Tausta ja yleinen tilanne
Harvinaiset maametallitovat jaksollisen järjestelmän IIIB-skandiumin, yttriumin ja lantaanin lattialevyt. Niissä on 17 alkuainetta. Harvinaisilla maametalleilla on ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, ja niitä on käytetty laajalti teollisuudessa, maataloudessa ja muilla aloilla. Harvinaisten maametallien yhdisteiden puhtaus määrää suoraan materiaalien erityisominaisuudet. Eri puhtausasteilla voidaan tuottaa keraamisia materiaaleja, fluoresoivia materiaaleja ja elektronisia materiaaleja, joilla on erilaiset suorituskykyvaatimukset. Tällä hetkellä harvinaisten maametallien uuttotekniikan kehittyessä puhtaat harvinaisten maametallien yhdisteet tarjoavat hyvät markkinamahdollisuudet, ja korkean suorituskyvyn omaavien harvinaisten maametallien materiaalien valmistus asettaa korkeammat vaatimukset puhtaille harvinaisten maametallien yhdisteille. Ceriumyhdisteellä on laaja käyttöalue, ja sen vaikutus useimmissa sovelluksissa liittyy sen puhtauteen, fysikaalisiin ominaisuuksiin ja epäpuhtauspitoisuuteen. Harvinaisten maametallien jakautumisessa cerium muodostaa noin 50 % kevyiden harvinaisten maametallien resursseista. Korkean puhtauden ceriumin käytön lisääntyessä ceriumyhdisteiden ei-harvinaisten maametallien pitoisuusindeksin vaatimus kasvaa jatkuvasti.Ceriumoksidion ceriumoksidi, CAS-numero on 1306-38-3, molekyylikaava on CeO2, molekyylipaino: 172,11; Ceriumoksidi on harvinaisten maametallien ceriumin stabiilin oksidi. Se on vaaleankeltainen kiinteä aine huoneenlämmössä ja tummenee kuumennettaessa. Ceriumoksidia käytetään laajalti luminoivissa materiaaleissa, katalyyteissä, kiillotusjauheissa, UV-suojauksessa ja muissa sovelluksissa sen erinomaisen suorituskyvyn ansiosta. Viime vuosina se on herättänyt monien tutkijoiden kiinnostuksen. Ceriumoksidin valmistus ja suorituskyky ovat tulleet tutkimuksen keskipisteeksi viime vuosina.
Tuotantoprosessi
Menetelmä 1: Sekoita huoneenlämmössä, lisää 5,0 mol/l natriumhydroksidiliuosta 0,1 mol/l ceriumsulfaattiliuokseen, säädä pH-arvo yli 10:een, jolloin saostumisreaktio käynnistyy. Sakka pumpataan, pestään useita kertoja deionisoidulla vedellä ja kuivataan sitten 90 ℃:n uunissa 24 tuntia. Jauhamisen ja suodattamisen jälkeen (hiukkaskoko alle 0,1 mm) saadaan ceriumoksidi, joka säilytetään kuivassa paikassa suljettuna. Menetelmä 2: Ceriumkloridin tai ceriumnitraatin raaka-aineina pH säädetään arvoon 2 ammoniakkivedellä, lisätään oksalaattia ceriumoksalaatin saostamiseksi, kuumennetaan, kovetetaan, erotetaan ja pestään, kuivataan 110 ℃:ssa ja poltetaan sitten ceriumoksidiksi 900–1000 ℃:ssa. Ceriumoksidia voidaan saada kuumentamalla ceriumoksidin ja hiilijauheen seosta 1250 ℃:ssa hiilimonoksidiatmosfäärissä.
