იშვიათი დედამიწის ელემენტების როლი კატალიზატორებში

გასული ნახევარი საუკუნის განმავლობაში ჩატარდა ვრცელი კვლევა იშვიათი ელემენტების (ძირითადად ოქსიდების და ქლორიდების) კატალიზური ეფექტების შესახებ და მიღებული იქნა გარკვეული რეგულარული შედეგები, რომლებიც შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად:

1. ელექტრონულ სტრუქტურაშიიშვიათი დედამიწის ელემენტები, 4f ელექტრონები განლაგებულია შიდა შრეში და დაცულია 5s და 5p ელექტრონებით, ხოლო გარე ელექტრონების განლაგება, რომლებიც განსაზღვრავენ ნივთიერების ქიმიურ თვისებებს, იგივეა. ამიტომ, d გარდამავალი ელემენტის კატალიზურ ეფექტთან შედარებით, აშკარა მახასიათებელი არ არის და აქტივობა არ არის ისეთი მაღალი, როგორც d გარდამავალი ელემენტის;

2. უმეტეს რეაქციაში, ყოველი იშვიათი დედამიწის ელემენტის კატალიზური აქტივობა დიდად არ იცვლება, მაქსიმუმ 12-ჯერ, განსაკუთრებით სთ.იშვიათი დედამიწის ელემენტებისადაც აქტივობის ცვლილება თითქმის არ არის. ეს სრულიად განსხვავდება d გარდამავალი ელემენტისგან და მათი აქტივობა ზოგჯერ შეიძლება განსხვავდებოდეს სიდიდის რამდენიმე რიგით; 3 იშვიათი დედამიწის ელემენტის კატალიზური აქტივობა შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად. ერთი ტიპი შეესაბამება ელექტრონების რაოდენობის მონოტონურ ცვლილებას (1-14) 4f ორბიტალში, როგორიცაა ჰიდროგენიზაცია და დეჰიდროგენაცია, ხოლო მეორე ტიპი შეესაბამება ელექტრონების განლაგების პერიოდულ ცვლილებას (1-7, 7-14). ) 4f ორბიტალში, როგორიცაა დაჟანგვა;

4. მრავალრიცხოვანმა კვლევებმა აჩვენა, რომ იშვიათი მიწიერი ელემენტების შემცველი სამრეწველო კატალიზატორები უმეტესად შეიცავს მცირე რაოდენობით იშვიათ მიწიერ ელემენტებს და ძირითადად გამოიყენება მხოლოდ როგორც აქტიური კომპონენტები თანა კატალიზატორებში ან შერეულ კატალიზატორებში.

არსებითად, კატალიზატორები არის სპეციალური ფუნქციების მქონე მასალები. იშვიათ დედამიწის ნაერთებს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მნიშვნელობა აქვთ ასეთი მასალების შემუშავებასა და გამოყენებაში, რადგან მათ აქვთ კატალიზური თვისებების ფართო სპექტრი, მათ შორის ჟანგვის-აღდგენითი და მჟავა-ტუტოვანი თვისებების ჩათვლით, და იშვიათად არიან ცნობილი მრავალი ასპექტით, მრავალი სფეროს განსავითარებლად. ; ბევრ კატალიზურ მასალაში, იშვიათი დედამიწის ელემენტებს აქვთ დიდი ურთიერთშემცვლელობა სხვა ელემენტებთან, რომლებიც შეიძლება იყოს როგორც კატალიზატორის ძირითადი კომპონენტი, ასევე მეორადი კომპონენტი ან თანაკატალიზატორი. იშვიათი დედამიწის ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა რეაქციისთვის სხვადასხვა თვისებების მქონე კატალიზატორი მასალების დასამზადებლად; იშვიათი დედამიწის ნაერთებს, განსაკუთრებით ოქსიდებს, აქვთ შედარებით მაღალი თერმული და ქიმიური სტაბილურობა, რაც იძლევა ასეთი კატალიზატორის მასალების ფართო გამოყენების შესაძლებლობას. იშვიათი დედამიწის კატალიზატორებს აქვთ კარგი შესრულება, სხვადასხვა ტიპები და კატალიზური გამოყენების ფართო სპექტრი.

ამჟამად, იშვიათი დედამიწის კატალიზატორის მასალები ძირითადად გამოიყენება ნავთობის გატეხვისა და რეფორმირების, საავტომობილო გამონაბოლქვის გაწმენდის, სინთეზური რეზინის და ბევრ ორგანულ და არაორგანულ ქიმიურ ველში.