稀土材料的环保应用

发布时间：2025-01-09 12:10

绿色建筑材料通常指环保、低碳、可再生的建筑用料，如竹材、生态混凝土、回收塑料复合材料等。 #生活常识# #环保节能技巧# #绿色建筑材料#

稀土元素具有丰富的能级和特殊的4f外电子层结构,有着特殊的物理和化学性能,不仅本身具有催化性能,而且可以作为添加剂和助催化剂改性其他催化剂，因此在许多化学过程中得到广泛应用,如化工、冶金、医疗、能源和环境等。其中稀土催化剂在环保领域的应用尤为引人注目，主要应用在汽车尾气净化领域、烟气脱硫脱硝领域、稀土催化臭氧氧化法降解印染废水领域、城市生活垃圾热解制氢领域等等。

稀土材料的环保应用

汽车尾气净化领域。汽车尾气净化催化剂使用的三元贵金属（铂、铑、钯）催化剂性能优异：催化活性高、净化效果好、使用寿命长。但是由于其价格昂贵，且载体热稳定性较差，应用范围受到限制。稀土元素由于其独特的电子结构和理化性质，能够有效提高催化剂载体的热稳定性和机械强度，并且能同时提高贵金属的分散度、改善催化剂的储氧能力等，大大拓宽了三元催化剂的应用范围。

烟气脱硫脱硝领域。，稀土型脱硫剂对发生脱硫反应的温度要求区间较宽，为150-200℃，而实际160℃左右的烟道气温度也正符合反应要求。而且其脱硫效率可达90%左右，可以重复使用。引入过渡金属铜的CeO2由于其良好的储氧能力和抗中毒性能在脱硫反应中得到了广泛的应用，Cu和CeO2间的协同效应明显改善了催化剂的活性和稳定性。在SO2和NOx同时存在时，同步脱硫、脱硝尤为重要。氧化镧、氧化铈、氧化钐等稀土氧化物在无氧有氧气氛下均具有较好的催化活性，并且氧的存在提高了NO的转化率。因此，利用稀土氧化物的特殊电子结构，研究具有较高耐氧性能的稀土催化材料是烟气脱硫脱硝的重要研究方向。

降解印染废水领域。目前臭氧氧化在处理降解有机物方面显示出独特的优越性，是降解印染废水的先进技术。以稀土化合物做臭氧氧化体系的催化剂，可以有效降解废水中难降解的有机物，提高臭氧的氧化率。而多相稀土/臭氧催化法比单相催化剂具有更明显的优势。以TiO2、CuO、Al2O3为载体的负载型稀土催化剂明显提高臭氧的催化效率；以SiO2为载体的二氧化硅负载型稀土催化剂，具有较高的比表面积，且原料Na2SiO3价格低廉，所以在废水处理方面优势明显。可以看出多相稀土/臭氧催化法为印染废水的处理提供了新的发展方向和可能性，拓宽了稀土在工业水处理方面的应用。

稀土材料的环保应用

城市生活垃圾热解制氢领域。垃圾热解是在无氧或缺氧的条件下进行的反应，无害于环境并且可以资源回收。稀土催化剂作为一种环境友好型催化剂，利用它通过催化重整的方式使热解过程向生成氢气的方向发生，能够有效提高氢资源回收率。研究结果表明，在750~900℃范围内，使用稀土催化剂催化热解，产气量和氢气含量明显提升，在 800 ℃时，产氢量达到最大，在 800 ℃以上有失活迹象。在不失活情况下，稀土催化剂能够明显提升产气量和氢气含量，催化产氢效果明显。

我国稀土资源较为丰富，且稀土材料性价比高，可重复使用，是环境友好材料，其发展和应用对环境和经济可持续发展具有重要意义。随着纳米科学和材料科学等学科的发展，稀土催化材料的研究也不断得到突破，出现新的应用领域和发展方向。近年来研究出的纳米稀土复合氧化物催化剂，是结合了纳米材料的高表面活性和稀土元素在催化剂中优异的改善性能，为稀土材料的应用开辟了新的发展方向。

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