Նախապատմություն և ընդհանուր իրավիճակը
Հազվագյուտ հողային տարրերՊարբերական աղյուսակում IIIB սկանդիումի, իտրիումի և լանթանի հատակն են: Կան l7 տարրեր: Հազվագյուտ հողն ունի յուրահատուկ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ և լայնորեն կիրառվում է արդյունաբերության, գյուղատնտեսության և այլ ոլորտներում: Հազվագյուտ հողային միացությունների մաքրությունը ուղղակիորեն որոշում է նյութերի հատուկ հատկությունները: Հազվագյուտ հողային նյութերի տարբեր մաքրությունը կարող է արտադրել կերամիկական նյութեր, լյումինեսցենտ նյութեր և էլեկտրոնային նյութեր՝ տարբեր կատարողական պահանջներով: Ներկայումս, հազվագյուտ հողերի արդյունահանման տեխնոլոգիայի զարգացմամբ, մաքուր հազվագյուտ հողային միացությունները շուկայի լավ հեռանկար են ներկայացնում, և բարձր արդյունավետությամբ հազվագյուտ հողային նյութերի պատրաստումը ավելի բարձր պահանջներ է ներկայացնում մաքուր հազվագյուտ հողային միացությունների համար: Ցերիումի միացությունն ունի օգտագործման լայն շրջանակ, և դրա ազդեցությունը շատ կիրառություններում կապված է նրա մաքրության, ֆիզիկական հատկությունների և կեղտոտության պարունակության հետ: Հազվագյուտ հողային տարրերի բաշխման մեջ ցերիումը կազմում է թեթև հազվագյուտ հողային պաշարների մոտ 50%-ը: Բարձր մաքրության ցերիումի աճող կիրառմամբ, ցերիումի միացությունների համար ոչ հազվագյուտ հողերի պարունակության ինդեքսի պահանջը գնալով ավելի է բարձրանում:Ցերիումի օքսիդցերիկային օքսիդ է, CAS համարը՝ 1306-38-3, մոլեկուլային բանաձևը՝ CeO2, մոլեկուլային քաշը՝ 172,11; Ցերիումի օքսիդը հազվագյուտ հողային տարրի ցերիումի ամենակայուն օքսիդն է։ Այն սենյակային ջերմաստիճանում գունատ դեղին պինդ է և տաքացնելիս դառնում է ավելի մուգ: Ցերիումի օքսիդը լայնորեն օգտագործվում է լյումինեսցենտ նյութերի, կատալիզատորների, փայլեցնող փոշու, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և այլ ասպեկտների մեջ՝ շնորհիվ իր գերազանց կատարողականության: Վերջին տարիներին այն առաջացրել է բազմաթիվ հետազոտողների հետաքրքրությունը։ Ցերիումի օքսիդի պատրաստումն ու կատարումը վերջին տարիներին դարձել են հետազոտական թեժ կետ:
Արտադրական գործընթաց
Մեթոդ 1. Խառնել սենյակային ջերմաստիճանում, ցերիումի սուլֆատի 0,1 մոլ/լ լուծույթին ավելացնել նատրիումի հիդրօքսիդի 5,0 մոլ/լ լուծույթ, կարգավորել pH արժեքը 10-ից ավելի, և տեղի է ունենում տեղումների ռեակցիա: Նստվածքը մղվել է, մի քանի անգամ լվանալ դեոնացված ջրով, այնուհետև չորացնել 90 աստիճան տաքացրած ջեռոցում 24 ժամ: Մանրացնելուց և զտելուց հետո (մասնիկների չափը 0,1 մմ-ից պակաս) ստացվում է ցերիումի օքսիդ և տեղադրվում չոր տեղում՝ փակ պահեստավորման համար: Մեթոդ 2. ցերիումի քլորիդի կամ ցերիումի նիտրատի ընդունումը որպես հումք, ամոնիակաջրով pH-ի արժեքը 2-ի, ցերիումի օքսալատի նստվածքին օքսալատի ավելացում, տաքացումից, պնդացումից, տարանջատումից և լվացումից հետո, չորանում 110℃-ում, այնուհետև այրվում մինչև ցերիումի օքսիդը 900 ջերմաստիճանում։ ~ 1000℃. Ցերիումի օքսիդ կարելի է ձեռք բերել ցերիումի օքսիդի և ածխածնի փոշու խառնուրդը տաքացնելով 1250℃ ջերմաստիճանում ածխածնի երկօքսիդի մթնոլորտում։
Դիմում
