稀土材料在能源环境领域中的应用.ppt

《稀土材料在能源环境领域中的应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《稀土材料在能源环境领域中的应用.ppt（21页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、稀土催化材料在能源环境领域中的应用稀土催化材料在能源环境领域中的应用博士生博士生:周帅林周帅林导师导师:王树东王树东18/5,18/5,2005 2005Seminar II化学化学家，为化学找个家家，为化学找个家打造服务打造服务-交流交流-资源三位一体化化资源三位一体化化学专业学术论坛学专业学术论坛报告内容报告内容 稀土资源的重要性及我国目前对稀土资源利用的特点稀土资源的重要性及我国目前对稀土资源利用的特点 稀土资源在能源环境中的应用领域稀土资源在能源环境中的应用领域 稀土资源在能源环境领域中应用的研究方向稀土资源在能源环境领域中应用的研究方向 展望展望稀土发光材料稀土发光材料稀土磁性材料、

2、钕铁硼磁性材料稀土磁性材料、钕铁硼磁性材料稀土催化剂稀土催化剂 稀土贮氢材料稀土贮氢材料稀土玻璃陶瓷材料、稀土抛光粉稀土玻璃陶瓷材料、稀土抛光粉稀土阴极发射材料、稀土发热材料稀土阴极发射材料、稀土发热材料稀土超导材料稀土超导材料稀土农用材料、稀土农用转光膜材料稀土农用材料、稀土农用转光膜材料稀土应用产品，稀土铝导线、稀土光亮铜杆及带材、稀土锌铝合稀土应用产品，稀土铝导线、稀土光亮铜杆及带材、稀土锌铝合金镀钢绞线金镀钢绞线稀土是一种十分重要的战略资源稀土是一种十分重要的战略资源稀土元素稀土元素轻稀土：镧（轻稀土：镧（LaLa）、）、铈（铈（CeCe）、）、镨（镨（PrPr）、）、钕（钕（NdNd

3、）、）、钷（钷（PmPm）、）、钐（钐（SmSm）、）、铕（铕（EuEu）、）、钪（钪（ScSc）、）、钇（钇（Y Y）重稀土：钆（重稀土：钆（GdGd）、）、铽（铽（TbTb）、）、镝（镝（DyDy）、）、钬（钬（HoHo）、）、铒（铒（ErEr）、）、铥（铥（Tm,Tm,）、）、镱（镱（YbYb）、）、镥（镥（LuLu）国家国家工业储量工业储量(万吨）万吨）远景储量（万吨）远景储量（万吨）中国中国4300430048004800前苏联前苏联1900190021002100美国美国1300130014001400澳大利亚澳大利亚520520580580印度印度110110130130扎伊尔扎

4、伊尔100100100100加拿大加拿大9494100100巴西巴西28283131马来西亚马来西亚3 33.53.5南非南非39394040斯里兰卡斯里兰卡1.21.21.31.3泰国泰国0.10.10.110.11刚果刚果0.10.10.10.1其它其它2100210021002100总计总计10000100001100011000我国稀土资源利用的特点我国稀土资源利用的特点 我国稀土矿以轻稀土组分为主我国稀土矿以轻稀土组分为主,其中镧、铈等组分约其中镧、铈等组分约占占60%60%以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀以上。随着我国稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土抛光粉、稀土在冶金工

5、业中等应用领域逐年扩大土抛光粉、稀土在冶金工业中等应用领域逐年扩大,国内国内市场对中市场对中重稀土重稀土的需求量也快速增加。造成了高丰度的的需求量也快速增加。造成了高丰度的铈、镧、镨等铈、镧、镨等轻稀土轻稀土的大量积压的大量积压,导致我国稀土资源的开导致我国稀土资源的开采和应用之间存在着严重的不平衡。采和应用之间存在着严重的不平衡。在整个稀土用量中，稀土催化材料所占的比率最大，其中仅汽车尾气净化催化剂的应用，美国年的稀土用量就高达吨，占总用量的*来源于来源于 Roskill Information Services Ltd.The Economics of Rare Earth and Ytt

6、rium(Eleventh Edition)2001.8:60140 London表表1 2000年中美稀土消费对比（吨）年中美稀土消费对比（吨）研究发现,轻稀土元素由于其独特的4f电子层结构和镧系收缩的特征,使其在化学反应过程中表现出良好的助催化性能与功效。因此,将轻稀土用作催化材料是一条很好的稀土资源综合利用出路。结合国家能源结构调整和发展环保产业的机遇，应围绕大气污染的防止和治理这条主线，以清洁油品的生产，清洁能源的开发，化石燃料的高效和超低污染的使用以及对在能源消耗过程中产生的废气的净化为应用背景大力开发稀土在催化材料领域中的应用。稀土催化材料在能源环境领域中的应用 稀土催化材料在机动

