วัสดุเร่งปฏิกิริยาของธาตุหายาก

คำว่า 'ตัวเร่งปฏิกิริยา' ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 19 แต่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางมาเกือบ 30 ปีแล้ว ย้อนกลับไปในทศวรรษ 1970 เมื่อมลพิษทางอากาศและปัญหาอื่น ๆ กลายเป็นปัญหา ก่อนหน้านั้นมีบทบาทสำคัญในส่วนลึกของโรงงานเคมีที่ผู้คนไม่สามารถสังเกตได้ เงียบๆ แต่ต่อเนื่องมานานหลายทศวรรษ มันเป็นเสาหลักขนาดใหญ่ของอุตสาหกรรมเคมี และด้วยการค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่ อุตสาหกรรมเคมีขนาดใหญ่ยังไม่ได้พัฒนาจนกระทั่งอุตสาหกรรมวัสดุที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น การค้นพบและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กได้วางรากฐานสำหรับอุตสาหกรรมเคมีสมัยใหม่ ในขณะที่การค้นพบตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ไทเทเนียมได้ปูทางไปสู่อุตสาหกรรมปิโตรเคมีและการสังเคราะห์โพลีเมอร์ ในความเป็นจริง การใช้ธาตุหายากในช่วงแรกเริ่มด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย ในปี พ.ศ. 2428 บริษัท CAV Welsbach แห่งออสเตรียได้ชุบสารละลายกรดไนตริกที่มี 99% ThO2 และ 1% CeO2 บนแร่ใยหินเพื่อสร้างตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตโป๊ะไอน้ำ

ต่อมามีการพัฒนาเทคโนโลยีทางอุตสาหกรรมและมีการวิจัยเชิงลึกมากขึ้นธาตุหายากพบว่าเนื่องจากผลการทำงานร่วมกันที่ดีระหว่างธาตุหายากและส่วนประกอบตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะอื่น ๆ วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาธาตุหายากที่ทำจากพวกมันไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาที่ดีเท่านั้น แต่ยังมีประสิทธิภาพในการต่อต้านพิษที่ดีและมีความเสถียรสูงอีกด้วย มีทรัพยากรอุดมสมบูรณ์กว่า ราคาถูกกว่า และมีเสถียรภาพด้านประสิทธิภาพมากกว่าโลหะมีค่า และกลายเป็นพลังใหม่ในสนามตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจุบัน ตัวเร่งปฏิกิริยาแรร์เอิร์ธถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การแตกตัวของปิโตรเลียม อุตสาหกรรมเคมี การทำให้ไอเสียรถยนต์บริสุทธิ์ และการเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาของก๊าซธรรมชาติ การใช้ธาตุหายากในด้านวัสดุตัวเร่งปฏิกิริยามีส่วนแบ่งจำนวนมาก สหรัฐอเมริกาใช้แร่หายากในสัดส่วนที่ใหญ่ที่สุดในการเร่งปฏิกิริยา และจีนก็ใช้ปริมาณมากในพื้นที่นี้เช่นกัน

วัสดุเร่งปฏิกิริยาธาตุหายากยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาดั้งเดิม เช่น วิศวกรรมปิโตรเลียมและเคมี ด้วยการเพิ่มความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อมในระดับชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใกล้ถึงโอลิมปิกปักกิ่ง 2008 และงาน Shanghai 2010 World Expo ความต้องการและการประยุกต์ใช้วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาแรร์เอิร์ธในการปกป้องสิ่งแวดล้อม เช่น การทำให้ไอเสียรถยนต์บริสุทธิ์ การเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยก๊าซธรรมชาติ น้ำมันในอุตสาหกรรมอาหาร การทำให้บริสุทธิ์ควัน การทำให้ก๊าซไอเสียทางอุตสาหกรรมบริสุทธิ์ และการกำจัดก๊าซเสียอินทรีย์ระเหยง่าย จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญอย่างแน่นอน