За последние полвека были проведены обширные исследования каталитического действия редких элементов (в основном оксидов и хлоридов) и получены некоторые регулярные результаты, которые можно резюмировать следующим образом:
1. В электронной структурередкоземельные элементы, 4f-электроны расположены во внутреннем слое и экранируются 5s- и 5p-электронами, а расположение внешних электронов, определяющих химические свойства вещества, такое же. Следовательно, по сравнению с каталитическим действием d-переходного элемента нет очевидных характеристик, и активность не так высока, как у d-переходного элемента;
2. В большинстве реакций каталитическая активность каждого редкоземельного элемента изменяется незначительно, максимум в 12 раз, особенно для hтяжелые редкоземельные элементыгде практически нет изменения активности. Это совершенно отличается от переходного элемента d, и их активность иногда может отличаться на несколько порядков; Каталитическую активность трех редкоземельных элементов можно условно разделить на два типа. Один тип соответствует монотонному изменению числа электронов (1-14) на 4f-орбитали, например гидрированию и дегидрированию, а другой тип соответствует периодическому изменению расположения электронов (1-7, 7-14 ) на 4f-орбитали, например окисление;
4. Многочисленные исследования показали, что промышленные катализаторы, содержащие редкоземельные элементы, в основном содержат небольшое количество редкоземельных элементов и обычно используются только в качестве активных компонентов в сокатализаторах или смешанных катализаторах.
По сути, катализаторы — это материалы со специальными функциями. Соединения редкоземельных элементов имеют особенно важное значение при разработке и применении таких материалов, поскольку они обладают широким спектром каталитических свойств, включая окислительно-восстановительные и кислотно-основные свойства, и во многих аспектах редко известны, и многие области требуют развития. ; Во многих каталитических материалах редкоземельные элементы обладают большой взаимозаменяемостью с другими элементами, которые могут служить основным компонентом катализатора, а также вторичным компонентом или сокатализатором. Соединения редкоземельных элементов можно использовать для производства каталитических материалов с разными свойствами для разных реакций; Соединения редкоземельных элементов, особенно оксиды, обладают относительно высокой термической и химической стабильностью, что обеспечивает возможность широкого использования таких каталитических материалов. Редкоземельные катализаторы имеют хорошие характеристики, различные типы и широкий спектр каталитического применения.
В настоящее время редкоземельные каталитические материалы в основном используются в крекинге и риформинге нефти, очистке выхлопных газов автомобилей, синтетическом каучуке и во многих областях органической и неорганической химии.
Время публикации: 11 октября 2023 г.