氢氧化镧(La (OH)₃)作为催化剂或催化剂载体,其优势主要源于稀土元素镧的独特电子结构、碱性特性及材料表面性质,具体优势如下:
一、强碱性位点与酸碱催化优势
高效碱性催化活性
氢氧化镧表面存在大量强碱性羟基基团(-OH),能有效活化含极性键的底物(如酯、酰胺、CO₂等),适用于需要碱性环境的反应:
酯交换反应:在生物柴油制备中,替代传统强腐蚀性碱催化剂(如 NaOH),提升甘油三酯与甲醇的反应效率,且易于分离回收。
CO₂捕集与转化:通过碱性位点吸附 CO₂并促进其与环氧化物反应生成环状碳酸酯,实现温和条件下的 CO₂固定。
酸碱协同催化
与酸性载体(如 SiO₂、Al₂O₃)复合时,可调节催化剂表面酸碱平衡,优化双功能催化反应(如烷烃异构化、醛酮缩合)。
二、优异的储氧与氧迁移能力
氧存储与释放功能
镧离子(La³⁺)可通过晶格氧参与氧化还原反应,在高温下释放晶格氧(形成氧空位),低温时再吸附氧分子,这种 ** 储氧能力(OSC)** 对需要动态氧调控的反应至关重要:汽车尾气净化:作为三元催化器(TWC)的助剂,协同 Pt/Pd/Rh 等贵金属存储过剩氧,平衡尾气中富氧 / 贫氧环境,提升 NOx、CO 和 HC 的净化效率,尤其在冷启动阶段减少污染物排放。
燃料电池:在固体氧化物燃料电池(SOFC)中,作为电解质或阳极材料的添加剂,促进氧离子传导和表面氧还原反应(ORR)。
三、助催化作用与金属分散性调控
提升贵金属催化剂性能
作为载体或助剂时,氢氧化镧可:
抑制金属烧结:通过强金属 - 载体相互作用(SMSI),阻止 Pt、Pd 等纳米颗粒在高温下团聚,保持高比表面积(如用于 VOCs 催化燃烧)。
调节金属电子态:镧的 d 电子特性改变贵金属表面电荷分布,优化反应物吸附能(如增强 CO 在 Pd 表面的解离能力)。
多金属协同催化
与其他稀土(如 Ce、Pr)或过渡金属(如 Cu、Ni)复合时,形成固溶体或异质结构,创造更多活性位点(如氧空位、晶界缺陷),提升加氢、脱氢等反应效率(例:La (OH)₃-Ni 催化剂用于苯甲醇氧化制苯甲醛,转化率超 90%)。