Հազվագյուտ երկրային տարրերի դերը կատալիզատորներում

Վերջին կես դարի ընթացքում լայնածավալ հետազոտություններ են իրականացվել հազվագյուտ տարրերի (հիմնականում օքսիդների և քլորիդների) կատալիտիկ ազդեցության վերաբերյալ, և ստացվել են որոշ կանոնավոր արդյունքներ, որոնք կարելի է ամփոփել հետևյալ կերպ.

1. Էլեկտրոնային կառուցվածքումհազվագյուտ հողային տարրեր, 4f էլեկտրոնները գտնվում են ներքին շերտում և պաշտպանված են 5s և 5p էլեկտրոններով, մինչդեռ արտաքին էլեկտրոնների դասավորությունը, որը որոշում է նյութի քիմիական հատկությունները, նույնն է։ Հետևաբար, համեմատած d անցումային տարրի կատալիտիկ ազդեցության հետ, ակնհայտ բնութագիր չկա, և ակտիվությունը այնքան բարձր չէ, որքան d անցումային տարրի ակտիվությունը.

2. Ռեակցիաների մեծ մասում յուրաքանչյուր հազվագյուտ հողային տարրի կատալիտիկ ակտիվությունը շատ չի փոխվում, առավելագույնը 12 անգամ, հատկապես ժ.հազվագյուտ հողային տարրերորտեղ ակտիվության փոփոխություն գրեթե չկա։ Սա բոլորովին տարբերվում է անցումային d տարրից, և դրանց ակտիվությունը երբեմն կարող է տարբերվել մեծության մի քանի կարգով. 3 հազվագյուտ հողային տարրերի կատալիտիկ ակտիվությունը հիմնականում կարելի է բաժանել երկու տեսակի. Մի տեսակը համապատասխանում է 4f ուղեծրում էլեկտրոնների քանակի (1-14) միապաղաղ փոփոխությանը, ինչպիսիք են ջրածինը և ջրազրկումը, իսկ մյուս տեսակը համապատասխանում է էլեկտրոնների դասավորության պարբերական փոփոխությանը (1-7, 7-14): ) 4f ուղեծրում, ինչպիսին է օքսիդացումը.

4. Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ հազվագյուտ հողային տարրեր պարունակող արդյունաբերական կատալիզատորները հիմնականում պարունակում են փոքր քանակությամբ հազվագյուտ հողային տարրեր և սովորաբար օգտագործվում են միայն որպես ակտիվ բաղադրիչներ համատեղ կատալիզատորներում կամ խառը կատալիզատորներում:

Ըստ էության, կատալիզատորները հատուկ գործառույթներ ունեցող նյութեր են։ Հազվագյուտ հողային միացությունները հատկապես կարևոր նշանակություն ունեն նման նյութերի մշակման և կիրառման համար, քանի որ նրանք ունեն կատալիտիկ հատկությունների լայն շրջանակ, ներառյալ օքսիդացում-վերականգնող և թթու-բազային հատկությունները, և հազվադեպ են հայտնի շատ առումներով, շատ ոլորտներում պետք է մշակվեն: ; Շատ կատալիտիկ նյութերում հազվագյուտ հողային տարրերն ունեն մեծ փոխարինելիություն այլ տարրերի հետ, որոնք կարող են ծառայել որպես կատալիզատորի հիմնական բաղադրիչ, ինչպես նաև երկրորդական բաղադրիչ կամ համակցող կատալիզատոր: Հազվագյուտ հողային միացությունները կարող են օգտագործվել տարբեր ռեակցիաների համար տարբեր հատկություններով կատալիզատոր նյութեր արտադրելու համար. Հազվագյուտ հողային միացությունները, հատկապես օքսիդները, ունեն համեմատաբար բարձր ջերմային և քիմիական կայունություն, ինչը հնարավորություն է տալիս նման կատալիզատոր նյութերի լայն կիրառմանը։ Հազվագյուտ հողային կատալիզատորներն ունեն լավ արդյունավետություն, տարբեր տեսակներ և կատալիտիկ կիրառությունների լայն շրջանակ:

Ներկայումս հազվագյուտ հողային կատալիզատոր նյութերը հիմնականում օգտագործվում են նավթի ճեղքման և բարեփոխման, ավտոմեքենաների արտանետումների մաքրման, սինթետիկ կաուչուկի և շատ օրգանական և անօրգանական քիմիական ոլորտներում: