稀土催化剂材料已广泛应用于石油裂化、合成橡胶、石油化工及汽车尾气净化等领域中。目前由于我国对环保的重视,对空气污染治理措施加强,刺激了汽车尾气净化器的市场需求,汽车尾气催化剂材料的开发应用进一步受到重视。采用铂铑等贵金属的催化剂活性高,净化效果好,但价格昂贵,而稀土汽车尾气催化剂因其价格低,热稳定性和化学稳定性好,活性较高,寿命长,抗Pb、S中毒,极受重视。汽车尾气中的主要污染物为CO、HC、NOx。调查表明,城市污染的主要来源是汽车尾气,有效控制汽车尾气污染物含量是提高空气质量的主要途径。催化净化的原理是利用催化剂将尾气排放出来的HC和CO进行氧化,而将NOx进行还原,达到净化的目的。汽车尾气净化器的主要作用是提高以下催化反应的速度。
CO十l/2O2→CO2
*CH4十2O2→CO2十2H2O
*NOx十xCO→1/2N2十xCO2
(*分别代表多组分烃类和氮的氧化物)
稀土催化剂中使用的是La和Ce的化合物,Ce具有储氧功能,并能稳定催化剂表面上铂和铑的分散性,La在铂基催化剂中可替代铑,降低成本。在一定条件下,贵金属催化剂和稀土催化剂可以使以上三个反应同时进行,从而达到了同时净化CO、HC和NOx的目的。此外在催化剂载体中加入La、Ce、Y等稀土元素还能提高载体的高能、抗高温氧化性能。美国汽车催化剂消费量可观,1995年消费稀土占其当年总稀土消费量的44%,达到11000吨,1997年美国各种催化剂中的稀土占其消费总量的65%(汽车尾气和石油裂化),达到12045吨。我国对稀土汽车尾气净化催化剂的需求尚未形成规模,但随着国家对治理环境污染的重视及相关政策的制定,稀土汽车尾气催化材料必将得到广泛应用,并成为我国稀土应用的又一重要领域,从而带动稀土工业的发展。
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