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稀土催化剂应用

中国稀土行业协会顾长玉

作为稀土资源大国，我国正从稀土原材料的开发向稀土推广应用转变，不再是靠出口稀土矿产获取利润。随着稀土限售政策的发布，更是带动稀土深加工方面的发展，接下来浅谈稀土在催化剂方面的应用。

稀土元素具有特殊的电子结构，其内层的 4f 电子被外层的 5s及 5p 电子所屏蔽，在原子中定域。决定元素性质的外层电子排布 4f 和 5d 形成导带，4f 电子的定域化和不完全填充使稀土具有独特的光学和磁学特性，这些性质使稀土在催化领域中得到广泛应用。目前稀土催化剂的应用包括以下几个方面：汽车尾气净化；工业废气和人居环境净化；催化燃烧；燃料电池；低值烷烃利用；石油化工等。

一、稀土在汽车尾气净化中的研究与应用

近几年来，我国汽车产业迅速发展，各地汽车尾气排放量已占大气污染源85％左右，汽车尾气排放已成为主要的大气污染源。CO、HC、NOx，这三者构成了汽车尾气对大气的主要污染成分，可导致酸雨和城市光化学烟雾，严重影响生态环境，危害人体健康。当前世界上控制汽车尾气排放的有效的技术是电子控制燃油喷射系统加三效催化剂。其中以三效催化剂为核心，能同时催化净化汽车尾气中的 CO、HC 和 NOx三种有害气体，尽可能地降低尾气种有害气体的排放量。三效催化剂主要分为贵金属催化剂和稀土催化剂。由于贵金属资源短缺、价格昂贵，难以推广，稀土催化剂以其价格低、热稳定性好、活性较高、使用寿命长等特点备受青睐。

稀土汽车尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主，其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性，有效地控制排放尾气的组分，能在还原气氛中供氧，或在氧化气氛中耗氧。同时将稀土成分加入催化剂活性组分中，能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能、耐高温稳定性，并能改善催化剂的空燃比工作特性。终述，稀土催化剂主要具有如下特性：

1. 提高催化剂的热稳定性和机械强度

2. 提高催化剂的活性和储氧能力

3. 提高催化剂的抗中毒能力

4. 具有三效催化剂的效果

二、稀土在工业废气和人居环境净化中的研究与应用

目前利用稀土催化技术治理工业废气和人居环境净化的工作，主要集中在挥发性有机废气治理、烟气脱硫脱氮、光催化空气净化和焦化污水催化净化等方面。

我国稀土资源丰富,而且稀土材料性价比高,可重复使用,对环境无二次污染,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。同时,稀土作为独特的催化功能组分或重要的助催化剂,凭借其有的催化性能和抗中毒能力,在多种催化材料中发挥着重要和不可替代的作用,也为多种催化剂向产业化的转化提供了条件。