نقش عناصر نادر زمین در کاتالیزورها

طی نیم قرن گذشته ، تحقیقات گسترده ای در مورد اثرات کاتالیزوری عناصر نادر (عمدتا اکسیدها و کلریدها) انجام شده است ، و برخی از نتایج منظم به دست آمده است که می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

1. در ساختار الکترونیکیعناصر نادر زمین، الکترونهای 4F در لایه داخلی قرار دارند و توسط الکترونهای 5S و 5p محافظت می شوند ، در حالی که ترتیب الکترونهای بیرونی که خصوصیات شیمیایی ماده را تعیین می کنند یکسان است. بنابراین ، در مقایسه با اثر کاتالیزوری عنصر انتقال D ، هیچ ویژگی واضحی وجود ندارد ، و فعالیت به اندازه عنصر انتقال D نیست.

2. در بیشتر واکنش ها ، فعالیت کاتالیزوری هر عنصر نادر زمین تغییر زیادی نمی کند ، با حداکثر 12 بار ، به خصوص برای Hعناصر خاکی نادر Eavyجایی که تقریباً هیچ تغییر فعالیتی وجود ندارد. این کاملاً متفاوت از عنصر انتقال D است ، و فعالیت آنها گاهی اوقات با چندین مرتبه متفاوت می تواند متفاوت باشد. فعالیت کاتالیزوری 3 عنصر نادر زمین را می توان اساساً به دو نوع تقسیم کرد. یک نوع مربوط به یک تغییر یکنواخت در تعداد الکترون ها (1-14) در مداری 4F ، مانند هیدروژناسیون و کم آبی بدن است و نوع دیگر مربوط به یک تغییر دوره ای در ترتیب الکترون ها (1-7 ، 7-14) در مدار 4F ، مانند اکسیداسیون است.

4. مطالعات بیشمار نشان داده است که کاتالیزورهای صنعتی حاوی عناصر نادر زمین بیشتر حاوی مقدار کمی از عناصر نادر زمین هستند و به طور کلی فقط به عنوان مؤلفه های فعال در کاتالیزورهای CO یا کاتالیزورهای مختلط مورد استفاده قرار می گیرند.

در اصل ، کاتالیزورها موادی با عملکردهای ویژه هستند. ترکیبات نادر زمین از اهمیت ویژه ای در توسعه و کاربرد چنین مواد برخوردار هستند ، زیرا آنها طیف گسترده ای از خواص کاتالیزوری ، از جمله اکسیداسیون-کاهش و خاصیت اسید پایه دارند و در بسیاری از جنبه ها به ندرت شناخته می شوند و بسیاری از مناطق توسعه می یابند. در بسیاری از مواد کاتالیزوری ، عناصر نادر زمین قابل تعویض عالی با سایر عناصر ، که می تواند به عنوان مؤلفه اصلی کاتالیزور و همچنین یک مؤلفه ثانویه یا کاتالیزور CO باشد. از ترکیبات نادر زمین می توان برای تولید مواد کاتالیزور با خصوصیات مختلف برای واکنشهای مختلف استفاده کرد. ترکیبات نادر زمین ، به ویژه اکسیدها ، از ثبات حرارتی و شیمیایی نسبتاً بالایی برخوردار هستند و امکان استفاده گسترده از چنین مواد کاتالیزوری را فراهم می کنند. کاتالیزورهای نادر زمین از عملکرد خوب ، انواع مختلف و طیف گسترده ای از کاربردهای کاتالیزوری برخوردار هستند.

در حال حاضر ، مواد کاتالیزور نادر زمین به طور عمده در ترک خوردگی و اصلاح نفت ، تصفیه اگزوز خودرو ، لاستیک مصنوعی و بسیاری از زمینه های شیمیایی آلی و معدنی مورد استفاده قرار می گیرند.