Antecedentes e situación xeral
Elementos de terras rarasson o chan do escandio IIIB, o itrio e o lantano na táboa periódica. Hai 17 elementos. As terras raras teñen propiedades físicas e químicas únicas e foron amplamente utilizadas na industria, a agricultura e outros campos. A pureza dos compostos de terras raras determina directamente as propiedades especiais dos materiais. A diferente pureza dos materiais de terras raras pode producir materiais cerámicos, materiais fluorescentes e materiais electrónicos con diferentes requisitos de rendemento. Na actualidade, co desenvolvemento da tecnoloxía de extracción de terras raras, os compostos de terras raras limpos presentan unha boa perspectiva de mercado, e a preparación de materiais de terras raras de alto rendemento presenta requisitos máis altos para compostos de terras raras limpos. O composto de cerio ten unha ampla gama de usos, e o seu efecto na maioría das aplicacións está relacionado coa súa pureza, propiedades físicas e contido de impurezas. Na distribución de elementos de terras raras, o cerio representa aproximadamente o 50% dos recursos de terras raras lixeiras. Coa crecente aplicación de cerio de alta pureza, o requisito do índice de contido de terras non raras para os compostos de cerio é cada vez maior.Óxido de cerioé o óxido cérico, o número CAS é 1306-38-3, a fórmula molecular é CeO2, o peso molecular: 172,11; o óxido de cerio é o óxido máis estable do elemento de terras raras cerio. É un sólido amarelo pálido a temperatura ambiente e vólvese máis escuro ao quentalo. O óxido de cerio úsase amplamente en materiais luminescentes, catalizadores, po de pulido, protección UV e outros aspectos debido ao seu excelente rendemento. Nos últimos anos, espertou o interese de moitos investigadores. A preparación e o rendemento do óxido de cerio convertéronse nun tema candente de investigación nos últimos anos.
Proceso de produción
Método 1: Remover a temperatura ambiente, engadir unha solución de hidróxido de sodio de 5,0 mol/L a unha solución de sulfato de cerio de 0,1 mol/L, axustar o valor do pH para que sexa superior a 10 e prodúcese a reacción de precipitación. O sedimento bombeouse, lavouse varias veces con auga desionizada e secouse nun forno a 90 ℃ durante 24 horas. Despois de moer e filtrar (tamaño de partícula inferior a 0,1 mm), obtense óxido de cerio e colócase nun lugar seco para o seu almacenamento selado. Método 2: Tomar cloruro de cerio ou nitrato de cerio como materia prima, axustar o valor do pH a 2 con auga amoníaca, engadir oxalato para precipitar oxalato de cerio, despois de quentar, curar, separar e lavar, secar a 110 ℃ e logo queimar ata obter óxido de cerio a 900 ~ 1000 ℃. O óxido de cerio pódese obter quentando a mestura de óxido de cerio e po de carbono a 1250 ℃ nunha atmosfera de monóxido de carbono.
Aplicación
O óxido de cerio utilízase como aditivo na industria do vidro, en materiais de moenda de placas de vidro e estendeuse á moenda de vidro, lentes ópticas, cinescopios, branqueo, clarificación, vidro de radiación ultravioleta e absorción de fíos electrónicos, etc. Tamén se usa como antirreflectante para lentes de gafas e o cerio utilízase para facer amarelo o cerio e titanio para que o vidro sexa amarelo claro. A fronte de oxidación de terras raras ten certa influencia na cristalización e nas propiedades das vitrocerámicas no sistema CaO-MgO-AI2O3-SiO2. Os resultados da investigación mostran que a adición dunha fronte de oxidación axeitada é beneficiosa para mellorar o efecto de clarificación do líquido do vidro, eliminar burbullas, compactar a estrutura do vidro e mellorar as propiedades mecánicas e a resistencia aos álcalis dos materiais. A cantidade óptima de adición de óxido de cerio é de 1,5, cando se usa en esmaltes cerámicos e na industria electrónica como penetrante cerámico piezoeléctrico. Tamén se usa na fabricación de catalizadores de alta actividade, cubertas incandescentes para lámpadas de gas e pantallas fluorescentes de raios X (principalmente utilizadas como axentes de pulido de lentes). O po de pulido de cerio de terras raras úsase amplamente en cámaras, lentes de cámara, tubos de imaxe de TELEVISIÓN, lentes, etc. Tamén se pode usar na industria do vidro. O óxido de cerio e o dióxido de titanio pódense usar xuntos para facer que o vidro sexa amarelo. O óxido de cerio para a decoloración do vidro ten as vantaxes dun rendemento estable a altas temperaturas, baixo prezo e ausencia de absorción de luz visible. Ademais, o óxido de cerio engádese ao vidro utilizado en edificios e automóbiles para reducir a transmitancia da luz ultravioleta. Para a produción de materiais luminescentes de terras raras, o óxido de cerio engádese como activador nos fósforos tricolores de terras raras utilizados nos materiais luminescentes das lámpadas de aforro de enerxía e nos fósforos utilizados en indicadores e detectores de radiación. O óxido de cerio tamén é unha materia prima para a preparación do cerio metálico. Ademais, en materiais semicondutores, pigmentos de alta calidade e sensibilizadores de vidro fotosensible, utilizouse amplamente o purificador de escape de automóbiles. O catalizador para a purificación de escape de automóbiles está composto principalmente por un portador cerámico (ou metálico) de panal e un revestimento activado superficialmente. O revestimento activado consiste nunha gran área de trióxido gamma, unha cantidade axeitada de óxidos que estabilizan a área superficial e un metal con actividade catalítica disperso dentro do revestimento. Para reducir a costosa dosificación de Pt e Rh, aumentar a dosificación de Pd é relativamente barato, reducindo o custo do catalizador sen reducir os catalizadores de purificación de escape de automóbiles baixo a premisa de varios rendementos, comunmente usado Pt. Pd. A activación do revestimento de catalizador ternario de Rh, xeralmente un método de inmersión total para engadir unha certa cantidade de óxido de cerio e óxido de lantano, constitúe un efecto catalítico de terras raras que é excelente. Catalizador ternario de metais preciosos. O óxido de lantano e o óxido de cerio utilizáronse como auxiliares para mellorar o rendemento de ¦ A-alúmina catalizadores de metais nobres soportados. Segundo a investigación, o mecanismo catalítico do óxido de cerio e o óxido de lantano é principalmente mellorar a actividade catalítica do revestimento activo, axustar automaticamente a relación aire-combustible e a catálise, e mellorar a estabilidade térmica e a resistencia mecánica do portador.