由于稀土元素具有獨特的電子結構,它在化學反應中具有良好的助催化性能,目前已成為石化、環境、能源、化工等催化應用領域中不可或缺的重要組分。
一、石油催化裂化催化劑
大分子量原油必需經過稀土分子篩催化劑催化裂化后,才能變成小分子量、短鏈的烴類。稀土作為助催化材料,在催化裂化催化劑中有重要作用,可增強沸石催化劑的活性、選擇性和熱穩定性。稀土對分子篩結構和化學性能有良好穩定作用,可使汽油收得率提高4%,使催化劑壽命延長2倍,使煉油成本降低20%,并使裂化裝置生產能力提高30%~50%。稀土用作沸石催化劑,以鑭的催化活性最強,是鑭的最大應用領域。
二、機動車尾氣凈化催化劑
機動車尾氣凈化及三效催化劑產業是高附加值、高技術含量的稀土催化材料應用市場。機動車尾氣凈化催化劑所用的稀土主要是氧化鈰、氧化鑭、氧化釹和氧化鐠等,其中氧化鈰是關鍵成分,由于鈰的可變價特性,使得氧化鈰具有儲放氧功能,可提高尾氣凈化催化劑的催化性能。稀土作為穩定劑、促進劑應用于活性涂層中。催化劑引入稀土可大幅降低貴金屬用量,降低催化劑的制造成本。機動車尾氣催化劑未來發展趨勢,是針對更加苛刻的排放標準,采用更加合理、科學的催化排放技術與方案,如采用緊密耦合催化劑+主催化劑技術,這意味著汽車尾氣催化劑要耐受更高溫度(1000℃)的惡劣環境,需要更高性能、耐熱穩定性的稀土涂層材料和催化材料。鈰鋯儲氧材料是汽車尾氣凈化催化劑的關鍵核心材料,隨著國內外機動車尾氣排放標準的提高,對高端鈰鋯儲氧材料產品的需求將十分旺盛。
三、天然氣催化燃燒催化材料
催化燃燒是一項高效、環保、節能、運行安全的能源優質利用高新技術。與普通火焰燃燒相比,催化燃燒具有燃燒效率高、燃燒穩定、污染物〔一氧化碳、氮氧化物等〕超低排放等優點。中國天然氣資源豐富,天然氣在國家能源結構中所占比例逐年增加。發展與開發國際先進的高溫稀土催化燃燒材料與技術,提高天然氣能源高效利用,改變傳統的燃燒方式具有重要意義。天然氣催化燃燒技術的核心是高性能燃燒催化材料和高效、低排放催化燃燒器,而催化燃燒器的性能很大程度上取決于所選用的催化材料。稀土高溫燃燒催化劑具有價格便宜、原料易得、工藝穩定、凈化效果好、使用壽命長等優點,稀土復合催化材料如稀土-貴金屬等,顯示出的高活性和穩定性,是最有可能促進催化燃燒大規模應用的核心技術。
四、有機廢氣凈化催化材料
隨著工業化的迅速發展,工業生產中排放的有毒有害廢氣和使用這些化學品產生的廢氣已經成為城市主要污染源之一。稀土催化材料由于其良好的催化性能、獨特的低溫活性、良好的抗中毒能力,在有機廢氣治理方面已顯示出越來越廣闊的應用前景。