稀土百科 | 稀土元素在催化剂中的作用

国家稀土功能材料创新中心

近半个世纪以来，人们对稀元素(主要是氧化物和氯化物)的催化作用进行了广泛的研究，得到了一些规律性的结果，归纳起来主要是:

1、在稀土元素电子结构中，4f电子位于内层，受5s及5p电子的屏蔽，而决定物质化学性质的外层电子的排布又都相同，因此，和d过渡元素的催化作用相比没有明显的特性，且活性都赶不上d过渡元素;

2、在大多数反应中，各稀土元素之间的催化活性变化不大，最大不超过12倍，尤其是重稀土元素之间几乎没有活性变化，这和 d 过渡元素完全不同，它们之间的活性有时甚至可相差几个数量级;3稀土元素的催化活性基本上可以分为两类，一类是和4f轨道中电子数(1~14)相对应呈单调变化，如加氢、脱氢等，另一类是和4f轨道中电子的排布 (1~7，7~14)相对应呈周期变化，如氧化;

4、大量研究表明，含稀土的工业催化剂大多只含较少量的稀土，一般只用作助催化剂或混合催化剂中的一种活性组分。

从本质上讲，催化剂是一种特殊功能的材料。稀土化合物在这类材料开发和应用中具有特别重要的意义，这是因为:稀土化合物具有广泛的催化性能，包括氧化——还原和酸——碱性能，而且，在许多方面鲜为人知，有许多待开发的领域;在许多催化材料中，稀土元素和其他元素之间有很大的互换性，即可以作为催化剂中的主要成分，又可以作为催化剂的次要成分或助催化剂，用稀土化合物可制成功能各异的催化剂材料，供不同的反应使用;稀土化合物，特别是氧化物，具有相对高的热稳定性和化学稳定性，为广泛使用这类催化剂材料提供了可能性。稀土催化剂性能好、种类多、催化应用领域非常广泛。

就目前来讲，稀土催化剂材料主要用于石油裂化和重整，汽车尾气净化，合成橡胶以及诸多的有机化工和无机化工领域。

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