakzio kimikoen prozesuan, 4f elektroi-geruza egitura berezia dutelako. Beraz, lur arraro arinak material katalitiko gisa erabiltzea modu ona da lur arraroen baliabideen erabilera integrala lortzeko. Katalizatzailea erreakzio kimikoa bizkortu dezakeen substantzia mota bat da, eta ez da erreakzioaren aurretik eta ondoren kontsumitzen. Lur arraroen katalisiaren oinarrizko ikerketa indartzeak ez du soilik ekoizpen-eraginkortasuna hobetu dezake, baita baliabideak eta energia aurreztu eta ingurumen-kutsadura murriztu ere, garapen jasangarriaren norabide estrategikoarekin bat datorrena.
Zergatik dute lur arraroetako elementuek jarduera katalitikoa?
Lur arraroek kanpoko egitura elektroniko berezia dute (4f), konplexuaren atomo zentral gisa jokatzen duena eta 6tik 12ra bitarteko koordinazio-zenbaki desberdinak dituena. Lur arraroen elementuen koordinazio-zenbakiaren aldakortasunak "hondar-balentzia" dutela zehazten du. 4f-k lotura-gaitasuna duten zazpi balentzia-orbital elektroniko babeskopiak dituenez, "lotura kimiko babeskopi" edo "hondar-balentzia" papera betetzen du. Gaitasun hau beharrezkoa da katalizatzaile formal batentzat. Beraz, lur arraroek ez dute jarduera katalitikoa bakarrik, baita gehigarri edo kokatalizatzaile gisa ere erabil daitezke katalizatzaileen errendimendu katalitikoa hobetzeko, batez ere zahartzearen aurkako gaitasuna eta intoxikazioen aurkako gaitasuna.
Gaur egun, nano zerio oxidoaren eta nano lantano oxidoaren eginkizuna automobilen ihes-gasen tratamenduan arreta-gune berri bat bihurtu da.
Automobilen ihes-gasen osagai kaltegarrien artean CO, HC eta NOx daude batez ere. Lur arraroen automobilen ihes-gasen arazketa katalizatzailean erabiltzen den lur arraroa zerio oxidoaren, praseodimio oxidoaren eta lantano oxidoaren nahasketa bat da batez ere. Lur arraroen automobilen ihes-gasen arazketa katalizatzailea lur arraroen eta kobalto, manganeso eta berun oxido konplexuz osatuta dago. Perovskita, espinela mota eta egitura dituen katalizatzaile ternario mota bat da, non zerio oxidoa osagai nagusia den. Zerio oxidoaren erredox ezaugarriei esker, ihes-gasen osagaiak eraginkortasunez kontrola daitezke.
Automobilen ihes-gasen arazketa katalizatzailea batez ere ezti-orratz zeramikoz (edo metalez) euskarri batez eta gainazalean aktibatutako estalduraz osatuta dago. Aktibatutako estaldura γ-Al2O3 azalera handikoaz, gainazala egonkortzeko oxido kantitate egoki batez eta estalduran barreiatuta dagoen metal katalitikoki aktiboaz osatuta dago. PT eta RH garestiak kontsumitzeko, Pd merkeagoak kontsumitzeko eta katalizatzailearen kostua murrizteko. Automobilen ihes-gasen arazketa katalizatzailearen errendimendua ez murrizteko premisan, CeO2 eta La2O3 kantitate jakin bat gehitzen zaio normalean Pt-Pd-Rh katalizatzaile ternario erabili ohi denaren aktibazio-estaldurari, efektu katalitiko bikaina duen lur arraroetako metal preziatuen katalizatzaile ternario bat osatzeko. La2O3 (UG-La01) eta CeO2 sustatzaile gisa erabili ziren γ-Al2O3-k babestutako metal nobleen katalizatzaileen errendimendua hobetzeko. Ikerketen arabera, CeO2, La2O3-ren mekanismo nagusia metal nobleen katalizatzaileetan honako hau da:
1. Hobetu estaldura aktiboaren jarduera katalitikoa CeO2 gehituz, metal preziatuen partikulak estaldura aktiboan barreiatuta mantentzeko, sare katalitikoaren puntuen murrizketa eta sinterizazioak eragindako jarduera kaltetzea saihesteko. CeO2(UG-Ce01) Pt/γ-Al2O3-ri gehitzeak γ-Al2O3-n barreia daiteke geruza bakarrean (geruza bakarreko dispertsioaren gehienezko kopurua 0,035g CeO2/g γ-Al2O3 da), eta horrek γ-Al2O3-ren gainazaleko propietateak aldatzen ditu eta Pt-ren dispertsio maila hobetzen du. CeO2 edukia dispertsio atalasearen berdina edo hurbil dagoenean, Pt-ren dispertsio maila gorenera iristen da. CeO2-ren dispertsio atalasea da CeO2-ren dosirik onena. 600℃-tik gorako oxidazio atmosferan, Rh-k bere aktibazioa galtzen du Rh2O3 eta Al2O3 artean disoluzio solidoa eratzen delako. CeO2-ren presentziak Rh eta Al2O3 arteko erreakzioa ahulduko du eta Rh-ren aktibazioa mantenduko du. La2O3(UG-La01)-k Pt partikula ultrafinen hazkuntza ere eragotzi dezake. CeO2 eta La2O3(UG-La01) Pd/γ2al2o3-ri gehituz, ikusi zen CeO2-ren gehiketak Pd-ren dispertsioa sustatzen zuela eramailearen gainean eta murrizketa sinergikoa sortzen zuela. Pd-ren dispertsio handia eta Pd/γ2Al2O3-n CeO2-rekin duen interakzioa dira katalizatzailearen jarduera handiaren gakoa.
