Pozadina i opća situacija
Rijetki zemni elementisu podna ploča IIIB skandija, itrija i lantana u periodnom sustavu elemenata. Postoji 17 elemenata. Rijetke zemlje imaju jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva te se široko koriste u industriji, poljoprivredi i drugim područjima. Čistoća spojeva rijetkih zemalja izravno određuje posebna svojstva materijala. Različita čistoća materijala rijetkih zemalja može proizvesti keramičke materijale, fluorescentne materijale i elektroničke materijale s različitim zahtjevima za performansama. Trenutno, razvojem tehnologije ekstrakcije rijetkih zemalja, čisti spojevi rijetkih zemalja predstavljaju dobru tržišnu perspektivu, a priprema visokoučinkovitih materijala rijetkih zemalja postavlja veće zahtjeve za čiste spojeve rijetkih zemalja. Spoj cerija ima širok raspon upotrebe, a njegov učinak u većini primjena povezan je s njegovom čistoćom, fizikalnim svojstvima i sadržajem nečistoća. U distribuciji elemenata rijetkih zemalja, cerij čini oko 50% resursa lakih rijetkih zemalja. S rastućom primjenom cerija visoke čistoće, zahtjev za indeksom sadržaja nerijetkih zemalja za spojeve cerija je sve veći i veći.Cerijev oksidje cerijev oksid, CAS broj je 1306-38-3, molekularna formula je CeO2, molekularna težina: 172,11; Cerijev oksid je najstabilniji oksid rijetkozemnog elementa cerija. Na sobnoj temperaturi je blijedožuta krutina, a zagrijavanjem postaje tamniji. Cerijev oksid se zbog svojih izvrsnih performansi široko koristi u luminiscentnim materijalima, katalizatorima, prahu za poliranje, UV zaštiti i drugim aspektima. Posljednjih godina pobudio je interes mnogih istraživača. Priprema i performanse cerijevog oksida postale su istraživačka žarišna točka posljednjih godina.
Proizvodni proces
Metoda 1: Miješati na sobnoj temperaturi, dodati otopinu natrijevog hidroksida od 5,0 mol/L u otopinu cerijevog sulfata od 0,1 mol/L, podesiti pH vrijednost na veću od 10 i odvija se reakcija taloženja. Sediment je ispumpan, ispran nekoliko puta deioniziranom vodom, a zatim sušen u pećnici na 90 ℃ tijekom 24 sata. Nakon mljevenja i filtriranja (veličina čestica manja od 0,1 mm), dobiva se cerijev oksid i čuva na suhom mjestu radi zatvorenog skladištenja. Metoda 2: Uzimanje cerijevog klorida ili cerijevog nitrata kao sirovina, podešavanje pH vrijednosti na 2 amonijačnom vodom, dodavanje oksalata za taloženje cerijevog oksalata, nakon zagrijavanja, sušenja, odvajanja i pranja, sušenja na 110 ℃, a zatim spaljivanja do cerijevog oksida na 900 ~ 1000 ℃. Cerijev oksid može se dobiti zagrijavanjem smjese cerijevog oksida i ugljikovog praha na 1250 ℃ u atmosferi ugljičnog monoksida.
Primjena
Cerijev oksid se koristi kao aditivi u staklarskoj industriji, materijali za brušenje pločastog stakla, a proširena je i na brušenje stakla, optičke leće, kineskope, izbjeljivanje, bistrenje, ultraljubičasto zračenje stakla i apsorpciju elektroničkih žica i tako dalje. Također se koristi kao antirefleks za naočalne leće, a cerij se koristi za postizanje žute boje cerija i titana kako bi staklo postalo svijetložuto. Oksidacijska fronta rijetkih zemalja ima određeni utjecaj na kristalizaciju i svojstva staklene keramike u sustavu CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Rezultati istraživanja pokazuju da je dodavanje odgovarajuće oksidacijske fronte korisno za poboljšanje učinka bistrenja staklene tekućine, uklanjanje mjehurića, zbijanje strukture stakla i poboljšanje mehaničkih svojstava i otpornosti materijala na lužine. Optimalna količina dodanog cerijevog oksida je 1,5, kada se koristi u keramičkoj glazuri i elektroničkoj industriji kao piezoelektrični keramički penetrant. Također se koristi u proizvodnji visokoaktivnog katalizatora, poklopaca sa žarnom niti za plinske lampe, rendgenskih fluorescentnih zaslona (uglavnom se koristi kao sredstvo za poliranje leća). Prašak za poliranje rijetkozemnog cerija široko se koristi u kamerama, objektivima fotoaparata, TV cijevima, lećama i tako dalje. Može se koristiti i u staklarskoj industriji. Cerijev oksid i titanijev dioksid mogu se koristiti zajedno kako bi staklo postalo žuto. Cerijev oksid za uklanjanje boje stakla ima prednosti stabilnih performansi na visokim temperaturama, niske cijene i bez apsorpcije vidljive svjetlosti. Osim toga, cerijev oksid se dodaje staklu koje se koristi u zgradama i automobilima kako bi se smanjila propusnost ultraljubičastog svjetla. Za proizvodnju rijetkozemnih luminiscentnih materijala, cerijev oksid se dodaje kao aktivator u rijetkozemne trobojne fosfore koji se koriste u luminiscentnim materijalima energetski štedljivih žarulja i fosforima koji se koriste u indikatorima i detektorima zračenja. Cerijev oksid je također sirovina za pripremu metalnog cerija. Osim toga, u poluvodičkim materijalima, visokokvalitetnim pigmentima i fotosenzibilizatorima za staklo, široko se koristi pročišćivač ispušnih plinova automobila. Katalizator za pročišćavanje ispušnih plinova automobila uglavnom se sastoji od saćastog keramičkog (ili metalnog) nosača i površinski aktiviranog premaza. Aktivirani premaz sastoji se od velike površine gama-trioksida, odgovarajuće količine oksida koji stabiliziraju površinu i metala s katalitičkim djelovanjem raspršenog unutar premaza. Kako bi se smanjila skupa doza Pt i Rh, povećanje doze Pd je relativno jeftino, smanjujući troškove katalizatora bez smanjenja katalizatora za pročišćavanje ispušnih plinova automobila pod pretpostavkom različitih performansi, obično se koristi Pt i Pd. Aktivacija Rh ternarnog katalitičkog premaza, obično metodom potpunog uranjanja za dodavanje određene količine cerijevog oksida i lantanova oksida, predstavlja rijetki zemni katalitički učinak s izvrsnim učinkom. Ternarni katalizator od plemenitih metala. Lantanov oksid i cerijev oksid korišteni su kao pomoćna sredstva za poboljšanje performansi katalizatora od plemenitih metala na nosaču ¦ A-aluminijevog oksida. Prema istraživanju, katalitički mehanizam cerijevog oksida i lantanova oksida uglavnom je poboljšanje katalitičke aktivnosti aktivnog premaza, automatsko podešavanje omjera zraka i goriva i katalize te poboljšanje toplinske stabilnosti i mehaničke čvrstoće nosača.