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稀土材料 | 稀土化工催化材料 中国稀金谷大数据
2022-04-15
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20世纪60年代以后，稀土最先在石油加工过程中的催化作用得到了普遍重视，如烃类氧化、氨氧化、氧氯化、含氧化合物的转化等过程。70年代则出现了许多使用稀土催化剂的化工过程，如氨氧化、合成氨、除硫、汽车尾气净化等。

稀土离子具有高的氧化能和高电荷，很容易获得和失去电子，促进化学反应的进行。因此，稀土具有较高的催化活性，作为催化剂适用的范围相当广泛，几乎涉及所有的催化反应，无论是氧化-还原型的还是酸-碱型的，均相的还是多相的。


稀土催化剂还具有稳定性好、选择性高、加工周期短的特点，许多化工过程中使用了稀土催化剂，特别是在石油化工和化肥工业中，充分显示了稀土催化剂性能的多样性。为提高催化剂的选择性和多样性，稀土催化剂的选择方面已从早期的混合稀土化合物转为单一稀土化合物。

稀土催化剂中，稀土元素一般以氧化物、复合氧化物、盐类、金属间化合物等形式在化工中作为合成催化剂、助催化剂及催化剂的载体等，其中以稀土氧化物的形式作为助催化剂比较常见。稀土元素在催化剂中的作用具有多样性，其既可以作为催化剂的主要成分，即作为直接活性点起催化作用；另一方面，也可以作为助催化剂或混合催化剂中的次要成分，起到载体或助催化剂稳定点阵的组成部分并控制活性成分原子价而起间接作用。


当稀土作为载担型金属催化剂的助催化剂时，主要功能是通过提高活性组分在表面上的分散度，从而提高催化剂的活性或选择性；通过防止活性组分的烧结，从而提高催化剂的稳定性；通过调变表面酸碱性，从而提高催化剂的抗结炭性能。如在镍系催化剂中添加稀土后，稀土氧化物与镍相互作用，可提高反应的选择性，同时改变载体的表面性质，细化了镍晶粒，增大了镍的分散度，从而提高了反应活性，同时，由于稀土富集与镍晶粒的晶界面上，在多相催化反应中稀土可充分发挥助催化剂作用；在铂系催化剂（如Pt、Pt-Sn、Pt-Re-Al2O3等）中添加稀土后，由于稀土的引入使金属原子集合体变小，有利于铂粒子的分散均匀，使活性提高。

在氧化物催化剂中，稀土氧化物和其他过渡金属氧化物合成新的复合氧化物，得到一系列适用于高温氧化的催化剂；对于某些稀土氧化物的特有的非化学计量性，在反应中可以起到储氧和输氧的作用，从而可以提高催化剂的反应活性。在氧化物催化剂中添加稀土氧化物也可以调节表面酸碱性，起到防止结炭的作用。

由于稀土氧化物具有高熔点且呈碱性等化学特点，其作为助催化剂大都用于烃类高温水蒸气转化和重整的镍系列以及铂系催化剂中，达到提高这些金属的分散度和活性以及防止其表面烧结和提高稳定性的目的。


开发的与化工催化剂相关的众多新催化材料中，如层状硅酸盐分子筛、杂多化合物、复合氧化物、固体碱等，含稀土的这些材料受到了极大重视。稀土化合物具有广泛的催化性能，且还有许多待开发的领域。利稀土化合物可以制成功能各异的催化剂材料，满足不同的反应使用。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原料提供了可能性。

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