7、车尾气净化中的应用稀土催化材料在机动车尾气净化中的应用 稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用 稀土催化材料在催化燃烧中的应用稀土催化材料在催化燃烧中的应用 稀土催化材料在燃料电池中的应用稀土催化材料在燃料电池中的应用 稀土催化材料在重整氢源中的应用稀土催化材料在重整氢源中的应用来源于稀土催化材料的应用进展，来源于稀土催化材料的应用进展，稀土信息，稀土信息，2004 2004，2 2来源于稀土催化材料在能源环境领域中的应用探讨，中国基础学科来源于稀土催化材料在能源环境领域中的应用探讨，中国基础学科.科学前沿科学前沿稀土催化材料在机动车尾气净化中

8、的应用机动车尾气净化催化剂目前需要解决的难点机动车尾气净化催化剂目前需要解决的难点 拓宽的拓宽的A/FA/F工作范围，特别在富氧条件下提高对工作范围，特别在富氧条件下提高对NOxNOx还原的还原的选择性选择性 降低起燃点温度，减少冷启动污染排放，提高催化剂的耐降低起燃点温度，减少冷启动污染排放，提高催化剂的耐久性和高温稳定性久性和高温稳定性 减少催化剂中贵金属含量减少催化剂中贵金属含量 增强催化剂对高硫燃油的适应性能增强催化剂对高硫燃油的适应性能稀土催化材料在机动车尾气净化中的应用 储放氧作用 提高催化剂的活性 部分或完全替代贵金属 提高分散层的热稳定性 改善金属载体的热稳定性和机械强度来源于

9、稀土储氧材料在汽车尾气净化催化剂中的应用，来源于稀土储氧材料在汽车尾气净化催化剂中的应用，精细与专用化学品，精细与专用化学品，2000 2000年第年第1212期期来源于稀土催化材料来源于稀土催化材料铈锆固溶体的研究与应用，铈锆固溶体的研究与应用，Journal of the Chinese Journal of the Chinese Rare Earth Society,Vol.21,Dec.,2003Rare Earth Society,Vol.21,Dec.,2003稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用工业工业VOCsVOCs大分子有

10、机污染物（多环芳烃、酯类、醇类和卤代大分子有机污染物（多环芳烃、酯类、醇类和卤代烃）产生空间位阻，使常规催化材料难以进行有效的烃）产生空间位阻，使常规催化材料难以进行有效的吸附和氧化反应吸附和氧化反应 热稳定性差，高温反应引起活性相的烧结和失活热稳定性差，高温反应引起活性相的烧结和失活 硫、氯等容易引起催化剂中毒硫、氯等容易引起催化剂中毒 催化剂活性低，起燃温度高，净化过程能耗高催化剂活性低，起燃温度高，净化过程能耗高稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用稀土催化材料在工业废气和人居环境净化中的应用烟气脱硫脱氮烟气脱硫脱氮室内空气污染物室内空气污染物:TiOTiO2 2,387nm,38

11、7nm独特的吸附和独特的吸附和催化性能催化性能稀土催化材料在催化燃烧中的应用稀土催化材料在催化燃烧中的应用 天然气催化燃烧天然气催化燃烧 低的起燃温度低的起燃温度催化剂拥有大的比表面积和高的热稳定性催化剂拥有大的比表面积和高的热稳定性对热冲击不敏感对热冲击不敏感在高温（在高温（13001300）下长时间操作）下长时间操作 城市煤气催化燃烧城市煤气催化燃烧 液化石油气催化燃烧液化石油气催化燃烧 煤的助催化燃烧煤的助催化燃烧 水泥生产和汽油机燃烧室的催化燃烧水泥生产和汽油机燃烧室的催化燃烧 先进的阳极催化材料先进的阳极催化材料 提高阳极材料的催化活性，解决各种不同燃料的提高阳极材料的催化活性，解决

12、各种不同燃料的适用性适用性 先进的阴极催化材料先进的阴极催化材料 研制新的钙钛矿材料，减小中温条件下阴极极化研制新的钙钛矿材料，减小中温条件下阴极极化过电位过电位 纳米电解质材料纳米电解质材料稀土催化材料在固体氧化物燃料电池中的应用稀土催化材料在固体氧化物燃料电池中的应用稀土催化材料在重整氢源中的应用稀土催化材料在重整氢源中的应用ReformingWater Gas ShiftPreferential OxidationCombustion Activity Selectivity Morderate temperature Stability Wide temperature Resista

13、nce to O2 Activity Selectivity Stability*来源于来源于 Tomoyuki Inui,Catalysis,2002,16:133稀土催化材料在能源环境领域中的研究方向稀土催化材料在能源环境领域中的研究方向稀土元素稀土元素4f电子电子组成组成-结构结构-性能性能储储/放氧材料放氧材料表面反应机理表面反应机理稀土催化反应工程稀土催化反应工程制备化学制备化学展 望 针对能源和环保领域的特点，发展具有自主知识产权的高性能催化材料，促进稀土资源的高效利用，是解决稀土资源平衡利用的关键 稀土催化材料用于汽车尾气净化，是将稀土资源优势转化为经济优势的一个重要途径 稀土催化材料用于工业废气污染治理和人居环境净化，是推动稀土催化应用的动力之一 稀土催化燃烧将成为稀土催化的一个新兴领域 稀土催化材料用于SOFC和重整氢源系统是稀土在能源领域的一个重要应用谢 谢