Ցերիումի օքսիդը օգտագործվում է ապակու արդյունաբերության հավելումների, ափսեի ապակու հղկման նյութերի համար և տարածվել է ակնոցների հղկման ապակիների, օպտիկական ոսպնյակների, կինեսկոպների, սպիտակեցման, պարզաբանման, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ապակիների և էլեկտրոնային մետաղալարերի կլանման և այլնի վրա: Այն նաև օգտագործվում է որպես հակառեֆլեկտոր ակնոցի ոսպնյակների համար, իսկ ցերիումը՝ ցերիումի տիտան դեղին դարձնելու համար, որպեսզի ապակին բաց դեղին լինի: Հազվագյուտ հողերի օքսիդացման ճակատը որոշակի ազդեցություն ունի THE CaO-MgO-AI2O3-SiO2 համակարգում ապակե կերամիկայի բյուրեղացման և հատկությունների վրա: Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ համապատասխան օքսիդացման ճակատի ավելացումն օգտակար է ապակե հեղուկի հստակեցման ազդեցությունը բարելավելու, փուչիկները վերացնելու, ապակու կառուցվածքը կոմպակտ դարձնելու և նյութերի մեխանիկական հատկությունների և ալկալիների դիմադրության բարելավման համար: Ցերիումի օքսիդի ավելացման օպտիմալ քանակությունը 1,5 է, երբ այն օգտագործվում է կերամիկական փայլի և էլեկտրոնային արդյունաբերության մեջ որպես պիեզոէլեկտրական կերամիկական ներթափանցող նյութ: Այն նաև օգտագործվում է բարձր ակտիվության կատալիզատորի, գազի լամպի շիկացած ծածկույթի, ռենտգենյան լյումինեսցենտ էկրանի արտադրության մեջ (հիմնականում օգտագործվում է ոսպնյակների փայլեցնող նյութի մեջ): Հազվագյուտ հողի ցերիումի փայլեցնող փոշին լայնորեն օգտագործվում է տեսախցիկների, տեսախցիկի ոսպնյակների, TELEVISION պատկերի խողովակի, ոսպնյակի և այլնի մեջ: Այն կարող է օգտագործվել նաև ապակու արդյունաբերության մեջ: Ցերիումի օքսիդը և տիտանի երկօքսիդը կարող են օգտագործվել միասին՝ ապակին դեղին դարձնելու համար։ Ցերիումի օքսիդը ապակու գունազերծման համար ունի բարձր ջերմաստիճանի, ցածր գնի և տեսանելի լույսի կլանման բացակայություն: Բացի այդ, ցերիումի օքսիդը ավելացվում է շենքերում և մեքենաներում օգտագործվող ապակու մեջ՝ նվազեցնելու ուլտրամանուշակագույն լույսի թափանցելիությունը: Հազվագյուտ հողային լյումինեսցենտ նյութերի արտադրության համար ցերիումի օքսիդը ավելացվում է որպես ակտիվացնող հազվագյուտ հողային եռագույն ֆոսֆորներում, որոնք օգտագործվում են էներգախնայող լամպերի լուսարձակող նյութերում և ցուցիչներում և ճառագայթման դետեկտորներում օգտագործվող ֆոսֆորներում: Ցերիումի օքսիդը նաև հումք է մետաղական ցերիումի պատրաստման համար։ Բացի այդ, կիսահաղորդչային նյութերի, բարձրորակ պիգմենտների և լուսազգայուն ապակու զգայունության, ավտոմոբիլային արտանետումների մաքրման միջոցը լայնորեն օգտագործվել է: Ավտոմոբիլային արտանետումների մաքրման կատալիզատորը հիմնականում բաղկացած է բջիջի կերամիկական (կամ մետաղական) կրիչից և մակերեսային ակտիվացված ծածկույթից: Ակտիվացված ծածկույթը բաղկացած է գամմա-տրիօքսիդի մեծ տարածքից, մակերեսի մակերեսը կայունացնող համապատասխան քանակությամբ օքսիդներից և ծածկույթի ներսում ցրված կատալիտիկ ակտիվությամբ մետաղից: Թանկարժեք Pt-ի, Rh-ի չափաբաժինը նվազեցնելու համար, Pd-ի չափաբաժինը մեծացնելը համեմատաբար էժան է, նվազեցնել կատալիզատորի արժեքը՝ առանց ավտոմեքենաների արտանետումների մաքրման կատալիզատորների կրճատման տարբեր կատարողականության պայմաններում, սովորաբար օգտագործվող Pt: Pd. Rh եռակի կատալիզատորի ծածկույթի ակտիվացումը, սովորաբար ընդհանուր ընկղման մեթոդ՝ որոշակի քանակությամբ ցերիումի օքսիդ և լանթանի օքսիդ ավելացնելու համար, կազմում է հազվագյուտ հողի կատալիտիկ ազդեցությունը գերազանց է: Թանկարժեք մետաղների եռակի կատալիզատոր: Լանթանի օքսիդը և ցերիումի օքսիդը օգտագործվել են որպես օժանդակ նյութեր ¦ A-Alumina-ի վրա հիմնված ազնիվ մետաղների կատալիզատորների աշխատանքը բարելավելու համար: Ըստ հետազոտության, ցերիումի օքսիդի և լանթանի օքսիդի կատալիտիկ մեխանիզմը հիմնականում բարելավում է ակտիվ ծածկույթի կատալիտիկ ակտիվությունը, օդ-վառելիքի հարաբերակցությունը և կատալիզի ավտոմատ կարգավորումը և կրիչի ջերմային կայունությունը և մեխանիկական ուժը: