सीरियम कार्बोनेट

हाल के वर्षों में, कार्बनिक संश्लेषण में लैंथेनाइड अभिकर्मकों के अनुप्रयोग में अभूतपूर्व प्रगति हुई है। इनमें से कई लैंथेनाइड अभिकर्मकों में कार्बन-कार्बन बंध निर्माण अभिक्रिया में स्पष्ट चयनात्मक उत्प्रेरण पाया गया है; साथ ही, कई लैंथेनाइड अभिकर्मकों में कार्बनिक ऑक्सीकरण अभिक्रियाओं और कार्बनिक अपचयन अभिक्रियाओं में कार्यात्मक समूहों के रूपांतरण के उत्कृष्ट गुण पाए गए हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का कृषि उपयोग चीनी वैज्ञानिकों और प्रौद्योगिकीविदों द्वारा वर्षों के अथक परिश्रम के बाद प्राप्त एक वैज्ञानिक अनुसंधान उपलब्धि है, जिसे चीन में कृषि उत्पादन बढ़ाने के एक महत्वपूर्ण उपाय के रूप में बढ़ावा दिया जा रहा है। दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट अम्ल में आसानी से घुल जाता है और संबंधित लवण तथा कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है, जिसका उपयोग विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी लवणों और संकुलों के संश्लेषण में बिना ऋणायनिक अशुद्धियों के आसानी से किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह नाइट्रिक अम्ल, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल, परक्लोरिक अम्ल और सल्फ्यूरिक अम्ल जैसे प्रबल अम्लों के साथ अभिक्रिया करके जल में घुलनशील लवण बना सकता है। फॉस्फोरिक अम्ल और हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करके ये अघुलनशील दुर्लभ पृथ्वी फॉस्फेट और फ्लोराइड में परिवर्तित हो जाते हैं। कई कार्बनिक अम्लों के साथ अभिक्रिया करके ये संबंधित दुर्लभ पृथ्वी कार्बनिक यौगिक बनाते हैं। विलयन के मान के आधार पर ये घुलनशील जटिल धनायन या जटिल ऋणायन हो सकते हैं, या कम घुलनशील उदासीन यौगिक अवक्षेपित हो सकते हैं। दूसरी ओर, दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट को कैल्सीनेशन द्वारा संबंधित ऑक्साइड में विघटित किया जा सकता है, जिनका उपयोग कई नए दुर्लभ पृथ्वी पदार्थों के निर्माण में सीधे किया जा सकता है। वर्तमान में, चीन में दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट का वार्षिक उत्पादन 10,000 टन से अधिक है, जो सभी दुर्लभ पृथ्वी वस्तुओं के एक चौथाई से अधिक है, यह दर्शाता है कि दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट का औद्योगिक उत्पादन और अनुप्रयोग दुर्लभ पृथ्वी उद्योग के विकास में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

सीरियम कार्बोनेट एक अकार्बनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र C3Ce2O9, आणविक भार 460, लॉगपी (logP) -7.40530, पीएसए (PSA) 198.80000, 760 mmHg पर क्वथनांक 333.6ºC और फ्लैश बिंदु 169.8ºC है। दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के औद्योगिक उत्पादन में, सीरियम कार्बोनेट विभिन्न सीरियम उत्पादों जैसे विभिन्न सीरियम लवण और सीरियम ऑक्साइड के निर्माण के लिए एक मध्यवर्ती कच्चा माल है। इसके व्यापक उपयोग हैं और यह एक महत्वपूर्ण हल्का दुर्लभ पृथ्वी धातु उत्पाद है। हाइड्रेटेड सीरियम कार्बोनेट क्रिस्टल की संरचना लैंथनाइट जैसी होती है, और इसके एसईएम फोटो से पता चलता है कि हाइड्रेटेड सीरियम कार्बोनेट क्रिस्टल का मूल आकार परतदार होता है। ये परतें कमजोर अंतःक्रियाओं द्वारा आपस में बंधी होती हैं और पंखुड़ी जैसी संरचना बनाती हैं। संरचना ढीली होती है, इसलिए यांत्रिक बल के प्रभाव में यह आसानी से छोटे-छोटे टुकड़ों में टूट जाती है। उद्योग में पारंपरिक रूप से उत्पादित सीरियम कार्बोनेट में सुखाने के बाद कुल दुर्लभ पृथ्वी तत्व केवल 42-46% ही होते हैं, जो सीरियम कार्बोनेट की उत्पादन क्षमता को सीमित करता है।

कम जल खपत और स्थिर गुणवत्ता वाला यह सेरियम कार्बोनेट, अपकेंद्री सुखाने के बाद सुखाने या सुखाने की आवश्यकता के बिना, दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की कुल मात्रा 72% से 74% तक हो सकती है। यह प्रक्रिया सरल और एक-चरणीय है, जिससे उच्च मात्रा में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों वाला सेरियम कार्बोनेट तैयार किया जाता है। निम्नलिखित तकनीकी योजना अपनाई गई है: उच्च मात्रा में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों वाला सेरियम कार्बोनेट तैयार करने के लिए एक-चरणीय विधि का उपयोग किया जाता है, अर्थात् CeO2 40-90 ग्राम/लीटर द्रव्यमान सांद्रता वाले सेरियम फ़ीड घोल को 95°C से 105°C तक गर्म किया जाता है, और निरंतर हिलाते हुए अमोनियम बाइकार्बोनेट मिलाकर सेरियम कार्बोनेट को अवक्षेपित किया जाता है। अमोनियम बाइकार्बोनेट की मात्रा को इस प्रकार समायोजित किया जाता है कि फ़ीड तरल का pH मान अंततः 6.3 से 6.5 तक हो जाए, और मिलाने की दर उपयुक्त हो ताकि फ़ीड तरल पात्र से बाहर न निकले। सीरियम फीड सॉल्यूशन कम से कम सीरियम क्लोराइड के जलीय घोल, सीरियम सल्फेट के जलीय घोल या सीरियम नाइट्रेट के जलीय घोल में से एक होता है। अर्बनमाइंस टेक. कंपनी लिमिटेड की अनुसंधान एवं विकास टीम ठोस अमोनियम बाइकार्बोनेट या जलीय अमोनियम बाइकार्बोनेट घोल मिलाकर एक नई संश्लेषण विधि अपनाती है।

सेरियम कार्बोनेट का उपयोग सेरियम ऑक्साइड, सेरियम डाइऑक्साइड और अन्य नैनोमटेरियल्स तैयार करने के लिए किया जा सकता है। इसके अनुप्रयोग और उदाहरण निम्नलिखित हैं:

1. यह बैंगनी रंग का एंटी-ग्लेयर ग्लास है जो पराबैंगनी किरणों और दृश्य प्रकाश के पीले भाग को प्रबलता से अवशोषित करता है। साधारण सोडा-लाइम-सिलिका फ्लोट ग्लास की संरचना के आधार पर, इसमें निम्नलिखित कच्चे माल भार प्रतिशत में शामिल हैं: सिलिका 72~82%, सोडियम ऑक्साइड 6~15%, कैल्शियम ऑक्साइड 4~13%, मैग्नीशियम ऑक्साइड 2~8%, एल्यूमिना 0~3%, आयरन ऑक्साइड 0.05~0.3%, सेरियम कार्बोनेट 0.1~3%, नियोडिमियम कार्बोनेट 0.4~1.2%, मैंगनीज डाइऑक्साइड 0.5~3%। 4 मिमी मोटाई वाले इस ग्लास की दृश्य प्रकाश पारगम्यता 80% से अधिक, पराबैंगनी पारगम्यता 15% से कम और 568-590 एनएम तरंग दैर्ध्य पर पारगम्यता 15% से कम है।

2. एक ऊष्माशोषी ऊर्जा-बचत पेंट, जिसकी विशेषता यह है कि यह एक फिलर और एक फिल्म बनाने वाली सामग्री को मिलाकर बनाया जाता है, और फिलर निम्नलिखित कच्चे माल को वजन के अनुसार मिलाकर बनाया जाता है: 20 से 35 भाग सिलिकॉन डाइऑक्साइड, 8 से 20 भाग एल्यूमीनियम ऑक्साइड, 4 से 10 भाग टाइटेनियम ऑक्साइड, 4 से 10 भाग जिरकोनिया, 1 से 5 भाग जिंक ऑक्साइड, 1 से 5 भाग मैग्नीशियम ऑक्साइड, 0.8 से 5 भाग सिलिकॉन कार्बाइड, 0.02 से 0.5 भाग यट्रियम ऑक्साइड, और 0.01 से 1.5 भाग क्रोमियम ऑक्साइड, 0.01-1.5 भाग काओलिन, 0.01-1.5 भाग दुर्लभ पृथ्वी सामग्री, 0.8-5 भाग कार्बन ब्लैक, प्रत्येक कच्चे माल का कण आकार 1-5 माइक्रोमीटर है; जिसमें, दुर्लभ पृथ्वी सामग्री में 0.01-1.5 भाग लैंथेनम कार्बोनेट, 0.01-1.5 भाग सेरियम कार्बोनेट, 1.5 भाग प्रेज़ियोडाइमियम कार्बोनेट, 0.01 से 1.5 भाग प्रेज़ियोडाइमियम कार्बोनेट, 0.01 से 1.5 भाग नियोडाइमियम कार्बोनेट और 0.01 से 1.5 भाग प्रोमेथियम नाइट्रेट शामिल हैं; फिल्म बनाने वाली सामग्री पोटेशियम सोडियम कार्बोनेट है; पोटेशियम सोडियम कार्बोनेट को पोटेशियम कार्बोनेट और सोडियम कार्बोनेट के समान वजन के साथ मिलाया जाता है। भराव और फिल्म बनाने वाली सामग्री का वजन मिश्रण अनुपात 2.5:7.5, 3.8:6.2 या 4.8:5.2 है। इसके अलावा, ऊष्माशोषी ऊर्जा-बचत पेंट की तैयारी की एक विधि निम्नलिखित चरणों से युक्त है:

