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稀土材料 | 稀土无机化工催化材料

稀土材料 | 稀土无机化工催化材料 中国稀金谷大数据
2022-04-20
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无机化中的氨氧化、硝酸及硫酸的制备、中温水煤气变换等反应中常常采用稀土氧化物或盐类作为催化剂组分或助催化剂来提高催化剂的活性及稳定性。

氨氧化稀土催化剂


稀土复合氧化物具有优异的高温氧化性能,不但可用作烃类完全氧化、汽车尾气净化的催化剂,而且可用作氨氧化制硝酸的催化剂。目前,用于这一反应的催化剂主要是贵金属铂,稀土复合氧化物若能在这一领域中获得应用,就可节省贵金属资源,带来显著的经济效益。


中国科学院长春应用化学研究所系统地研究了组成为La1-xAxBO3(A为碱金属Ca或Sr;B为过渡金属)的钙钛矿型复合氧化物在氨氧化制硝酸的反应中的催化作用。研究发现,组成为La1-xCaxMnO3的催化剂在700~900℃范围内,NO的产率随x的增加而提高,在x=0.8~0.9处时达到最大值。试验证明,制备催化剂时的焙烧条件对催化剂的催化性能有很大影响。组成为La1-xSrxCoO3的催化剂和含锰的相比,活性和耐硫性更佳,且比具有尖晶石结构的Co3O4更为稳定。

将这类催化剂担载在合适的载体上,例如浮石、A1PO4、Al2O3等,不仅可以达到相同的活性,而且稳定性还可以有所提高。含镍的稀土复合氧化物在这一反应中也具有相当的活性。

水煤气变换稀土催化剂


合成氨和制氢工业中的一个重要过程是在中温(300~500℃)通过Fe-Cr系催化剂的作用,使CO和H2O反应生成CO2和H2以除去CO。在这一变换过程中,稀土作为Fe-Cr催化剂的助催化剂,起到了K2O、MgO、ZnO、CaO等多种调变助剂和结构助剂的作用,以避免多种助剂对结构和活性带来的不良影响。例如在Fe-Ni系催化剂中添加适量的CeO2,采用共沉淀工艺可以制得性能良好的水煤气变换稀土催化剂。

通常使用的Fe-Cr系催化剂中的铬是对人体和环境有害和污染的毒物,添加稀土(CeO2)便可减少甚至避免使用这种成分。优于稀土氧化物还可以起到电子助剂的作用,有助于CO的解离,因此,添加稀土后的Fe-Cr系催化剂还可以减少炭的沉积。


近年来,稀土作为耐硫水煤气变换催化剂Co-Mo-K/Al2O3的助催化剂的研究工作也获得很大的进展。研究表明,由于稀土(如La2O3)的加入,可促进Mo向表面的偏析作用和防止Mo向高价转变的结果,因此,这种稀土助催化剂不仅可以明显提高催化剂的活性,而且可以改善催化剂的耐热性。此外,在硫酸的生产中,可用硫酸铈及铈组混合稀土硫酸盐作氧化硫的催化剂。


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