稀土在催化材料中的应用现状及发展趋势课件.ppt
《稀土在催化材料中的应用现状及发展趋势课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《稀土在催化材料中的应用现状及发展趋势课件.ppt(24页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、2022/12/1,1,稀土在催化材料中的应用现状及发展趋势卓润生Runsheng Zhuo(乐山润和催化新材料有限公司),ReZel Catalyst,2022/12/1,2,一 前言,稀土元素由于其独特的电子结构(其最外层电子结构是 4f1+ n5d0 16s2),在催化领域中得到广泛的应用。稀土元素的最早应用就是从催化剂开始的。在催化剂中应用的稀土元素主要是轻稀土:钪( Sc)、钇(Y )、镧( La)、铈( C e)。近年来因在军工、新能源、新材料等领域应用突出的中、重稀土需求量的增加,导致Ce、La等高丰度轻稀土的大量积压,造成了稀土利用的不平衡,La、Ce的价格一直很低。因此,大力
2、推进稀土催化新材料的研究和发展,对于实现我国稀土资源全面、高效和平衡利用,推进新能源的利用和环境治理技术的进步,具有重大的科学和社会意义,也能带来重大经济效益。,ReZel Catalyst,2022/12/1,3,二 稀土催化材料的种类,1 主要有3类 分子筛型稀土催化材料: 主要由于石油化工生产领域。 稀土钙钛矿型催化材料: 主要用于环保和石油化工,精细化工领域 铈锆固溶体型催化材料: 主要用于汽车尾气净化,环保,石油化工领域,ReZel Catalyst,三 稀土催化材料的应用,稀土在石油化工催化材料方面的应用 La, Ce 用于催化裂化催化剂(60年代)(FCC Catalyst)。加
3、入稀土后,生产高活性稀土Y分子筛催化剂,大幅度提高催化剂的活性,可以提高汽柴油的收率,同时能加工大量的劣质渣油。 是目前使用数量最大的催化剂,100万吨/年,稀土含量2-6%,平均3%,仅此一种催化剂全球每年至少消耗3-4万吨氧化镧、氧化铈。 国外六家公司产催化裂化催化剂(Grace,Albemarle,BASF,JGC, Intercat,俄罗斯,年产能80万吨,年耗2-3万吨氧化镧、氧化铈。 中国催化裂化催化剂的产能现在达到了25万吨/年以上,平均稀土含量4%,最高为6.5%。 中国有规模的FCC催化剂企业:中石化催化剂分公司,中石油兰州催化公司,乐山润和,吉林嘉浮,山西腾茂,青岛惠城。
4、不足3000吨的有5家。,ReZel Catalyst,废FCC 催化剂中稀土的回收,REO = 3-6%,2022/12/1,5,在烯烃的氨氧化、低碳烷烃的芳构化、芳烃类化合物的异构化等催化剂中也发挥了较大的作用。例如,在甲烷氧化偶联制乙烯方面,现在也用上了稀土催化剂。 CH4+CO2(或其他氧化剂) C2H4+H2O稀土分子筛催化剂,对无溶剂的环己烷催化氧化制环己酮和环己醇具有很高的活性和选择性。铈基催化剂用于氧化反应可以替代贵金属(白金,黄金,钯) CO氧化催化剂,过去用白金,现在铈的化合物取代。丙烯直接氧化法制备环氧丙烷催化剂,稀土将起到关键作用(Ce) 丙烯+双氧水-环氧丙烷, 环保
5、生产法。 助催化剂,催化裂化抗钒剂,金属钝化剂。 总之,石油化工用稀土催化剂是目前消耗轻稀土最多的品种。,稀土在石油化工催化材料方面的应用,2022/12/1,6,图2 在纳米晶CeO2上CO氧化反应示意图:CO吸附在Au原子上, CeO2纳米晶载体提供O2和O22氧物种,产生CO2,ReZel Catalyst,2022/12/1,7,2 稀土催化材料在环保方面的应用,稀土催化材料在机动车尾气净化方面的应用 汽车尾气中含有CO,Nox,SO2,未燃烧的有害碳氢化合物。 催化净化的目的是将将有害的CO和HC化合物氧化为CO2和水, NOx还原为N2, 其中氧化铈是关键成份,储氧作用。传统的汽车
6、尾气净化催化剂是由铂(Pt),铑(Rh)等贵金属组成的 Ce-Pt Ce基钙钛矿型以及铈锆固溶体 La钙钛矿型 每年用在汽车尾气净化方面的氧化铈消耗1.15万吨。TiO2光催化中加入轻稀土,活性提高, 用于含有机物废水处理。,2 稀土催化材料在环保方面的应用,有毒废气的催化净化 除机动车排放外,工业源排放的SOx,NOx和易挥发性有机物等有毒、有害气体也是大气的污染物,严重地影响了人们的身体健康,与此同时,随着生活水平的提高,室内空气污染也已成为都市居民所担心的关键。因此,工业有机废气的催化治理技术,以及室内空气净化是近年来稀土催化研究较为活跃的领域。 目前,主要应用在:挥发性有机废气治理、烟
7、气脱硫、燃烧过程脱氮、纳米稀土TiO2光催化、以及焦化污水催化净化等方面。,2022/12/1,8,ReZel Catalyst,2 稀土催化材料在环保方面的应用,稀土催化材料由于其独特的催化氧化性质,显示出越来越优越的开发应用前景。其中稀土复合中孔催化材料具有大表面积、合适孔径分布、结构稳定等特点,已经成为工业有机废气净化中最有前景的催化材料之一。此外,通过纳米水平的设计,开发出先进的稀土催化材料,可以在降低90%贵金属用量的情况下仍能保证催化净化效率提高1倍。另一方面,稀土具有复杂的能级结构和光谱特性,对纳米TiO2进行掺杂改性,可有效提高光催化的效率,是最具希望解决可见光利用率的技术之一
8、。研究表明,在可见光下利用纳米TiO2的光催化与稀土催化材料的低温催化氧化复合,被认为是最有希望的、可大规模应用于人居环境净化的有效方法。,2022/12/1,9,ReZel Catalyst,2022/12/1,10,3 稀土催化材料在高分子材料方面的应用,20世纪60年代,在高分子材料中掺杂稀土化合物出现的特殊功效引起了科学界和工业界的高度关注。20世纪70年代日本学者发现轻稀土化合物可作为PVC热稳定剂,有明显的稳定效果,并且无毒无害、性价比高。法、俄等国在这方面也做了大量的研究。 稀土化合物在高分子材料合成、加工及功能化方面均具有独特而显著的功效。应用主要分为两大类型: 一是稀土化合物
9、作为掺杂剂均匀地分散在单体或聚合物中, 制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子; 二是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合,或稀土化合物配位在聚合物侧链上,获得以键合方式存在的含稀土的聚合物,称为键合型稀土高分子。 稀土化合物作为高分子材料助剂,不仅能赋予材料以特殊的性能,还可能显著地改善塑料的加工性能和其他性能。,3 稀土催化材料在高分子材料方面的应用,我国在稀土的应用研究工作起步较早,尚处于国际领先地位。80年代中期,上海跃龙化工厂、包头塑料研究所等推出了RE-I 型稀土稳定剂。1989 年,上海跃龙化工厂研制出无毒稀土镧系复合膏状稳定剂。近年来,稀土化合物在高分子塑料助剂方面的研究应用,经过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 稀土 催化 材料 中的 应用 现状 发展趋势 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1490322.html