(一)、稀土催化材料的種類我國稀土礦以輕稀土組分為主,其中鑭、鈰等組分約占60%以上。隨著我國稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光粉、稀土在冶金工業(yè)中等應用領域逐年擴大,國內市場對中重稀土的需求量也快速增加。造成了高豐度的鈰、鑭、鐠等輕稀土的大量積壓,導致我國稀土資源的開采和應用之間存在著嚴重的不平衡。研究發(fā)現(xiàn),輕稀土元素由于其獨特的4f電子層結構,使其在化學反應過程中表現(xiàn)出良好的助催化性能與功效。因此
(一)、稀土催化材料的種類
我國稀土礦以輕稀土組分為主,其中鑭、鈰等組分約占60%以上。隨著我國稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土拋光粉、稀土在冶金工業(yè)中等應用領 域逐年擴大,國內市場對中重稀土的需求量也快速增加。造成了高豐度的鈰、鑭、鐠等輕稀土的大量積壓,導致我國稀土資源的開采和應用之間存在著嚴重的不平 衡。
研究發(fā)現(xiàn),輕稀土元素由于其獨特的4f
電子層結構,使其在化學反應過程中表現(xiàn)出良好的助催化性能與功效。因此,將輕稀土用作催化材料是一條很好的稀土資源綜合利用出路。
催化劑是一種能夠加速化學反應,且在反應前后自身不被消耗的物質;加強稀土催化的基礎研究既提高生產(chǎn)效率,又節(jié)約資源和能源,減少環(huán)境污染,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
到目前為止,能夠在工業(yè)中獲得應用的稀土催化材料主要有3類,包括分子篩稀土催化材料、稀土鈣鈦礦催化材料、以及鈰鋯固溶體催化材料等,見表1所示。其中分子篩稀土催化材料又可細分為中孔、微孔、介孔、以及納孔稀土催化材料等幾大類,且目前主要用于煉油催化劑。
稀土鈣鈦礦催化材料由于其制備簡單、耐高溫、抗中毒等性能優(yōu)越,目前主要用作環(huán)保催化劑,也廣泛用于光催化分解水制氫、以及石油化工行業(yè)的碳氫化合物重整反應等方面。目前已開發(fā)并應用的主要有鈣鈦礦型稀土復合氧化物催化劑、以及摻雜微量貴金屬的稀土鈣鈦礦型催化劑等。
鈰鋯固溶體催化材料是應汽車尾氣凈化市場的需求發(fā)展起來的一種稀土催化材料。早期主要利用鈰的儲氧性能來調節(jié)汽車尾氣中的氧化還原反應。后來發(fā)現(xiàn)單一的 鈰儲氧材料其持久性耐高溫性能并不能滿足日益發(fā)展的汽車尾氣催化劑的壽命要求,而添加一些鋯可明顯改善儲氧材料的抗高溫性能,從而改善催化劑的耐久性。目 前,鈰鋯固溶體催化材料不僅用于石油化工領域的各種催化過程,也廣泛用于汽車尾氣凈化、以及
其它環(huán)保領域。
與傳統(tǒng)的貴金屬催化劑相比,稀土 催化材料在資源豐度、成本、制備工藝、以及性能等方面都具有較強的優(yōu)勢。目前不僅大量用于汽車尾氣凈化,還擴展到工業(yè)有機廢氣、室內空氣凈化、催化燃燒、 以及燃料電池等領域。自20世紀90年代末以來,發(fā)達國家的環(huán)保催化劑市場一直以20%速度增長。因此,稀土催化材料在環(huán)保催化劑產(chǎn)品市場,特別是在有 毒、有害氣體的凈化方面,具有巨大的應用市場和發(fā)展?jié)摿Α?BR> (二)、汽車尾氣凈化
近年來,隨著我國汽車產(chǎn)量及保有量一直呈高 速增長勢態(tài)。自
2002年
10月以來,我國汽車產(chǎn)量平均增長率超過37%。2002年產(chǎn)量為325萬輛,
2003年已達4
40余萬輛。預計
2004年汽車 產(chǎn)量將超過510萬輛。繼美國、日本、德國之后,中國2003年汽車產(chǎn)量已超過法國,已成為世界第四大汽車制造國。