稀土催化材料在能源環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

1、稀土催化材料在能源環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用Seminar II博士生: 周帥林導(dǎo)師:王樹東18/5, 2005報(bào)告內(nèi)容 稀土資源的重要性及我國目前對稀土資源利用的特點(diǎn) 稀土資源在能源環(huán)境中的應(yīng)用領(lǐng)域 稀土資源在能源環(huán)境領(lǐng)域中應(yīng)用的研究方向 展望稀土是一種十分重要的戰(zhàn)略資源稀土元素輕稀土：鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、鈧（Sc）、釔（Y）重稀土：釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm,）、鐿（Yb）、镥（Lu） 稀土發(fā)光材料 稀土磁性材料、釹鐵硼磁性材料 稀土催化劑 稀土貯氫材料 稀土玻璃陶瓷材料、稀土拋光粉 稀土陰極發(fā)

2、射材料、稀土發(fā)熱材料 稀土超導(dǎo)材料 稀土農(nóng)用材料、稀土農(nóng)用轉(zhuǎn)光膜材料 稀土應(yīng)用產(chǎn)品，稀土鋁導(dǎo)線、稀土光亮銅桿及帶材、稀土鋅鋁合金鍍鋼絞線國家工業(yè)儲量(萬噸）遠(yuǎn)景儲量（萬噸）中國43004800前蘇聯(lián)19002100美國13001400澳大利亞520580110130扎伊爾100100加拿大94100巴西2831馬來西亞33.5南非3940斯里蘭卡1.21.3泰國0.10.11剛果0.10.1其它21002100總計(jì)1000011000我國稀土資源利用的特點(diǎn)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(yīng)用領(lǐng)域逐年擴(kuò)

3、大,國內(nèi)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(dǎo)致我國稀土資源的開采和應(yīng)用之間存在著嚴(yán)重的不平衡。在整個(gè)稀土用量中，稀土催化材料所占的比率最大，其中僅汽車尾氣凈化催化劑的應(yīng)用，美國年的稀土用量就高達(dá)噸，占總用量的表12000年稀土消費(fèi)對比（噸）應(yīng)用領(lǐng)域美國中國消費(fèi)量消費(fèi)量催化劑950055.4200010.4玻璃和陶瓷175010.2200010.4拋光粉200011.7200010.4冶金175010.2550028.6永磁體15008.7350018.2熒光粉5002.910005.2其他1500.9320016.7總計(jì)1715019200*來源于

4、Roskill Information Services Ltd. The Economics of Rare Earth and Yttrium (Eleventh Edition) 2001.8:60140 London研究發(fā)現(xiàn),輕稀土元素由于其獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)和鑭系收縮的特征,使其在化學(xué)反應(yīng)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。結(jié)合國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇， 應(yīng)圍繞大氣污染的防止和治理這條主線，以清潔油品的生產(chǎn)，清潔能源的開發(fā)，化石燃料的高效和超低污染的使用以及對在能源消耗過程中產(chǎn)生的廢氣的凈化為應(yīng)用背景大力開發(fā)稀

5、土在催化材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。稀土催化材料在能源環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用 稀土催化材料在機(jī)動車尾氣凈化中的應(yīng)用 稀土催化材料在工業(yè)廢氣和人居環(huán)境凈化中的應(yīng)用 稀土催化材料在催化燃燒中的應(yīng)用 稀土催化材料在燃料電池中的應(yīng)用 稀土催化材料在重整氫源中的應(yīng)用 來源于稀土催化材料的應(yīng)用進(jìn)展， 稀土信息， 2004，2 來源于稀土催化材料在能源環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用探討，中國基礎(chǔ)學(xué)科.科學(xué)前沿稀土催化材料在機(jī)動車尾氣凈化中的應(yīng)用機(jī)動車尾氣凈化催化劑目前需要解決的難點(diǎn) 拓寬的A/F工作范圍，特別在富氧條件下提高對NOx還原的選擇性 降低起燃點(diǎn)溫度，減少冷啟動污染排放，提高催化劑的耐久性和高溫穩(wěn)定性 減少催化劑中貴金屬含量

6、增強(qiáng)催化劑對高硫燃油的適應(yīng)性能稀土催化材料在機(jī)動車尾氣凈化中的應(yīng)用 儲放氧作用 提高催化劑的活性 部分或完全替代貴金屬 提高分散層的熱穩(wěn)定性 改善金屬載體的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度 來源于稀土儲氧材料在汽車尾氣凈化催化劑中的應(yīng)用， 精細(xì)與專用化學(xué)品， 2000年第12期 來源于稀土催化材料鈰鋯固溶體的研究與應(yīng)用， Journal of the Chinese Rare Earth Society, Vol.21, Dec., 2003稀土催化材料在工業(yè)廢氣和人居環(huán)境凈化中的應(yīng)用 工業(yè)VOCs 大分子有機(jī)污染物（多環(huán)芳烴、酯類、醇類和鹵代烴）產(chǎn)生空間位阻，使常規(guī)催化材料難以進(jìn)行有效的吸附和氧化反應(yīng) 熱

7、穩(wěn)定性差，高溫反應(yīng)引起活性相的燒結(jié)和失活 硫、氯等容易引起催化劑中毒 催化劑活性低，起燃溫度高，凈化過程能耗高稀土催化材料在工業(yè)廢氣和人居環(huán)境凈化中的應(yīng)用獨(dú)特的吸附和催化性能 煙氣脫硫脫氮 室內(nèi)空氣污染物 :TiO2,387nm稀土催化材料在催化燃燒中的應(yīng)用 天然氣催化燃燒 低的起燃溫度 催化劑擁有大的比表面積和高的熱穩(wěn)定性 對熱沖擊不敏感 在高溫（1300）下長時(shí)間操作 城市煤氣催化燃燒 液化石油氣催化燃燒 煤的助催化燃燒 水泥生產(chǎn)和汽油機(jī)燃燒室的催化燃燒稀土催化材料在固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用 先進(jìn)的陽極催化材料提高陽極材料的催化活性，解決各種不同燃料的適用性 先進(jìn)的陰極催化材料研制新的鈣

8、鈦礦材料，減小中溫條件極極化過電位 納米電解質(zhì)材料稀土催化材料在重整氫源中的應(yīng)用 Activity Selectivity Wide temperature Resistance to O2 Activity Selectivity Morderate temperature Stability StabilityReformingWater Gas ShiftPreferential OxidationCombustion*來源于 Tomoyuki Inui, Catalysis, 2002, 16:133稀土催化材料在能源環(huán)境領(lǐng)域中的研究方向組成-結(jié)構(gòu)-性能儲/放氧材料4f電子稀土元素制備化學(xué)稀土催化反應(yīng)工程表面反應(yīng)機(jī)理展 望 針對能源和環(huán)保領(lǐng)域的特點(diǎn)，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能催化材料，促進(jìn)稀土資源的高效利用，是解決稀土資源平衡利用的關(guān)鍵 稀土催化