ऑटोमोबाईल एक्झॉस्टमध्ये नॅनो रेअर अर्थ ऑक्साईडचा वापर

आपल्या सर्वांना माहिती आहे की, चीनमधील दुर्मिळ पृथ्वी खनिजे प्रामुख्याने हलक्या दुर्मिळ पृथ्वी घटकांपासून बनलेली आहेत, त्यापैकी लॅन्थॅनम आणि सेरियमचा वाटा 60% पेक्षा जास्त आहे. चीनमध्ये धातू उद्योगात दुर्मिळ पृथ्वीचे कायमस्वरूपी चुंबक पदार्थ, दुर्मिळ पृथ्वीचे प्रकाशमान पदार्थ, दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडर आणि दुर्मिळ पृथ्वीचा वर्षानुवर्षे विस्तार होत असल्याने, देशांतर्गत बाजारपेठेत मध्यम आणि जड दुर्मिळ पृथ्वीची मागणी देखील वेगाने वाढत आहे. यामुळे Ce, La आणि Pr सारख्या उच्च प्रमाणात प्रकाश दुर्मिळ पृथ्वींचा मोठा अनुशेष निर्माण झाला आहे, ज्यामुळे चीनमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी संसाधनांचे शोषण आणि वापर यांच्यात गंभीर असंतुलन निर्माण झाले आहे. असे आढळून आले आहे की प्रकाश दुर्मिळ पृथ्वी घटक त्यांच्या अद्वितीय 4f इलेक्ट्रॉन शेल रचनेमुळे रासायनिक अभिक्रिया प्रक्रियेत चांगले उत्प्रेरक कामगिरी आणि कार्यक्षमता दर्शवतात. म्हणूनच, उत्प्रेरक सामग्री म्हणून प्रकाश दुर्मिळ पृथ्वीचा वापर करणे हा दुर्मिळ पृथ्वी संसाधनांचा व्यापक वापर करण्याचा एक चांगला मार्ग आहे. उत्प्रेरक हा एक प्रकारचा पदार्थ आहे जो रासायनिक अभिक्रिया वेगवान करू शकतो आणि प्रतिक्रियेपूर्वी आणि नंतर वापरला जात नाही. दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरकाच्या मूलभूत संशोधनाला बळकटी दिल्याने केवळ उत्पादन कार्यक्षमता सुधारू शकत नाही, तर संसाधने आणि ऊर्जा वाचवता येते आणि पर्यावरणीय प्रदूषण कमी होते, जे शाश्वत विकासाच्या धोरणात्मक दिशेशी सुसंगत आहे.

दुर्मिळ पृथ्वी घटकांमध्ये उत्प्रेरक क्रिया का असते?

दुर्मिळ पृथ्वी घटकांमध्ये एक विशेष बाह्य इलेक्ट्रॉनिक रचना (4f) असते, जी कॉम्प्लेक्सच्या मध्यवर्ती अणू म्हणून काम करते आणि त्यांचे समन्वय क्रमांक 6 ते 12 पर्यंत असतात. दुर्मिळ पृथ्वी घटकांच्या समन्वय क्रमांकाची परिवर्तनशीलता त्यांच्याकडे "अवशिष्ट संयुजा" असल्याचे ठरवते. 4f मध्ये बंधन क्षमता असलेले सात बॅकअप संयुजा इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल असल्याने, ते "बॅकअप रासायनिक बंध" किंवा "अवशिष्ट संयुजा" ची भूमिका बजावते. औपचारिक उत्प्रेरकासाठी ही क्षमता आवश्यक आहे. म्हणून, दुर्मिळ पृथ्वी घटकांमध्ये केवळ उत्प्रेरक क्रियाकलापच नसतो, तर उत्प्रेरकांची उत्प्रेरक कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, विशेषतः वृद्धत्वविरोधी क्षमता आणि विषबाधाविरोधी क्षमता सुधारण्यासाठी ते अॅडिटीव्ह किंवा को-कॅटलिस्ट म्हणून देखील वापरले जाऊ शकतात.

