稀土在中國(guó)儲(chǔ)量豐富,尤其在徐光憲等老一輩科學(xué)家不懈努力下開發(fā)了高效提純稀土元素的有效方法,為當(dāng)今的稀土性能應(yīng)用研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).稀土包括鈧、釔以及鑭系金屬在內(nèi)的17種元素,由于鑭系元素最外層電子和次外層電子的結(jié)構(gòu)相似([Xe]4f^n-15d^0～16s² （n=1～15）),尤其是其獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu),使稀土元素具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、化學(xué)價(jià)態(tài)可變、配位形式多樣、總體具有Lewis酸性等特點(diǎn),使其在催化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用.但稀土元素電子層結(jié)構(gòu)與催化反應(yīng)效果之間的關(guān)系尚未有明確的總結(jié),因此本文從稀土材料的電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),綜述了其在多相（熱）催化領(lǐng)域中作為載體、Lewis酸（堿）中心以及催化助劑等方面的應(yīng)用. 

【文章來(lái)源】：化學(xué)學(xué)報(bào). 2020,78(07)北大核心SCICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

1%原子分?jǐn)?shù)的Au負(fù)載在(a)CeO2納米棒、(b,d)納米立方體和(c)納米多面體的TEM(a～c)和HRTEM(d)圖像[38]

圖2 1 atom%Au/CeO2納米棒(●),納米立方體(■),納米多面體(▲)用于水煤氣變換反應(yīng)時(shí)CO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系[38]類似的,嚴(yán)純?nèi)A、張亞文等[54]近期通過(guò)改變Ru在Ru/CeO2中的尺寸(單原子、納米團(tuán)簇1.2 nm、納米顆粒4.0 nm),揭示了金屬與載體之間的強(qiáng)相互作用隨粒徑尺寸的變化規(guī)律,同時(shí)討論了H溢流效應(yīng)與水脫除反應(yīng)之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系.具體體現(xiàn)為:當(dāng)Ru是單原子時(shí),CeO2與Ru之間的相互作用最強(qiáng),可以抑制金屬羰基的活化;而當(dāng)Ru是納米顆粒時(shí),H溢流效應(yīng)最強(qiáng),能夠抑制表面水的脫除;當(dāng)Ru是納米團(tuán)簇時(shí),金屬與載體間的相互作用以及H溢流效應(yīng)在Ru/CeO2納米團(tuán)簇催化劑上達(dá)到平衡,因此該復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳的低溫CO2甲烷化的活性,甲烷的選擇性可達(dá)98%～100%.

催化助劑是指與催化活性組分產(chǎn)生特定作用從而使得催化劑活性、選擇性和穩(wěn)定性得到明顯改善的一類物質(zhì).根據(jù)助劑所起的不同作用,又可以將其分為防止活性組分燒結(jié)、長(zhǎng)大的結(jié)構(gòu)型助劑和可以改變催化劑表觀電子態(tài)的電子性助劑[75].由于稀土元素具有獨(dú)特的外層電子分布特性,其4f軌道未完全充滿,有多個(gè)能級(jí)、多個(gè)亞穩(wěn)態(tài),可改變催化劑的酸堿性、活性組分的電子態(tài)等諸多特性,因此可以作為電子促進(jìn)劑,對(duì)催化劑的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控[76].同時(shí),還可以將穩(wěn)定性優(yōu)良的稀土元素引入反應(yīng)體系充當(dāng)結(jié)構(gòu)助劑[77],對(duì)載體的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行調(diào)控,起到增加體系穩(wěn)定性的作用[22-24].例如,Cunha等[76]將La2O3引入Fe/Al合金,使La2O3同時(shí)作為電子性助劑和結(jié)構(gòu)助劑.其采用原位熱處理法制備了Fe/Al合金同La2O3的混合物.從X射線光電子能譜(XPS)表征可以看出,La2O3的加入使得催化劑中Fe 2p3/2的結(jié)合能降低,這說(shuō)明La2O3可充當(dāng)電子性助劑,La2O3的電子轉(zhuǎn)移到了Fe上.圖5 不同氧空位濃度的CeO2催化劑中,乙醇aldol縮合產(chǎn)物產(chǎn)率與CeO2氧空位濃度的線性關(guān)系(■)[74]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3331101