نقش عناصر کمیاب زمین در کاتالیزورها

در طول نیم قرن گذشته، تحقیقات گسترده ای در مورد اثرات کاتالیزوری عناصر کمیاب (عمدتا اکسیدها و کلریدها) انجام شده است و نتایج منظمی به دست آمده است که می توان آنها را به شرح زیر خلاصه کرد:

1. در ساختار الکترونیکی ازعناصر خاکی کمیاب، الکترون های 4f در لایه داخلی قرار دارند و توسط الکترون های 5s و 5p محافظت می شوند، در حالی که آرایش الکترون های بیرونی که خواص شیمیایی ماده را تعیین می کنند یکسان است. بنابراین، در مقایسه با اثر کاتالیزوری عنصر انتقال d، هیچ مشخصه آشکاری وجود ندارد و فعالیت به اندازه عنصر انتقال d نیست.

2. در اکثر واکنش ها، فعالیت کاتالیزوری هر عنصر خاکی کمیاب تغییر چندانی نمی کند و حداکثر 12 برابر، به ویژه برای h.عناصر کمیاب خاکیجایی که تقریباً هیچ تغییری در فعالیت وجود ندارد. این کاملاً با عنصر انتقالی d متفاوت است و فعالیت آنها گاهی اوقات می تواند چندین مرتبه بزرگی متفاوت باشد. فعالیت کاتالیزوری 3 عنصر خاکی کمیاب را می توان اساساً به دو نوع تقسیم کرد. یک نوع مربوط به تغییر یکنواخت در تعداد الکترون ها (1-14) در اوربیتال 4f است، مانند هیدروژناسیون و هیدروژن زدایی، و نوع دیگر مربوط به تغییر دوره ای در آرایش الکترون ها است (1-7، 7-14). ) در مدار 4f، مانند اکسیداسیون.

4. مطالعات متعدد نشان داده است که کاتالیزورهای صنعتی حاوی عناصر کمیاب خاکی عمدتاً حاوی مقدار کمی از عناصر خاکی کمیاب هستند و عموماً فقط به عنوان اجزای فعال در کاتالیزورهای مشترک یا کاتالیزورهای مخلوط استفاده می شوند.

اساساً کاتالیزورها موادی با عملکردهای ویژه هستند. ترکیبات خاکی کمیاب اهمیت ویژه ای در توسعه و کاربرد چنین موادی دارند، زیرا آنها دارای طیف گسترده ای از خواص کاتالیزوری، از جمله خواص اکسیداسیون- احیا و اسید-باز هستند، و به ندرت در بسیاری از جنبه ها شناخته شده اند، و مناطق زیادی باید توسعه یابند. ; در بسیاری از مواد کاتالیزوری، عناصر خاکی کمیاب قابلیت تعویض زیادی با عناصر دیگر دارند که می‌توانند به عنوان جزء اصلی کاتالیزور و همچنین جزء ثانویه یا کاتالیزور کمکی عمل کنند. از ترکیبات خاکی کمیاب می توان برای تولید مواد کاتالیزوری با خواص مختلف برای واکنش های مختلف استفاده کرد. ترکیبات خاکی کمیاب، به ویژه اکسیدها، پایداری حرارتی و شیمیایی نسبتاً بالایی دارند که امکان استفاده گسترده از این گونه مواد کاتالیزوری را فراهم می کند. کاتالیزورهای خاکی کمیاب عملکرد خوب، انواع مختلف و طیف وسیعی از کاربردهای کاتالیزوری دارند.

در حال حاضر، مواد کاتالیزور خاکی کمیاب به طور عمده در ترک خوردگی و اصلاح نفت، تصفیه اگزوز خودرو، لاستیک مصنوعی و بسیاری از زمینه های شیمیایی آلی و معدنی استفاده می شود.