सध्या, ऑटोमोबाईल एक्झॉस्टच्या उपचारात नॅनो सेरियम ऑक्साईड आणि नॅनो लॅन्थॅनम ऑक्साईडची भूमिका एक नवीन केंद्रबिंदू बनली आहे.

ऑटोमोबाईल एक्झॉस्टमधील हानिकारक घटकांमध्ये प्रामुख्याने CO, HC आणि NOx यांचा समावेश होतो. रेअर अर्थ ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शुद्धीकरण उत्प्रेरकामध्ये वापरले जाणारे दुर्मिळ पृथ्वी हे प्रामुख्याने सेरियम ऑक्साईड, प्रेसियोडायमियम ऑक्साईड आणि लॅन्थॅनम ऑक्साईड यांचे मिश्रण असते. दुर्मिळ पृथ्वी ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शुद्धीकरण उत्प्रेरक दुर्मिळ पृथ्वी आणि कोबाल्ट, मॅंगनीज आणि शिशाच्या जटिल ऑक्साईडपासून बनलेले असते. हे पेरोव्स्काईट, स्पिनल प्रकार आणि रचना असलेले एक प्रकारचे त्रिकोणी उत्प्रेरक आहे, ज्यामध्ये सेरियम ऑक्साईड हा प्रमुख घटक आहे. सेरियम ऑक्साईडच्या रेडॉक्स वैशिष्ट्यांमुळे, एक्झॉस्ट गॅसचे घटक प्रभावीपणे नियंत्रित केले जाऊ शकतात.

ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शुद्धीकरण उत्प्रेरक प्रामुख्याने हनीकॉम्ब सिरेमिक (किंवा धातू) वाहक आणि पृष्ठभाग सक्रिय कोटिंगपासून बनलेला असतो. सक्रिय कोटिंग मोठ्या क्षेत्रफळाच्या γ-Al2O3, पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ स्थिर करण्यासाठी योग्य प्रमाणात ऑक्साईड आणि कोटिंगमध्ये विखुरलेले उत्प्रेरकदृष्ट्या सक्रिय धातूपासून बनलेले असते. महागड्या pt आणि RH चा वापर कमी करण्यासाठी, स्वस्त Pd चा वापर वाढवा आणि उत्प्रेरकाची किंमत कमी करा. ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शुद्धीकरण उत्प्रेरकाची कार्यक्षमता कमी न करण्याच्या आधारावर, सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या Pt-Pd-Rh टर्नरी उत्प्रेरकाच्या सक्रियकरण कोटिंगमध्ये विशिष्ट प्रमाणात CeO2 आणि La2O3 जोडले जातात जेणेकरून उत्कृष्ट उत्प्रेरक प्रभावासह एक दुर्मिळ पृथ्वी मौल्यवान धातू टर्नरी उत्प्रेरक तयार होईल. γ- Al2O3 समर्थित नोबल मेटल उत्प्रेरकांचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी La2O3(UG-La01) आणि CeO2 चा वापर प्रवर्तक म्हणून करण्यात आला. संशोधनानुसार, CeO2, नोबल मेटल उत्प्रेरकांमध्ये La2O3 ची मुख्य यंत्रणा खालीलप्रमाणे आहे:

