Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή των αντιδραστηρίων λανθανιδών στην οργανική σύνθεση έχει αναπτυχθεί αλματωδώς. Μεταξύ αυτών, πολλά αντιδραστήρια λανθανιδών βρέθηκαν να έχουν εμφανή επιλεκτική κατάλυση στην αντίδραση σχηματισμού δεσμού άνθρακα-άνθρακα. Ταυτόχρονα, πολλά αντιδραστήρια λανθανιδών βρέθηκαν να έχουν εξαιρετικά χαρακτηριστικά σε αντιδράσεις οργανικής οξείδωσης και αντιδράσεις οργανικής αναγωγής για τη μετατροπή λειτουργικών ομάδων. Η γεωργική χρήση σπάνιων γαιών είναι ένα επιστημονικό ερευνητικό επίτευγμα με κινεζικά χαρακτηριστικά που αποκτήθηκαν από Κινέζους επιστημονικούς και τεχνολογικούς εργαζόμενους μετά από χρόνια σκληρής δουλειάς και έχει προωθηθεί έντονα ως ένα σημαντικό μέτρο για την αύξηση της γεωργικής παραγωγής στην Κίνα. Το ανθρακικό άλας σπάνιων γαιών είναι εύκολα διαλυτό σε οξύ για να σχηματίσει αντίστοιχα άλατα και διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν στη σύνθεση διαφόρων αλάτων και συμπλόκων σπάνιων γαιών χωρίς την εισαγωγή ανιονικών ακαθαρσιών. Για παράδειγμα, μπορεί να αντιδράσει με ισχυρά οξέα όπως νιτρικό οξύ, υδροχλωρικό οξύ, νιτρικό οξύ, υπερχλωρικό οξύ και θειικό οξύ για να σχηματίσει υδατοδιαλυτά άλατα. Αντιδρά με φωσφορικό οξύ και υδροφθορικό οξύ για να μετατραπεί σε αδιάλυτα φωσφορικά άλατα και φθορίδια σπάνιων γαιών. Αντιδρά με πολλά οργανικά οξέα για να σχηματίσει αντίστοιχες οργανικές ενώσεις σπάνιων γαιών. Μπορούν να είναι διαλυτά σύμπλοκα κατιόντα ή σύμπλοκα ανιόντα, ή λιγότερο διαλυτές ουδέτερες ενώσεις καθιζάνουν ανάλογα με την τιμή διαλύματος. Από την άλλη πλευρά, το ανθρακικό άλας σπάνιων γαιών μπορεί να αποσυντεθεί σε αντίστοιχα οξείδια με πύρωση, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα στην παρασκευή πολλών νέων υλικών σπάνιων γαιών. Επί του παρόντος, η ετήσια παραγωγή ανθρακικού άλατος σπάνιων γαιών στην Κίνα είναι πάνω από 10.000 τόνοι, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το ένα τέταρτο όλων των προϊόντων σπάνιων γαιών, γεγονός που υποδηλώνει ότι η βιομηχανική παραγωγή και εφαρμογή ανθρακικού άλατος σπάνιων γαιών παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της βιομηχανίας σπάνιων γαιών.
Το ανθρακικό δημήτριο είναι μια ανόργανη ένωση με χημικό τύπο C3Ce2O9, μοριακό βάρος 460, logP -7,40530, PSA 198,80000, σημείο βρασμού 333,6ºC στα 760 mmHg και σημείο ανάφλεξης 169,8ºC. Στη βιομηχανική παραγωγή σπάνιων γαιών, το ανθρακικό δημήτριο είναι μια ενδιάμεση πρώτη ύλη για την παρασκευή διαφόρων προϊόντων δημητρίου, όπως διάφορα άλατα δημητρίου και οξείδιο του δημητρίου. Έχει ένα ευρύ φάσμα χρήσεων και είναι ένα σημαντικό προϊόν ελαφρών σπάνιων γαιών. Ο ένυδρος κρύσταλλος ανθρακικού δημητρίου έχει δομή τύπου λανθανίτη και η φωτογραφία SEM δείχνει ότι το βασικό σχήμα του ένυδρου κρυστάλλου ανθρακικού δημητρίου είναι νιφαδωτό και οι νιφάδες συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς αλληλεπιδράσεις για να σχηματίσουν μια δομή που μοιάζει με πέταλο και η δομή είναι χαλαρή, επομένως υπό την επίδραση μηχανικής δύναμης είναι εύκολο να διασπαστεί σε μικρά θραύσματα. Το ανθρακικό δημήτριο που παράγεται συμβατικά στη βιομηχανία περιέχει σήμερα μόνο το 42-46% των συνολικών σπάνιων γαιών μετά την ξήρανση, γεγονός που περιορίζει την αποδοτικότητα παραγωγής ανθρακικού δημητρίου.
