Τον τελευταίο μισό αιώνα, έχει διεξαχθεί εκτενής έρευνα σχετικά με τις καταλυτικές επιδράσεις σπάνιων στοιχείων (κυρίως οξειδίων και χλωριδίων) και έχουν ληφθεί ορισμένα τακτικά αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:
1. Στην ηλεκτρονική δομή τουστοιχεία σπάνιων γαιών, ηλεκτρόνια 4f βρίσκονται στο εσωτερικό στρώμα και θωρακίζονται από ηλεκτρόνια 5s και 5p, ενώ η διάταξη των εξωτερικών ηλεκτρονίων που καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες της ουσίας είναι ίδια. Επομένως, σε σύγκριση με την καταλυτική επίδραση του στοιχείου μετάπτωσης d, δεν υπάρχει προφανές χαρακτηριστικό και η δραστηριότητα δεν είναι τόσο υψηλή όσο αυτή του μεταβατικού στοιχείου d.
2. Στις περισσότερες αντιδράσεις, η καταλυτική δραστηριότητα κάθε στοιχείου σπανίων γαιών δεν αλλάζει πολύ, με μέγιστο 12 φορές, ειδικά για hεύχρηστα στοιχεία σπάνιων γαιώνόπου δεν υπάρχει σχεδόν καμία αλλαγή δραστηριότητας. Αυτό είναι εντελώς διαφορετικό από το μεταβατικό στοιχείο d, και η δραστηριότητά τους μπορεί μερικές φορές να διαφέρει κατά πολλές τάξεις μεγέθους. Η καταλυτική δραστηριότητα 3 στοιχείων σπανίων γαιών μπορεί βασικά να χωριστεί σε δύο τύπους. Ο ένας τύπος αντιστοιχεί σε μια μονοτονική αλλαγή στον αριθμό των ηλεκτρονίων (1-14) στο τροχιακό 4f, όπως η υδρογόνωση και η αφυδρογόνωση, και ο άλλος τύπος αντιστοιχεί σε μια περιοδική αλλαγή στη διάταξη των ηλεκτρονίων (1-7, 7-14 ) στο τροχιακό 4f, όπως η οξείδωση.
4. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι οι βιομηχανικοί καταλύτες που περιέχουν στοιχεία σπάνιων γαιών περιέχουν ως επί το πλείστον μικρή ποσότητα στοιχείων σπανίων γαιών και γενικά χρησιμοποιούνται μόνο ως ενεργά συστατικά σε συν-καταλύτες ή σε μικτούς καταλύτες.
Ουσιαστικά, οι καταλύτες είναι υλικά με ειδικές λειτουργίες. Οι ενώσεις σπάνιων γαιών έχουν ιδιαίτερα σημαντική σημασία στην ανάπτυξη και εφαρμογή τέτοιων υλικών, επειδή έχουν ένα ευρύ φάσμα καταλυτικών ιδιοτήτων, συμπεριλαμβανομένων ιδιοτήτων οξείδωσης-αναγωγής και οξεοβασικών ιδιοτήτων, και είναι σπάνια γνωστές από πολλές απόψεις, με πολλούς τομείς να αναπτυχθούν ; Σε πολλά καταλυτικά υλικά, τα στοιχεία σπάνιων γαιών έχουν μεγάλη εναλλαξιμότητα με άλλα στοιχεία, τα οποία μπορούν να χρησιμεύσουν ως το κύριο συστατικό του καταλύτη, καθώς και ως δευτερεύον συστατικό ή συν-καταλύτης. Οι ενώσεις σπάνιων γαιών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή καταλυτικών υλικών με διαφορετικές ιδιότητες για διαφορετικές αντιδράσεις. Οι ενώσεις σπάνιων γαιών, ιδιαίτερα τα οξείδια, έχουν σχετικά υψηλή θερμική και χημική σταθερότητα, παρέχοντας τη δυνατότητα για ευρεία χρήση τέτοιων καταλυτικών υλικών. Οι καταλύτες σπανίων γαιών έχουν καλή απόδοση, διάφορους τύπους και ένα ευρύ φάσμα καταλυτικών εφαρμογών.
Επί του παρόντος, τα υλικά καταλύτη σπάνιων γαιών χρησιμοποιούνται κυρίως στη πυρόλυση και αναμόρφωση πετρελαίου, στον καθαρισμό καυσαερίων αυτοκινήτων, στο συνθετικό καουτσούκ και σε πολλά οργανικά και ανόργανα χημικά πεδία.
Ώρα δημοσίευσης: Οκτ-11-2023