Pozadí a celková situace
Prvky vzácných zeminjsou podlahovou deskou IIIB skandia, yttria a lanthanu v periodické tabulce. Existuje 17 prvků. Vzácné zeminy mají jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti a široce se používají v průmyslu, zemědělství a dalších oblastech. Čistota sloučenin vzácných zemin přímo určuje specifické vlastnosti materiálů. Různá čistota materiálů vzácných zemin umožňuje výrobu keramických materiálů, fluorescenčních materiálů a elektronických materiálů s různými výkonnostními požadavky. V současné době, s rozvojem technologie extrakce vzácných zemin, představují čisté sloučeniny vzácných zemin dobrou tržní vyhlídku a příprava vysoce výkonných materiálů vzácných zemin klade vyšší požadavky na čisté sloučeniny vzácných zemin. Sloučenina ceru má širokou škálu použití a její účinek ve většině aplikací souvisí s její čistotou, fyzikálními vlastnostmi a obsahem nečistot. V distribuci prvků vzácných zemin tvoří cer asi 50 % zdrojů lehkých vzácných zemin. S rostoucím používáním vysoce čistého ceru se požadavky na index obsahu nevzácných zemin u sloučenin ceru zvyšují.Oxid ceričitýje oxid ceričitý, číslo CAS je 1306-38-3, molekulární vzorec je CeO2, molekulová hmotnost: 172,11; Oxid ceričitý je nejstabilnější oxid prvku vzácných zemin ceru. Při pokojové teplotě je to světle žlutá pevná látka, která při zahřátí tmavne. Oxid ceričitý se díky svým vynikajícím vlastnostem široce používá v luminiscenčních materiálech, katalyzátorech, leštících prášcích, UV stínění a dalších aspektech. V posledních letech vzbudil zájem mnoha výzkumníků. Příprava a vlastnosti oxidu ceričitého se v posledních letech staly středem zájmu výzkumu.
Výrobní proces
Metoda 1: Míchat při pokojové teplotě, přidat roztok hydroxidu sodného o koncentraci 5,0 mol/l k roztoku síranu ceričitého o koncentraci 0,1 mol/l, upravit hodnotu pH na vyšší než 10 a proběhne srážecí reakce. Sediment se odčerpá, několikrát promyje deionizovanou vodou a poté se 24 hodin suší v peci při teplotě 90 °C. Po rozemletí a filtraci (velikost částic menší než 0,1 mm) se získá oxid ceričitý, který se uloží na suché místo k uzavřenému skladování. Metoda 2: Jako surovina se použije chlorid ceričitý nebo dusičnan ceričitý, hodnota pH se upraví na 2 pomocí amoniakové vody, přidá se oxalát za účelem srážení oxalátu ceričitého, po zahřátí, vytvrzení, oddělení a promytí se suší při 110 °C a poté se vypaluje na oxid ceričitý při 900 ~ 1000 °C. Oxid ceričitý lze získat zahříváním směsi oxidu ceričitého a uhlíkového prášku na 1250 °C v atmosféře oxidu uhelnatého.
Aplikace
Oxid ceričitý se používá jako přísada ve sklářském průmyslu, jako materiály pro broušení plochého skla a rozšířil se i na broušení skla, optické čočky, kineskopy, bělení, čiření, ultrafialové záření skla a absorpci elektronických drátů atd. Používá se také jako antireflexní prostředek pro broušení broušeného skla a cer se používá k dosažení světle žlutého zbarvení ceru a titanu. Oxidační fronta vzácných zemin má určitý vliv na krystalizaci a vlastnosti sklokeramiky v systému CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Výsledky výzkumu ukazují, že přidání vhodné oxidační fronty je prospěšné pro zlepšení čiřícího účinku skloviny, odstranění bublin, zhutnění struktury skla a zlepšení mechanických vlastností a odolnosti materiálů vůči alkáliím. Optimální množství oxidu ceričitého je 1,5 %, pokud se používá v keramickém glazurovém a elektronickém průmyslu jako piezoelektrický keramický penetrant. Používá se také při výrobě vysoce aktivních katalyzátorů, krytů žárovek plynových lamp a rentgenových fluorescenčních stínidel (používaných hlavně jako lešticí prostředek pro čočky). Lešticí prášek na bázi vzácných zemin cer se široce používá ve fotoaparátech, objektivech fotoaparátů, televizních obrazovkách, čočkách atd. Lze jej také použít ve sklářském průmyslu. Oxid ceričitý a oxid titaničitý lze použít společně k dosažení žlutého zbarvení skla. Oxid ceričitý pro odbarvování skla má výhody stabilního výkonu při vysoké teplotě, nízké ceny a absorpce viditelného světla. Oxid ceričitý se navíc přidává do skla používaného v budovách a automobilech ke snížení propustnosti ultrafialového záření. Pro výrobu luminiscenčních materiálů vzácných zemin se oxid ceričitý přidává jako aktivátor do tříbarevných fosforů vzácných zemin používaných v luminiscenčních materiálech energeticky úsporných žárovek a fosforů používaných v indikátorech a detektorech záření. Oxid ceričitý je také surovinou pro přípravu kovového ceru. Kromě toho se v polovodičových materiálech široce používá vysoce kvalitní pigmenty a fotosenzibilizátory skla, čističe výfukových plynů automobilů. Katalyzátor pro čištění výfukových plynů automobilů se skládá hlavně z voštinového keramického (nebo kovového) nosiče a povrchově aktivovaného povlaku. Aktivovaný povlak se skládá z velké plochy oxidu gama-trioxidu, vhodného množství oxidů, které stabilizují povrch, a kovu s katalytickou aktivitou dispergovaného v povlaku. Aby se snížilo dávkování drahých Pt a Rh, zvýšení dávkování Pd je relativně levné a snižuje se cena katalyzátoru bez snížení výkonu katalyzátorů pro čištění výfukových plynů automobilů za předpokladu různého výkonu, běžně se používá Pt a Pd. Aktivace Rh ternárním katalyzátorem, obvykle metodou úplného ponoření s přidáním určitého množství oxidu ceru a oxidu lanthanu, představuje vynikající katalytický účinek vzácných zemin. Ternární katalyzátor na bázi drahých kovů. Oxid lanthanu a oxid ceru byly použity jako pomocné látky pro zlepšení výkonu katalyzátorů na bázi drahých kovů nanesených na ¦A-oxid hlinitý. Podle výzkumu je katalytický mechanismus oxidu ceru a oxidu lanthanu především zlepšením katalytické aktivity aktivního povlaku, automatickým nastavením poměru vzduch-palivo a katalýzy a zlepšením tepelné stability a mechanické pevnosti nosiče.