Hakemus
Ceriumoksidia käytetään lasiteollisuuden lisäaineina, tasolasin hiontamateriaaleissa, ja sitä on laajennettu lasien hiontaan, optisiin linsseihin, kineskooppeihin, valkaisuun, kirkastukseen, lasin ultraviolettisäteilyn vaimennukseen ja elektronisten johtojen absorptioon jne. Sitä käytetään myös silmälasien linssien heijastuksenestoaineena, ja ceriumia käytetään lasin värjäämiseen titaanikeltaiseksi, jolloin lasista tulee vaaleankeltainen. Harvinaisten maametallien hapetusrintamalla on tietty vaikutus lasikeraamien kiteytymiseen ja ominaisuuksiin CaO-MgO-AI2O3-SiO2-systeemissä. Tutkimustulokset osoittavat, että sopivan hapetusrintaman lisääminen on hyödyllistä lasinesteen kirkastusvaikutuksen parantamiseksi, kuplien poistamiseksi, lasirakenteen tiiviyden parantamiseksi sekä materiaalien mekaanisten ominaisuuksien ja alkalinkestävyyden parantamiseksi. Ceriumoksidin optimaalinen lisäysmäärä on 1,5, kun sitä käytetään keraamisessa lasitteessa ja elektroniikkateollisuudessa pietsosähköisenä keraamisena tunkeutumisaineena. Sitä käytetään myös korkea-aktiivisten katalyyttien, kaasulamppujen hehkulamppujen suojien ja röntgenloisteputkien (käytetään pääasiassa linssien kiillotusaineissa) valmistuksessa. Harvinaisten maametallien cerium-kiillotusjauhetta käytetään laajalti kameroissa, kameran linsseissä, televisioiden kuvaputkissa, objektiiveissa ja niin edelleen. Sitä voidaan käyttää myös lasiteollisuudessa. Ceriumoksidia ja titaanidioksidia voidaan käyttää yhdessä lasin keltaiseksi tekemiseen. Ceriumoksidin etuna lasin värjäytymisessä on vakaa suorituskyky korkeissa lämpötiloissa, alhainen hinta ja näkyvän valon absorptiokyvyttömyys. Lisäksi ceriumoksidia lisätään rakennusten ja autojen lasiin ultraviolettisäteilyn läpäisyn vähentämiseksi. Harvinaisten maametallien luminoivien materiaalien tuotannossa ceriumoksidia lisätään aktivaattorina harvinaisten maametallien kolmivärisiin fosforeihin, joita käytetään energiansäästölamppujen luminoivissa materiaaleissa, sekä indikaattoreissa ja säteilyilmaisimissa käytettyihin fosforeihin. Ceriumoksidi on myös raaka-aine cerium-metallin valmistuksessa. Lisäksi puolijohdemateriaaleissa, korkealaatuisissa pigmenteissä ja valoherkissä lasiherkistäjissä on käytetty laajalti autojen pakokaasujen puhdistimia. Autojen pakokaasujen puhdistuksessa käytettävä katalyytti koostuu pääasiassa hunajakenno-keraamisesta (tai metallista) kantajasta ja pinta-aktivoidusta pinnoitteesta. Aktivoitu pinnoite koostuu suuresta gammatrioksidialueesta, sopivasta määrästä pinta-alaa stabiloivia oksideja ja pinnoitteeseen dispergoituneesta katalyyttisesti aktiivisesta metallista. Kalliin Pt- ja Rh-annoksen vähentämiseksi ja Pd-annoksen lisäämiseksi on suhteellisen edullista alentaa katalyytin kustannuksia heikentämättä autojen pakokaasujen puhdistuskatalyyttejä erilaisten suorituskykyjen edellytyksenä. Yleisesti käytetty Pt- ja Pd-katalyytti aktivoi Rh-kolmikomponenttikatalyyttipinnoitteen, yleensä täydellisen upotusmenetelmän avulla, johon lisätään tietty määrä ceriumoksidia ja lantaanioksidia, aikaansaa erinomaisen harvinaisten maametallien katalyyttisen vaikutuksen. Jalometallikolmikomponenttikatalyytti. Lantaanioksidia ja ceriumoksidia käytettiin apuaineina parantamaan A-alumiinioksidilla tuettujen jalometallikatalyyttien suorituskykyä. Tutkimuksen mukaan ceriumoksidin ja lantaanioksidin katalyyttinen mekanismi on pääasiassa aktiivisen pinnoitteen katalyyttisen aktiivisuuden parantaminen, polttoaine-ilmasuhteen ja katalyysin automaattinen säätäminen sekä kantajan lämpöstabiilisuuden ja mekaanisen lujuuden parantaminen.