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稀土催化材料種類用途及其生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展分析
（作者未知） 2010/5/26
（接上頁）污染物主要來自機動車排放的尾氣，以及工業(yè)過程排放的有機廢氣等。如何針對這幾種污染氣體的成分特點，研究有效的催化材料是當前污染治理的關(guān)鍵所在。與此同時，隨著生活水平的提高，室內(nèi)空氣污染也已成為都市居民所擔心的關(guān)鍵。因此，工業(yè)有機廢氣的催化治理技術(shù)，以及室內(nèi)空氣凈化是近年來稀土催化研究最為活躍的領(lǐng)域之一。目前，利用稀土催化技術(shù)治理工業(yè)有機廢氣的工作主要集中在揮發(fā)性有機廢氣治理、煙氣脫硫、燃燒過程脫氮、納米TiO2光催化稀土改性、以及焦化污水催化凈化等方面。
目前，在有機涂料、工業(yè)溶劑、粘合劑、制衣、制鞋、以及許多與有機溶液生產(chǎn)與使用的行業(yè)，工業(yè)有機廢氣的污染很嚴重。國內(nèi)外的實踐證明，治理工業(yè)廢氣和室內(nèi)空氣凈化，催化氧化技術(shù)是最有效的技術(shù)措施。1997年以來，美國工業(yè)有機廢氣凈化用催化劑的銷售額一直以年平均20%～25%的速度增長。我國是化學品生產(chǎn)的大國，其中95%以上的廢氣尚未治理。稀土催化材料由于其良好的催化性能，獨特的低溫活性，優(yōu)越的抗中毒能力，在有機廢氣治理方面已顯示出越來越優(yōu)越的開發(fā)應用前景。其中稀土復合中孔催化材料具有大表面積、合適孔徑分布、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，已經(jīng)成為工業(yè)有機廢氣凈化中最有前景的催化材料之一。此外，通過納米水平的設(shè)計，開發(fā)出先進的稀土催化材料，可以在降低90%貴金屬用量的情況下仍能保證催化凈化效率提高1倍。
稀土具有復雜的能級結(jié)構(gòu)和光譜特性，對納米TiO2進行摻雜改性，可有效提高光催化的效率，是最具希望解決可見光利用率的技術(shù)之一。研究表明，在可見光下利用納米TiO2的光催化與稀土催化材料的低溫催化氧化復合，被認為是最有希望的、可大規(guī)模應用于人居環(huán)境凈化的有效方法。
四、催化燃燒
在20年之內(nèi)，煤和石油在我國能源結(jié)構(gòu)中仍將占主導地位。傳統(tǒng)的燃燒方式燃燒溫度高，超過1500℃，在這個溫度下燃燒很容易產(chǎn)生氮氧化物，增加全球溫室效應。另外，燃燒效率低，噪音高，且一些廉價燃料不能廣泛應用。
利用催化燃燒技術(shù)可改變?nèi)紵绞�，提高燃燒效率，降低燃燒溫度，減少NOx的形成，且燃燒過程中噪音低，廉價燃料也可大量應用，具有高效節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點，是燃燒技術(shù)的未來發(fā)展方向。據(jù)有關(guān)資料介紹，利用催化燃燒技術(shù)可提高熱效率64%，燃燒效率可達99.5%，節(jié)能效果達15%以上。
我國現(xiàn)有近40套煉油裝置，年加工原油超過2億噸。另外，燃煤電廠，工業(yè)鍋爐、以及民用取暖等，年消耗能源超過14億噸標準煤。采用催化燃燒技術(shù)，其節(jié)能效果將相當可觀。另外，2002年我國燃氣式熱水器產(chǎn)量達7600萬臺，利用催化燃燒技術(shù)，也可提高民用燃料的燃燒效率。因此，催化燃燒技術(shù)在天然氣發(fā)電、工業(yè)熱源和民用等方面有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>
目前，用于催化燃燒的主要是稀土催化材料，具有價格便宜、原料易得、耐高溫性能好等優(yōu)勢。特別是利用分子組裝技術(shù)制備稀土催化材料，使稀土及其活性組分在高溫下具有較好的穩(wěn)定性，是促進催化燃燒的發(fā)展方向。其中稀土基鈣鈦礦、六鋁酸鹽等稀土復合氧化物在天然氣高溫催化燃燒應用方面更具有良好的發(fā)展前景。
五、燃料電池
燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，污染物超低或零排放，是21世紀高效、低污染的綠色能源。預計到2010年，燃料電池技術(shù)可在大型電站、新型分布式電站等方面形成超過3000億美元的龐大市場。
稀土氧化物具有良好的離子和電子導電性，對改善固體氧化物燃料電池的性能有著無法取代的作用。通過選擇合適的氧化物組成，可提高電極材料的離子導電率，降低氧還原的活化能。通過研究組成、結(jié)構(gòu)與導電性的關(guān)系以及摻雜離子的形態(tài)，來設(shè)計、合成新型結(jié)構(gòu)的復合稀土氧化物，獲得高電催化活性和高電導率的稀土電極材料，是固體氧化物燃料電池目前的研究熱點。
六、展望
1.針對能源和環(huán)保領(lǐng)域的特點，發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能稀土催化材料，促進稀土資源的高效利用，是解決稀土資源平衡利用的關(guān)鍵。
2.我國正處于汽車工業(yè)大發(fā)展時期，將稀土催化材料用于汽車尾氣凈化，既保護環(huán)境，又擴大稀土應用，是把稀土資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢的一個重要途經(jīng)。
3.將稀土催化材料用于工業(yè)有機廢氣污染治理和人居環(huán)境凈化，是推動稀土催化應用的動力之一。
4.稀土催化燃燒既提高燃燒效率，節(jié)約能源，又減少氮氧化物排放，保護環(huán)境，必將成為稀土催化的一個新興領(lǐng)域。
5.稀土催化材料用于固體氧化物燃料電池是稀土在能源領(lǐng)域中的一個重要應用。
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