चरण 1, भराव सामग्री की तैयारी: सबसे पहले 20-35 भाग सिलिका, 8-20 भाग एल्यूमिना, 4-10 भाग टाइटेनियम ऑक्साइड, 4-10 भाग ज़िरकोनिया और 1-5 भाग जिंक ऑक्साइड, 1 से 5 भाग मैग्नीशियम ऑक्साइड, 0.8 से 5 भाग सिलिकॉन कार्बाइड, 0.02 से 0.5 भाग यट्रियम ऑक्साइड, 0.01 से 1.5 भाग क्रोमियम ट्राईऑक्साइड, 0.01 से 1.5 भाग काओलिन, 0.01 से 1.5 भाग दुर्लभ पृथ्वी सामग्री और 0.8 से 5 भाग कार्बन ब्लैक को तौलें और फिर एक मिक्सर में समान रूप से मिलाकर भराव सामग्री तैयार करें। जिसमें, दुर्लभ पृथ्वी सामग्री में 0.01-1.5 भाग लैंथेनम कार्बोनेट, 0.01-1.5 भाग सेरियम कार्बोनेट, 0.01-1.5 भाग प्रेज़ियोडाइमियम कार्बोनेट, 0.01-1.5 भाग नियोडाइमियम कार्बोनेट और 0.01-1.5 भाग प्रोमेथियम नाइट्रेट शामिल हैं;

चरण 2, फिल्म बनाने वाली सामग्री की तैयारी, फिल्म बनाने वाली सामग्री सोडियम पोटेशियम कार्बोनेट है; पहले पोटेशियम कार्बोनेट और सोडियम कार्बोनेट को क्रमशः वजन के अनुसार तौलें, और फिर फिल्म बनाने वाली सामग्री प्राप्त करने के लिए उन्हें समान रूप से मिलाएं; सोडियम पोटेशियम कार्बोनेट और सोडियम कार्बोनेट को समान वजन में मिलाया जाता है;

चरण 3 में, भराव और फिल्म सामग्री का वजन के अनुसार मिश्रण अनुपात 2.5: 7.5, 3.8: 6.2 या 4.8: 5.2 है, और मिश्रण को समान रूप से मिलाया और फैलाया जाता है ताकि एक मिश्रण प्राप्त हो सके;

चरण 4 में, मिश्रण को 6-8 घंटे तक बॉल मिलिंग किया जाता है, और फिर एक छलनी से छानकर तैयार उत्पाद प्राप्त किया जाता है, और छलनी का जाल 1-5 माइक्रोमीटर का होता है।

3. अतिसूक्ष्म सीरियम ऑक्साइड का निर्माण: हाइड्रेटेड सीरियम कार्बोनेट को पूर्ववर्ती पदार्थ के रूप में उपयोग करके, 3 μm से कम औसत कण आकार वाले अतिसूक्ष्म सीरियम ऑक्साइड को प्रत्यक्ष बॉल मिलिंग और कैल्सीनेशन द्वारा तैयार किया गया। प्राप्त सभी उत्पादों में घनाकार फ्लोराइट संरचना पाई गई। कैल्सीनेशन तापमान बढ़ने पर, उत्पादों के कणों का आकार घटता है, कण आकार वितरण संकरा होता जाता है और क्रिस्टलीयता बढ़ती जाती है। हालांकि, तीन अलग-अलग प्रकार के काँचों की पॉलिश करने की क्षमता 900℃ और 1000℃ के बीच अधिकतम पाई गई। अतः, यह माना जाता है कि पॉलिशिंग प्रक्रिया के दौरान काँच की सतह पर मौजूद पदार्थों को हटाने की दर पॉलिशिंग पाउडर के कण आकार, क्रिस्टलीयता और सतह सक्रियता से अत्यधिक प्रभावित होती है।