Ένα είδος χαμηλής κατανάλωσης νερού, σταθερής ποιότητας, το παραγόμενο ανθρακικό δημήτριο δεν χρειάζεται ξήρανση ή ξήρανση μετά από φυγοκεντρική ξήρανση, και η συνολική ποσότητα σπάνιων γαιών μπορεί να φτάσει το 72% έως 74%, και η διαδικασία είναι απλή και μια μονοβάθμια διαδικασία για την παρασκευή ανθρακικού δημητρίου με υψηλή συνολική ποσότητα σπάνιων γαιών. Υιοθετείται το ακόλουθο τεχνικό σχήμα: χρησιμοποιείται μια μονοβάθμια μέθοδος για την παρασκευή ανθρακικού δημητρίου με υψηλή συνολική ποσότητα σπάνιων γαιών, δηλαδή, το διάλυμα τροφοδοσίας δημητρίου με συγκέντρωση μάζας CeO240-90g/L θερμαίνεται στους 95°C έως 105°C, και προστίθεται όξινο ανθρακικό αμμώνιο υπό συνεχή ανάδευση για να καθιζάνει το ανθρακικό δημήτριο. Η ποσότητα του όξινου ανθρακικού αμμωνίου ρυθμίζεται έτσι ώστε η τιμή pH του υγρού τροφοδοσίας να ρυθμιστεί τελικά στο 6,3 έως 6,5, και ο ρυθμός προσθήκης είναι κατάλληλος ώστε το υγρό τροφοδοσίας να μην τρέχει έξω από το δοχείο. Το διάλυμα τροφοδοσίας δημητρίου είναι τουλάχιστον ένα από υδατικό διάλυμα χλωριούχου δημητρίου, υδατικό διάλυμα θειικού δημητρίου ή υδατικό διάλυμα νιτρικού δημητρίου. Η ομάδα Έρευνας και Ανάπτυξης της UrbanMines Tech. Η Co., Ltd. υιοθετεί μια νέα μέθοδο σύνθεσης προσθέτοντας στερεό όξινο ανθρακικό αμμώνιο ή υδατικό διάλυμα όξινου ανθρακικού αμμωνίου.
Το ανθρακικό δημήτριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή οξειδίου του δημητρίου, διοξειδίου του δημητρίου και άλλων νανοϋλικών. Οι εφαρμογές και τα παραδείγματα είναι τα εξής:
1. Ένα αντιθαμβωτικό ιώδες γυαλί που απορροφά έντονα τις υπεριώδεις ακτίνες και το κίτρινο μέρος του ορατού φωτός. Με βάση τη σύνθεση του συνηθισμένου γυαλιού επίπλευσης από νάτριο-ασβέστιο-πυριτία, περιλαμβάνει τις ακόλουθες πρώτες ύλες σε ποσοστά βάρους: πυρίτιο 72~82%, οξείδιο του νατρίου 6~15%, οξείδιο του ασβεστίου 4~13%, οξείδιο του μαγνησίου 2~8%, αλουμίνα 0~3%, οξείδιο του σιδήρου 0,05~0,3%, ανθρακικό δημήτριο 0,1~3%, ανθρακικό νεοδύμιο 0,4~1,2%, διοξείδιο του μαγγανίου 0,5~3%. Το γυαλί πάχους 4 mm έχει διαπερατότητα ορατού φωτός μεγαλύτερη από 80%, διαπερατότητα υπεριώδους ακτινοβολίας μικρότερη από 15% και διαπερατότητα σε μήκη κύματος 568-590 nm μικρότερη από 15%.
