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    证券简称:鑫泰科技
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    稀土在环境与建筑材料方面的应用

    时间:2016-06-06

    稀土在环境材料方面的一项重要用途是作为汽车尾气净化催化剂。它具有良好的催化活性、热稳定性、抗毒性、使用寿命和价格优势。北京有色金属研究总院研制的稀土尾气净化催化剂主要采用氧化铈,中国科学院大连化学物理研究所用铂/氧化锆·氧化铈作为催化剂。可使汽车尾气中的CO(一氧化碳)、HC(碳氢 化物)、NOX(氮氧化物)的净化率达到60%-70%乃至更高。

      国外,利用CEO(二氧化铈)作为SO(二氧化硫)的吸附剂,使烟道中二氧化硫的净化率达到95%。采用硫酸铈脱除NOX的净化率达90%以上。用氧化铈吸附硫化氢可与其形成硫氧化铈,在1000℃气化脱硫时,可再生氧化铈。自1973年提出二氧化碳甲烷化的设想以来,科学家们进行了多方面的研究,当用氢气作为二氧化碳的还原剂,将氧化镧结合到铜锆烙铝(Cu-Zr-Cr-Al)氧化物催化剂内,以使二氧化碳转化为甲醇,既开发了新能源,又减少了二氧化碳的排放量。

      稀土的原子半径大,极易失去外层电子,具有特殊的变价特性和化学活性。中国建筑材料科学研究院的科研工作都利用氧化钛、氧化锆等氧化物半导体光催化特性和稀土激活手段,在材料的禁带中增加新的表面能级,增加了光催化过程中的活性氧自由基,从而在可见光的条件下也具有了光催化剂效果。由此特性开发出稀土激活抗菌剂(24小时抗菌率可达95%)和空气净化剂(NH、NO、NCHO、CO的净化率均可达到60%以上)。这种催化剂采用了稀土和其它氧化物等多成分的协同效应,目前已开始应用于多种涂料、陶瓷、搪瓷和水泥制品等建筑材料方面 ,能产生良好的抗菌和净化效果。

      玻璃陶瓷是应用稀土较早的传统产业。在玻璃陶瓷中添加稀土可改善材料性能, 引起颜色变化。稀土用作玻璃的抛光材料,可提高抛光效果。稀土在玻璃陶瓷中的用量约占稀土总用量的25%-30%。近年来,稀土在高技术陶瓷中也开始发挥作用。稀土元素有独特的电子层结构,其中不饱和的电子层(如4f电子层)受不同波长光的照射后,产生电子跃迁,又会发出另外波长的光。由于这种特性,稀土可用作玻璃陶瓷的各种着色剂,具有独特的艳丽颜色。稀土陶瓷着色釉料按所呈颜色有以下种类(括号内是含稀土着色剂的主要成分):亮黄色(氧化镨即镨黄),橙色(氧化钇),淡紫色(氧化钕),锆镨钒绿(氧化锆、氧化镨、氧化钒),锆镨钒橙(同前),带红娇黄(氧化镨加入二氧化铈),黄色与天蓝之间(调整氧化镨与五氧化二钒的比例),锰红(添加1-3%氧化钇)。

      稀土纳米材料是今后研究的新方向。由于材料制成纳米颗粒后会使材料性能产生突变,或者产生其它更为优异的性能,各国都在加紧研究。研究开发稀土纳米技术并将其应用于各种功能材料,包括各种功能建筑材料和功能环保材料,都将具有广阔的应用前景。可以预见,繁多功能各异的稀土纳米材料将会成为21世纪的一项主导产品。


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