Vai trò của các yếu tố đất hiếm trong các chất xúc tác

Trong nửa thế kỷ qua, nghiên cứu sâu rộng đã được thực hiện về tác dụng xúc tác của các nguyên tố hiếm (chủ yếu là oxit và clorua), và một số kết quả thường xuyên đã thu được, có thể được tóm tắt như sau:

1. Trong cấu trúc điện tử củaCác yếu tố đất hiếm, 4F electron được đặt ở lớp bên trong và được che chắn bởi các electron 5S và 5p, trong khi sự sắp xếp của các electron bên ngoài xác định tính chất hóa học của chất là như nhau. Do đó, so với hiệu ứng xúc tác của phần tử chuyển tiếp D, không có đặc điểm rõ ràng và hoạt động không cao như phần tử chuyển tiếp D;

2. Trong hầu hết các phản ứng, hoạt động xúc tác của từng nguyên tố đất hiếm không thay đổi nhiều, với tối đa 12 lần, đặc biệt là đối với Hcác yếu tố trái đất hiếm hoiTrường hợp hầu như không có thay đổi hoạt động. Điều này hoàn toàn khác với phần tử chuyển tiếp D và hoạt động của chúng đôi khi có thể khác nhau theo một số bậc độ lớn; Hoạt động xúc tác của 3 yếu tố đất hiếm có thể được chia thành hai loại. Một loại tương ứng với sự thay đổi đơn điệu về số lượng electron (1-14) trong quỹ đạo 4F, chẳng hạn như hydro hóa và khử nước, và loại khác tương ứng với sự thay đổi định kỳ trong việc sắp xếp các electron (1-7, 7-14) trong quỹ đạo 4F, như quá trình oxy hóa;

4

Về cơ bản, chất xúc tác là vật liệu có chức năng đặc biệt. Các hợp chất đất hiếm có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc phát triển và áp dụng các vật liệu đó, bởi vì chúng có một loạt các đặc tính xúc tác, bao gồm các đặc tính oxy hóa và axit-bazơ, và hiếm khi được biết đến ở nhiều khía cạnh, với nhiều lĩnh vực được phát triển; Trong nhiều vật liệu xúc tác, các yếu tố đất hiếm có khả năng thay thế tuyệt vời với các yếu tố khác, có thể đóng vai trò là thành phần chính của chất xúc tác, cũng như thành phần thứ cấp hoặc chất xúc tác CO. Các hợp chất đất hiếm có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu xúc tác với các tính chất khác nhau cho các phản ứng khác nhau; Các hợp chất đất hiếm, đặc biệt là các oxit, có độ ổn định nhiệt và hóa học tương đối cao, cung cấp khả năng sử dụng rộng rãi các vật liệu xúc tác đó. Các chất xúc tác đất hiếm có hiệu suất tốt, nhiều loại khác nhau và một loạt các ứng dụng xúc tác.

Hiện tại, các vật liệu xúc tác đất hiếm chủ yếu được sử dụng trong nứt và cải cách dầu mỏ, tinh chế khí thải ô tô, cao su tổng hợp, và nhiều trường hóa học hữu cơ và vô cơ.