Un catalyseur de la terre rare

Le rôle des terres rares dans le catalyseur a principalement les aspects suivants.

1. Principe actif du catalyseur de purification des gaz d’échappement des automobiles

Les principaux composants nocifs des gaz d’échappement des véhicules automobiles sont les oxydes de carbone (Hc), le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d’azote (NO). Les réactions chimiques dans les purificateurs comprennent des réactions d’oxydation et de réduction. Par conséquent, il est nécessaire de trouver une sorte de catalyseur ternaire qui peut faire des réactions d’oxydation et de réduction en même temps, afin que le catalyseur dans le pot d’échappement de l’automobile à l’aide de la température d’échappement et de la concentration d’oxygène dans l’air, le CO, HC et NO dans le gaz de queue agissent en même temps par REDOX, afin qu’ils puissent être convertis en substances inoffensives C02, H20 et N2. Les activités catalytiques du Ce et de La ont été étudiées. Les résultats ont montré que l’introduction du Ce02 a considérablement amélioré les activités de conversion catalytique du CO et du NO. Par conséquent, les oxydes de terres rares peuvent être utilisés comme composants actifs de catalyseurs pour réduire complètement ou partiellement le Co, le HC et le No à la place des métaux nobles.

2 améliorer la capacité anti-empoisonnement du catalyseur

Les substances telles que Pb, S et P contenues dans les gaz d’échappement des véhicules à moteur peuvent facilement empoisonner le catalyseur à trois voies du métal noble. Ces substances produisent une chemisorption sur la surface active du catalyseur, ce qui entrave la progression de la réaction et fait perdre au catalyseur son activité catalytique. La résistance à l’empoisonnement au sulfure est due à la formation d’une phase stable de ces substances toxiques, telles que le Ce203 et la réaction du sulfure pour former du C02(S04)3 stable. Dans une atmosphère réductrice, ces sulfures sont libérés et convertis en H2S sur des catalyseurs Pt et Rh, qui sont expulsés avec les gaz d’échappement (produisant du H2S puant). Le catalyseur à base de terre rare a une forte résistance à l’empoisonnement en raison de la conversion de sulfures sur la surface diluée. Les résultats montrent que le Ce02 a un certain effet de stockage de soufre sur le composant S02 du gaz de queue. La réaction suivante se produit lorsque le moteur automobile fonctionne dans des conditions de faible combustion: 6 Ce02+3S02 - Ce2(S04)3+2C0203, le soufre stocké sera libéré dans des conditions de combustion riche, augmentant ainsi la capacité anti-empoisonnement du catalyseur.

3. Améliorer la stabilité thermique et la résistance mécanique du catalyseur

Ya-a1203, qui constitue habituellement le revêtement activé, se transforme en A-A1203 au-dessus de 800℃, ce qui augmente la densité et diminue la surface, entraînant l’effondrement de la structure des pores. Et au-dessus de 1200℃, le revêtement activé va tomber du support, de sorte que la résistance au gaz augmente et que l’activité catalytique diminue. L’ajout de Ce02 peut stabiliser la structure cristalline du YA-A1203, maintenir le revêtement activé stable à haute température et inhiber la perte d’activité. L’oxyde de cérium conserve une surface de 60 m2·g. 1 après traitement à 1473 K pendant plusieurs heures en atmosphère réductrice ou neutre, Ce qui indique que le Ce3+, principalement en présence de Ce A1203, a entravé la croissance cristalline et la transition de l’alumine.

4. Ajustement automatique du rapport air-carburant (la capacité de stockage d’oxygène augmente l’activité du catalyseur)

Autour du rapport air-carburant théorique du fonctionnement du moteur automobile, la composition des gaz d’échappement des automobiles change périodiquement. En utilisant les caractéristiques de sélection des graines, l’oxygène dans les gaz d’échappement peut être réversiblement adsorbé et libéré de substances appelées substances de stockage d’oxygène. De nombreuses études ont montré que l’oxyde de cérium et d’autres oxydes de terres rares ont la capacité de stocker et de libérer de l’oxygène. Ce02 libère 02 dans la région pauvre en oxygène, oxyde C0 et HC, et stocke 02 dans la région riche en oxygène, de manière à contrôler les fluctuations atmosphériques près des métaux précieux et à stabiliser le rapport air-carburant A/F près de l’équilibre stœchiométrique, ce qui joue le rôle d’étendre la fenêtre du rapport air-carburant et de maintenir l’activité catalytique des catalyseurs. Le Ce dans le Ce02 peut changer l’état d’oxydation (la transformation entre Ce4+ et Ce3+), a un excellent effet de stockage de l’oxygène et la capacité de libération de l’oxygène, peut stocker/libérer l’oxygène dans les conditions d’une combustion pauvre/riche, de manière à améliorer le taux de conversion de CO, HC et NO. Lorsque le moteur est riche en huile et que les gaz d’échappement sont en hypoxie transitoire, le tétravalent Cc (CeO2) peut devenir trivalent Ce(Ce2O3) et libérer de l’oxygène. Lorsque le moteur produit instantanément de l’huile appauvrie et provoque des gaz d’échappement instantanés riches en oxygène, du Ce2O3 combiné avec du O2 et converti en CeO2, c’est ce qu’on appelle la réserve d’oxygène. L’équation de réaction est la suivante :2 CeO2-- Ce2O3+1/2O2.

5. Le rôle de l’accélérateur

Les gaz d’échappement des automobiles contiennent environ 10 % de vapeur d’eau. Ce02 peut favoriser la réaction de transfert eau-gaz pour produire du gaz réducteur, ce qui peut améliorer le taux de purification du CO dans le cas de l’anoxie. En même temps, H2 peut être utilisé dans la réduction du NO pour améliorer le taux d’épuration du NO dans la zone riche en combustion. Afin de compenser le manque de capacité du Pd dans la réduction catalytique du NO dans les catalyseurs riches en Pd et complets, la La203 a été ajoutée au Pd. Ce catalyseur PD-LA était tout à fait comparable au catalyseur PT. Rh en termes de performances.