2. Ενδοθερμική βαφή εξοικονόμησης ενέργειας, που χαρακτηρίζεται από το ότι σχηματίζεται με ανάμειξη ενός πληρωτικού υλικού και ενός υλικού που σχηματίζει φιλμ, και το πληρωτικό υλικό σχηματίζεται με ανάμειξη των ακόλουθων πρώτων υλών σε μέρη κατά βάρος: 20 έως 35 μέρη διοξειδίου του πυριτίου και 8 έως 20 μέρη οξειδίου του αργιλίου, 4 έως 10 μέρη οξειδίου του τιτανίου, 4 έως 10 μέρη ζιρκονίου, 1 έως 5 μέρη οξειδίου του ψευδαργύρου, 1 έως 5 μέρη οξειδίου του μαγνησίου, 0,8 έως 5 μέρη καρβιδίου του πυριτίου, 0,02 έως 0,5 μέρη οξειδίου του υττρίου και 0,01 έως 1,5 μέρη οξειδίου του χρωμίου, 0,01-1,5 μέρη καολίνη, 0,01-1,5 μέρη υλικών σπάνιων γαιών, 0,8-5 μέρη αιθάλης, το μέγεθος σωματιδίων κάθε πρώτης ύλης είναι 1-5 μm. όπου, τα υλικά σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού λανθανίου, 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού δημητρίου, 1,5 μέρη ανθρακικού πρασεοδυμίου, 0,01 έως 1,5 μέρη ανθρακικού πρασεοδυμίου, 0,01 έως 1,5 μέρη ανθρακικού νεοδυμίου και 0,01 έως 1,5 μέρη νιτρικού προμηθίου· το υλικό σχηματισμού μεμβράνης είναι ανθρακικό κάλιο νάτριο· το ανθρακικό κάλιο νάτριο αναμειγνύεται με το ίδιο βάρος ανθρακικού καλίου και ανθρακικού νατρίου. Η αναλογία ανάμειξης βάρους του πληρωτικού και του υλικού σχηματισμού μεμβράνης είναι 2,5:7,5, 3,8:6,2 ή 4,8:5,2. Επιπλέον, ένα είδος μεθόδου παρασκευής ενδοθερμικής βαφής εξοικονόμησης ενέργειας χαρακτηρίζεται από το ότι περιλαμβάνει τα ακόλουθα βήματα:
Βήμα 1, η παρασκευή του πληρωτικού υλικού. Αρχικά ζυγίζονται 20-35 μέρη πυριτίας, 8-20 μέρη αλουμίνας, 4-10 μέρη οξειδίου του τιτανίου, 4-10 μέρη ζιρκονίου και 1-5 μέρη οξειδίου του ψευδαργύρου κατά βάρος, 1 έως 5 μέρη οξειδίου του μαγνησίου, 0,8 έως 5 μέρη καρβιδίου του πυριτίου, 0,02 έως 0,5 μέρη οξειδίου του υττρίου, 0,01 έως 1,5 μέρη τριοξειδίου του χρωμίου, 0,01 έως 1,5 μέρη καολίνη, 0,01 έως 1,5 μέρη σπάνιων γαιών και 0,8 έως 5 μέρη αιθάλης και στη συνέχεια αναμειγνύονται ομοιόμορφα σε έναν αναμικτήρα για να ληφθεί ένα πληρωτικό υλικό. όπου, το υλικό σπάνιων γαιών περιλαμβάνει 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού λανθανίου, 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού δημητρίου, 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού πρασεοδυμίου, 0,01-1,5 μέρη ανθρακικού νεοδυμίου και 0,01~1,5 μέρη νιτρικού προμηθίου.
Βήμα 2, η παρασκευή του υλικού που σχηματίζει φιλμ, το υλικό που σχηματίζει φιλμ είναι ανθρακικό νάτριο-κάλιο. Αρχικά ζυγίστε το ανθρακικό κάλιο και το ανθρακικό νάτριο αντίστοιχα κατά βάρος και στη συνέχεια ανακατέψτε τα ομοιόμορφα για να ληφθεί το υλικό που σχηματίζει φιλμ. Το ανθρακικό νάτριο-κάλιο είναι το ίδιο βάρος ανθρακικού καλίου και ανθρακικού νατρίου που αναμιγνύονται.
Στο βήμα 3, η αναλογία ανάμειξης του υλικού πλήρωσης και του υλικού μεμβράνης κατά βάρος είναι 2,5: 7,5, 3,8: 6,2 ή 4,8: 5,2 και το μείγμα αναμειγνύεται και διασπείρεται ομοιόμορφα για να ληφθεί ένα μείγμα.
Στο βήμα 4, το μείγμα αλέθεται με σφαιρική άλεση για 6-8 ώρες και στη συνέχεια το τελικό προϊόν λαμβάνεται περνώντας μέσα από ένα κόσκινο, και το πλέγμα του κόσκινου είναι 1-5 μm.
3. Παρασκευή εξαιρετικά λεπτού οξειδίου του δημητρίου: Χρησιμοποιώντας ένυδρο ανθρακικό δημήτριο ως πρόδρομο, παρασκευάστηκε εξαιρετικά λεπτό οξείδιο του δημητρίου με μέσο μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 3 μm με άμεση σφαιρική άλεση και πύρωση. Τα προϊόντα που λήφθηκαν έχουν όλα κυβική δομή φθορίτη. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία πύρωσης, το μέγεθος των σωματιδίων των προϊόντων μειώνεται, η κατανομή μεγέθους των σωματιδίων γίνεται στενότερη και η κρυσταλλικότητα αυξάνεται. Ωστόσο, η ικανότητα στίλβωσης τριών διαφορετικών γυαλιών έδειξε μέγιστη τιμή μεταξύ 900℃ και 1000℃. Επομένως, πιστεύεται ότι ο ρυθμός απομάκρυνσης των ουσιών της γυάλινης επιφάνειας κατά τη διαδικασία στίλβωσης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος των σωματιδίων, την κρυσταλλικότητα και την επιφανειακή δραστηριότητα της σκόνης στίλβωσης.