१. सक्रिय कोटिंगमध्ये मौल्यवान धातूचे कण विखुरलेले ठेवण्यासाठी CeO2 जोडून सक्रिय कोटिंगची उत्प्रेरक क्रिया सुधारा, जेणेकरून उत्प्रेरक जाळीच्या बिंदूंमध्ये घट आणि सिंटरिंगमुळे होणाऱ्या क्रियाकलापांना होणारे नुकसान टाळता येईल. Pt/γ-Al2O3 मध्ये CeO2(UG-Ce01) जोडल्याने γ-Al2O3 वर एकाच थरात विखुरले जाऊ शकते (एकल-स्तर विखुरले जाण्याचे कमाल प्रमाण 0.035g CeO2/g γ-Al2O3 आहे), जे γ-Al2O3 च्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांमध्ये बदल करते आणि Pt च्या विखुरले जाण्याच्या डिग्रीमध्ये सुधारणा करते. जेव्हा CeO2 चे प्रमाण विखुरले जाण्याच्या थ्रेशोल्डच्या बरोबरीचे किंवा जवळ असते, तेव्हा Pt ची विखुरले जाण्याची डिग्री सर्वाधिक पोहोचते. CeO2 चा विखुरले जाण्याचा थ्रेशोल्ड हा CeO2 चा सर्वोत्तम डोस आहे. 600℃ पेक्षा जास्त ऑक्सिडेशन वातावरणात, Rh2O3 आणि Al2O3 दरम्यान घन द्रावण तयार झाल्यामुळे Rh त्याचे सक्रियकरण गमावते. CeO2 चे अस्तित्व Rh आणि Al2O3 मधील अभिक्रिया कमकुवत करेल आणि Rh चे सक्रियकरण चालू ठेवेल. La2O3(UG-La01) देखील Pt अतिसूक्ष्म कणांच्या वाढीस प्रतिबंध करू शकते. Pd/γ 2al2o3 मध्ये CeO2 आणि La2O3(UG-La01) जोडल्याने, असे आढळून आले की CeO2 च्या जोडणीमुळे वाहकावर Pd चे विखुरणे वाढले आणि एक सहक्रियात्मक घट निर्माण झाली. Pd चे उच्च विखुरणे आणि Pd/γ2Al2O3 वर CeO2 शी त्याचा परस्परसंवाद हे उत्प्रेरकाच्या उच्च क्रियाकलापांची गुरुकिल्ली आहे.

२. ऑटो-अ‍ॅडजस्टेड एअर-इंधन रेशो (aπ f) जेव्हा ऑटोमोबाईलचे सुरुवातीचे तापमान वाढते किंवा ड्रायव्हिंग मोड आणि वेग बदलतो तेव्हा एक्झॉस्ट फ्लो रेट आणि एक्झॉस्ट गॅस रचना बदलते, ज्यामुळे ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट गॅस शुद्धीकरण उत्प्रेरकाच्या कामाच्या परिस्थितीत सतत बदल होतो आणि त्याच्या उत्प्रेरक कार्यक्षमतेवर परिणाम होतो. हवेचे π इंधन गुणोत्तर १४१५~१४१६ च्या स्टोइचियोमेट्रिक गुणोत्तरात समायोजित करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून उत्प्रेरक त्याच्या शुद्धीकरण कार्याला पूर्ण खेळ देऊ शकेल. CeO2 हा एक परिवर्तनशील व्हॅलेन्स ऑक्साईड (Ce4 +ΠCe3+) आहे, ज्यामध्ये N-प्रकार सेमीकंडक्टरचे गुणधर्म आहेत आणि उत्कृष्ट ऑक्सिजन साठवण आणि सोडण्याची क्षमता आहे. जेव्हा A π F गुणोत्तर बदलते तेव्हा CeO2 हवा-इंधन गुणोत्तर गतिमानपणे समायोजित करण्यात उत्कृष्ट भूमिका बजावू शकते. म्हणजेच, जेव्हा इंधन जास्त असते तेव्हा CO आणि हायड्रोकार्बन ऑक्सिडायझेशनला मदत करण्यासाठी O2 सोडला जातो; जास्त हवेच्या बाबतीत, CeO2-x कमी करण्याची भूमिका बजावते आणि CeO2 मिळविण्यासाठी एक्झॉस्ट गॅसमधून NOx काढून टाकण्यासाठी NOx सह प्रतिक्रिया देते.