2. Aire-erregai erlazioa automatikoki doitzen da (aπ f) Automobilaren hasierako tenperatura igotzen denean, edo gidatzeko modua eta abiadura aldatzen direnean, ihes-fluxua eta ihes-gasen konposizioa aldatzen dira, eta horrek automobilaren ihes-gasen arazketa-katalizatzailearen lan-baldintzak etengabe aldatzen ditu eta bere errendimendu katalitikoa eragiten du. Airearen π erregai erlazioa 1415~1416 erlazio estekiometrikora doitzea beharrezkoa da, katalizatzaileak bere arazketa-funtzioa guztiz bete dezan. CeO2 balentzia aldakorreko oxidoa da (Ce4 +ΠCe3+), N motako erdieroaleen propietateak dituena, eta oxigenoa biltegiratzeko eta askatzeko gaitasun bikaina duena. A π F erlazioa aldatzen denean, CeO2-k paper bikaina joka dezake aire-erregai erlazioa dinamikoki doitzeko. Hau da, O2 askatzen da erregaia soberan dagoenean CO eta hidrokarburoa oxidatzen laguntzeko; aire gehiegi dagoenean, CeO2-x-k erredukzio-papera jokatzen du eta NOx-ekin erreakzionatzen du ihes-gasetatik NOx kentzeko CeO2 lortzeko.
3. Kokatalizatzailearen eragina aπ f nahastea erlazio estekiometrikoan dagoenean, H2, CO, HC-ren oxidazio-erreakzioaz eta NOx-ren erredukzio-erreakzioaz gain, kokatalizatzaile gisa CeO2-k ur-gasaren migrazioa eta lurrun-erreformatze-erreakzioa ere bizkortu ditzake eta CO eta HC edukia murriztu. La2O3-k ur-gasaren migrazio-erreakzioan eta hidrokarburo-lurrun-erreformatze-erreakzioan bihurketa-tasa hobetu dezake. Sortutako hidrogenoa onuragarria da NOx murrizteko. La2O3 Pd/CeO2-γ-Al2O3-ri gehituz metanolaren deskonposiziorako, ikusi zen La2O3-ren gehiketak azpiproduktu dimetil eterren eraketa inhibitzen zuela eta katalizatzailearen jarduera katalitikoa hobetzen zuela. La2O3-ren edukia % 10 denean, katalizatzaileak jarduera ona du eta metanol-bihurketa maximora iristen da (% 91,4 inguru). Honek erakusten du La2O3-k γ-Al2O3 eramailearen gainean sakabanaketa ona duela. Gainera, CeO2-ren sakabanaketa sustatu zuen γ2Al2O3 eramailearen gainean eta oxigenoaren masa murrizketa, Pd-ren sakabanaketa hobetu zuen eta Pd eta CeO2-ren arteko elkarrekintza areagotu zuen, horrela metanol deskonposiziorako katalizatzailearen jarduera katalitikoa hobetuz.
Ingurumenaren egungo babesaren eta energiaren erabilera prozesu berriaren ezaugarrien arabera, Txinak jabetza intelektualaren eskubide independenteak dituzten lur arraroen material katalitikoak garatu beharko lituzke, lur arraroen baliabideen erabilera eraginkorra lortu, lur arraroen material katalitikoen berrikuntza teknologikoa sustatu eta lur arraroak, ingurumena eta energia berriak bezalako goi-teknologiako industria-kluster erlazionatuen garapen aurreratua lortu.
Gaur egun, enpresak hornitzen dituen produktuen artean daude nano zirkonia, nano titania, nano alumina, nano aluminio hidroxidoa, nano zink oxidoa, nano silizio oxidoa, nano magnesio oxidoa, nano magnesio hidroxidoa, nano kobre oxidoa, nano itrio oxidoa, nano zerio oxidoa, nano lantano oxidoa, nano tungsteno trioxidoa, nano ferroferriko oxidoa, nano antibakterianoa eta grafenoa. Produktuaren kalitatea egonkorra da, eta multinazionalek multzoka erosi dute.
Tel.: 86-021-20970332, Email:sales@shxlchem.com
Argitaratze data: 2022ko uztailak 4