摘要:闡述了稀土催化材料在工業(yè)廢氣、人居環(huán)境凈化方面的研究與應用現(xiàn)狀,并對稀土催化材料的發(fā)展進行了展望,認為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。等離子體輔助的催化技術(shù),可以顯著改善低溫活性。作為長期去除污染物的有效措施,光催化技術(shù)應大力開發(fā)。開發(fā)聯(lián)合脫硫脫氮的新方法、新理論、新技術(shù)及新設備,將成為煙氣凈化技術(shù)發(fā)展的總趨勢。作為一種新型催化材料應用,摻雜稀土的ABO3鈣鈦礦復合氧化物以及TiO2為基礎的復合氧化物,在環(huán)境凈化方面的發(fā)展方向是努力降低成本,提高光催化劑活性,盡量多利用太陽光,擴大降解范圍。 

關(guān)鍵詞:稀土,催化材料,廢氣,人居環(huán)境,凈化

0 引言

稀土元素數(shù)目眾多，包括從鑭到镥的 15 個鑭系元素。若包含鈧與釔，則多達 17 個元素。由于稀土元素具有特殊的外層電子結(jié)構(gòu)（4f），其作為絡合物的中心原子，具有從 6～12 的各種配位數(shù)。稀土元素這種配位數(shù)的可變性，決定了它們具有“剩余的原子價”。因為 4f有 7 個后備價電子軌道具有成鍵能力，起著某種“后備化學鍵”或“剩余原子價”的作用。這種能力正是催化劑所必須具備的。

稀土元素不僅本身具有催化活性，還可以作為添加劑或助催化劑，以提高催化劑的催化性能，尤其是抗老化能力和抗中毒能力。利用稀土具有的特異的物理和化學性能，研制成的各種稀土功能材料在信息、生物、新材料、新能源以及環(huán)保等現(xiàn)代科技和現(xiàn)代工業(yè)中起著十分重要的作用。稀土催化材料的研究和應用，既可提高生產(chǎn)效率，又能節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。目前能夠在工業(yè)中獲得應用的稀土催化材料，主要有 3 類：分子篩稀土催化材料、稀土鈣鈦礦催化材料、鈰鋯固溶體催化材料等［1］。與傳統(tǒng)的貴金屬催化劑相比，稀土催化材料在資源豐度、成本、制備工藝以及性能等方面,都具有較強的優(yōu)勢。目前稀土催化劑在能源環(huán)境領(lǐng)域主要用于汽車尾氣凈化、工業(yè)廢氣及人居環(huán)境凈化、催化燃燒和燃料電池等幾個方面。尤其在工業(yè)廢氣、人居環(huán)境凈化方面，具有巨大的應用市場和發(fā)展?jié)摿Γ蔀檠芯亢烷_發(fā)的熱點。自 20 世紀 90 年代末以來，發(fā)達國家的環(huán)保催化劑市場一直以 20%的速度增長。

1 稀土催化在工業(yè)廢氣、人居環(huán)境凈化中的研究和應用現(xiàn)狀

1.1 意義

稀土已被廣泛應用到不同的催化過程中。如精細石油產(chǎn)品及環(huán)境催化，尤其是汽車尾氣處理。在石油化工中，采用稀土催化劑可簡化工藝過程，大大提高經(jīng)濟效益。無論是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，稀土應用的投入產(chǎn)出比最低是 1∶24。“十五”期間，中國稀土新材料的研制與開發(fā)目前，在整個稀土用量中，稀土催化材料所占比例最大，2004 年國內(nèi)稀土用量已超過 3 萬 t，其中在稀土永磁材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化材料等領(lǐng)域的使用量，已突破 1.5 萬 t。稀土催化材料面向精細化工產(chǎn)品的開發(fā)，是一項復雜、高技術(shù)深度的研究，將會以技術(shù)密度高、投資回報大、技術(shù)壟斷性強、銷售利潤高的特點，為社會帶來可觀的綜合經(jīng)濟效益

環(huán)境污染的控制與治理，是人類 21 世紀面臨和亟待解決的重大課題?？諝庵谐瑯说牧蜓趸铮⊿Ox）、氮氧化物（NOx）、碳氫化物（HC）、揮發(fā)性有機物（VOCS）等有害氣體絕對量大，治理困難，嚴重威脅著人類健康和環(huán)境。如，空氣中的粉塵和有害氣體污染會大大降低人體對病毒的免疫力，由于空氣污染增加了人們病毒感染的機率。目前的大氣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。

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