३. कोकॅटलिस्टचा परिणाम जेव्हा aπ f चे मिश्रण स्टोइचियोमेट्रिक गुणोत्तरात असते, तेव्हा H2, CO, HC च्या ऑक्सिडेशन अभिक्रिया आणि NOx च्या रिडक्शन अभिक्रिया व्यतिरिक्त, CeO2 कोकॅटलिस्ट म्हणून जलवायू स्थलांतर आणि वाफेचे पुनर्निर्माण अभिक्रिया देखील गतिमान करू शकते आणि CO आणि HC चे प्रमाण कमी करू शकते. La2O3 जलवायू स्थलांतर अभिक्रिया आणि हायड्रोकार्बन स्टीम रिफॉर्मिंग अभिक्रियामध्ये रूपांतरण दर सुधारू शकते. निर्माण होणारा हायड्रोजन NOx कमी करण्यासाठी फायदेशीर आहे. मिथेनॉल विघटनासाठी Pd/ CeO2 -γ-Al2O3 मध्ये La2O3 जोडल्याने उप-उत्पादन डायमिथाइल इथरची निर्मिती रोखली गेली आणि उत्प्रेरकाची उत्प्रेरक क्रिया सुधारली. जेव्हा La2O3 चे प्रमाण 10% असते, तेव्हा उत्प्रेरकाची क्रिया चांगली असते आणि मिथेनॉल रूपांतरण कमाल (सुमारे 91.4%) पर्यंत पोहोचते. यावरून असे दिसून येते की γ-Al2O3 वाहकावर La2O3 चा चांगला प्रसार आहे. शिवाय, यामुळे γ2Al2O3 वाहकावर CeO2 चे प्रसार आणि मोठ्या प्रमाणात ऑक्सिजन कमी होण्यास प्रोत्साहन मिळाले, Pd चे प्रसार आणखी सुधारले आणि Pd आणि CeO2 मधील परस्परसंवाद आणखी वाढला, अशा प्रकारे मिथेनॉल विघटनासाठी उत्प्रेरकाची उत्प्रेरक क्रियाकलाप सुधारला.

सध्याच्या पर्यावरण संरक्षण आणि नवीन ऊर्जा वापर प्रक्रियेच्या वैशिष्ट्यांनुसार, चीनने स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारांसह उच्च-कार्यक्षमता असलेले दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरक साहित्य विकसित केले पाहिजे, दुर्मिळ पृथ्वी संसाधनांचा कार्यक्षम वापर साध्य केला पाहिजे, दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरक साहित्यांच्या तांत्रिक नवोपक्रमाला प्रोत्साहन दिले पाहिजे आणि दुर्मिळ पृथ्वी, पर्यावरण आणि नवीन ऊर्जा यासारख्या संबंधित उच्च-तंत्रज्ञान औद्योगिक क्लस्टर्सचा झेप घेणारा विकास साध्य केला पाहिजे.

सध्या, कंपनीकडून पुरवल्या जाणाऱ्या उत्पादनांमध्ये नॅनो झिरकोनिया, नॅनो टायटानिया, नॅनो अॅल्युमिना, नॅनो अॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड, नॅनो झिंक ऑक्साईड, नॅनो सिलिकॉन ऑक्साईड, नॅनो मॅग्नेशियम ऑक्साईड, नॅनो मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साईड, नॅनो कॉपर ऑक्साईड, नॅनो यट्रियम ऑक्साईड, नॅनो सेरियम ऑक्साईड, नॅनो लॅन्थॅनम ऑक्साईड, नॅनो टंगस्टन ट्रायऑक्साईड, नॅनो फेरोफेरिक ऑक्साईड, नॅनो अँटीबॅक्टेरियल एजंट आणि ग्राफीन यांचा समावेश आहे. उत्पादनाची गुणवत्ता स्थिर आहे आणि बहुराष्ट्रीय उद्योगांनी ते बॅचमध्ये खरेदी केले आहे.

दूरध्वनी:८६-०२१-२०९७०३३२, Email:sales@shxlchem.com