उत्प्रेरकांमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी घटकांची भूमिका

गेल्या अर्ध्या शतकात, दुर्मिळ घटकांच्या (प्रामुख्याने ऑक्साईड आणि क्लोराईड्स) उत्प्रेरक प्रभावांवर व्यापक संशोधन केले गेले आहे आणि काही नियमित परिणाम प्राप्त झाले आहेत, ज्याचा सारांश खालीलप्रमाणे आहे:

1. च्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेतदुर्मिळ पृथ्वी घटक, 4f इलेक्ट्रॉन आतील थरात स्थित असतात आणि 5s आणि 5p इलेक्ट्रॉन्सद्वारे ढाललेले असतात, तर पदार्थाचे रासायनिक गुणधर्म ठरवणाऱ्या बाह्य इलेक्ट्रॉनची व्यवस्था समान असते. म्हणून, d संक्रमण घटकाच्या उत्प्रेरक प्रभावाशी तुलना करता, तेथे कोणतेही स्पष्ट वैशिष्ट्य नाही आणि क्रियाकलाप d संक्रमण घटकापेक्षा जास्त नाही;

2. बहुतेक प्रतिक्रियांमध्ये, प्रत्येक दुर्मिळ पृथ्वी घटकाची उत्प्रेरक क्रिया जास्त बदलत नाही, जास्तीत जास्त 12 वेळा, विशेषतः h साठीदुर्मिळ पृथ्वीचे घटकजिथे जवळजवळ कोणतेही क्रियाकलाप बदललेले नाहीत. हे संक्रमण घटक d पेक्षा पूर्णपणे भिन्न आहे, आणि त्यांची क्रिया कधीकधी परिमाणांच्या अनेक क्रमाने भिन्न असू शकते; 3 दुर्मिळ पृथ्वी घटकांची उत्प्रेरक क्रिया मुळात दोन प्रकारांमध्ये विभागली जाऊ शकते. एक प्रकार हायड्रोजनेशन आणि डिहायड्रोजनेशन सारख्या 4f ऑर्बिटलमधील इलेक्ट्रॉन्सच्या संख्येत (1-14) मोनोटोनिक बदलाशी संबंधित आहे आणि दुसरा प्रकार इलेक्ट्रॉनच्या व्यवस्थेतील नियतकालिक बदलाशी संबंधित आहे (1-7, 7-14). 4f ऑर्बिटलमध्ये, जसे की ऑक्सिडेशन;

4. असंख्य अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की दुर्मिळ पृथ्वी घटक असलेल्या औद्योगिक उत्प्रेरकांमध्ये बहुतेक दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक कमी प्रमाणात असतात आणि सामान्यत: सह उत्प्रेरक किंवा मिश्र उत्प्रेरकांमध्ये सक्रिय घटक म्हणून वापरले जातात.

मूलत:, उत्प्रेरक विशेष कार्ये असलेली सामग्री आहेत. अशा पदार्थांच्या विकासात आणि वापरात दुर्मिळ पृथ्वी संयुगेला विशेष महत्त्व आहे, कारण त्यांच्याकडे उत्प्रेरक गुणधर्मांची विस्तृत श्रेणी आहे, ज्यामध्ये ऑक्सिडेशन-कपात आणि आम्ल-बेस गुणधर्मांचा समावेश आहे आणि अनेक बाबींमध्ये क्वचितच ओळखले जाते, अनेक क्षेत्रे विकसित करणे आवश्यक आहे. ; अनेक उत्प्रेरक पदार्थांमध्ये, दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांची इतर घटकांसह अदलाबदलक्षमता असते, जे उत्प्रेरकाचे मुख्य घटक तसेच दुय्यम घटक किंवा सह उत्प्रेरक म्हणून काम करू शकतात. दुर्मिळ पृथ्वी संयुगे वेगवेगळ्या अभिक्रियांसाठी भिन्न गुणधर्मांसह उत्प्रेरक सामग्री तयार करण्यासाठी वापरली जाऊ शकतात; दुर्मिळ पृथ्वी संयुगे, विशेषत: ऑक्साईड्समध्ये तुलनेने उच्च थर्मल आणि रासायनिक स्थिरता असते, ज्यामुळे अशा उत्प्रेरक सामग्रीचा व्यापक वापर होण्याची शक्यता असते. दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरकांमध्ये चांगली कार्यक्षमता, विविध प्रकार आणि उत्प्रेरक अनुप्रयोगांची विस्तृत श्रेणी असते.

सध्या, दुर्मिळ पृथ्वी उत्प्रेरक सामग्री प्रामुख्याने पेट्रोलियम क्रॅकिंग आणि सुधारणा, ऑटोमोटिव्ह एक्झॉस्ट शुद्धीकरण, सिंथेटिक रबर आणि अनेक सेंद्रिय आणि अजैविक रासायनिक क्षेत्रांमध्ये वापरली जाते.