Negli ultimi anni, l'applicazione dei reagenti a base di lantanidi nella sintesi organica ha compiuto passi da gigante. Tra questi, molti reagenti a base di lantanidi hanno dimostrato un'evidente catalisi selettiva nella reazione di formazione del legame carbonio-carbonio; allo stesso tempo, molti altri hanno mostrato eccellenti caratteristiche nelle reazioni di ossidazione e riduzione organica per la conversione di gruppi funzionali. L'utilizzo delle terre rare in agricoltura rappresenta un risultato della ricerca scientifica con caratteristiche cinesi, ottenuto da ricercatori e tecnologi cinesi dopo anni di duro lavoro, ed è stato promosso con vigore come misura importante per incrementare la produzione agricola in Cina. I carbonati di terre rare sono facilmente solubili in acido per formare i corrispondenti sali e anidride carbonica, che possono essere convenientemente utilizzati nella sintesi di vari sali e complessi di terre rare senza introdurre impurità anioniche. Ad esempio, possono reagire con acidi forti come acido nitrico, acido cloridrico, acido perclorico e acido solforico per formare sali solubili in acqua. Reagiscono con l'acido fosforico e l'acido fluoridrico convertendosi in fosfati e fluoruri di terre rare insolubili. Reagiscono con molti acidi organici per formare i corrispondenti composti organici di terre rare. Questi possono essere cationi complessi solubili o anioni complessi, oppure, a seconda del valore della soluzione, possono precipitare composti neutri meno solubili. D'altra parte, il carbonato di terre rare può essere decomposto in ossidi corrispondenti mediante calcinazione, che possono essere utilizzati direttamente nella preparazione di molti nuovi materiali a base di terre rare. Attualmente, la produzione annua di carbonato di terre rare in Cina supera le 10.000 tonnellate, rappresentando più di un quarto di tutte le materie prime a base di terre rare, il che indica che la produzione e l'applicazione industriale del carbonato di terre rare rivestono un ruolo molto importante nello sviluppo dell'industria delle terre rare.
Il carbonato di cerio è un composto inorganico con formula chimica C3Ce2O9, peso molecolare 460, logP di -7,40530, PSA di 198,80000, punto di ebollizione di 333,6 °C a 760 mmHg e punto di infiammabilità di 169,8 °C. Nella produzione industriale di terre rare, il carbonato di cerio è una materia prima intermedia per la preparazione di vari prodotti a base di cerio, come diversi sali di cerio e ossidi di cerio. Ha un'ampia gamma di applicazioni ed è un importante prodotto di terre rare leggere. Il cristallo di carbonato di cerio idrato ha una struttura tipo lantanite e la sua immagine SEM mostra che la forma di base del cristallo di carbonato di cerio idrato è lamellare, e le lamelle sono legate tra loro da deboli interazioni a formare una struttura a petalo. Questa struttura è lassa, quindi sotto l'azione di una forza meccanica si sfalda facilmente in piccoli frammenti. Il carbonato di cerio prodotto convenzionalmente nell'industria attualmente contiene solo il 42-46% del totale delle terre rare dopo l'essiccazione, il che limita l'efficienza produttiva del carbonato di cerio.
Un tipo di carbonato di cerio a basso consumo idrico, qualità stabile, il carbonato di cerio prodotto non necessita di essiccazione o essiccazione dopo l'essiccazione centrifuga, e la quantità totale di terre rare può raggiungere il 72% al 74%, e il processo è semplice e un processo in un'unica fase per la preparazione di carbonato di cerio con un'elevata quantità totale di terre rare. Viene adottato il seguente schema tecnico: viene utilizzato un metodo in un'unica fase per preparare carbonato di cerio con un'elevata quantità totale di terre rare, ovvero, la soluzione di alimentazione di cerio con una concentrazione di massa di CeO240-90 g/L viene riscaldata a 95 °C a 105 °C e viene aggiunto bicarbonato di ammonio sotto agitazione costante per precipitare il carbonato di cerio. La quantità di bicarbonato di ammonio viene regolata in modo che il valore del pH del liquido di alimentazione sia infine regolato a 6,3-6,5 e la velocità di aggiunta è adeguata in modo che il liquido di alimentazione non fuoriesca dalla vasca. La soluzione di alimentazione del cerio è costituita da almeno una delle seguenti sostanze: soluzione acquosa di cloruro di cerio, soluzione acquosa di solfato di cerio o soluzione acquosa di nitrato di cerio. Il team di ricerca e sviluppo di UrbanMines Tech. Co., Ltd. adotta un nuovo metodo di sintesi aggiungendo bicarbonato di ammonio solido o soluzione acquosa di bicarbonato di ammonio.
Il carbonato di cerio può essere utilizzato per preparare ossido di cerio, biossido di cerio e altri nanomateriali. Le applicazioni e gli esempi sono i seguenti:
1. Un vetro antiriflesso viola che assorbe fortemente i raggi ultravioletti e la parte gialla della luce visibile. Basato sulla composizione del comune vetro float sodico-calcico-siliceo, include le seguenti materie prime in percentuali in peso: silice 72~82%, ossido di sodio 6~15%, ossido di calcio 4~13%, ossido di magnesio 2~8%, allumina 0~3%, ossido di ferro 0,05~0,3%, carbonato di cerio 0,1~3%, carbonato di neodimio 0,4~1,2%, biossido di manganese 0,5~3%. Il vetro di 4 mm di spessore ha una trasmittanza della luce visibile superiore all'80%, una trasmittanza ultravioletta inferiore al 15% e una trasmittanza alle lunghezze d'onda di 568-590 nm inferiore al 15%.
2. Una vernice endotermica a risparmio energetico, caratterizzata dal fatto di essere formata dalla miscelazione di un riempitivo e di un materiale filmogeno, e il riempitivo è formato dalla miscelazione delle seguenti materie prime in parti in peso: da 20 a 35 parti di biossido di silicio, da 8 a 20 parti di ossido di alluminio, da 4 a 10 parti di ossido di titanio, da 4 a 10 parti di zirconia, da 1 a 5 parti di ossido di zinco, da 1 a 5 parti di ossido di magnesio, da 0,8 a 5 parti di carburo di silicio, da 0,02 a 0,5 parti di ossido di ittrio, da 0,01 a 1,5 parti di ossido di cromo, da 0,01 a 1,5 parti di caolino, da 0,01 a 1,5 parti di materiali delle terre rare, da 0,8 a 5 parti di nerofumo, la dimensione delle particelle di ciascuna materia prima è di 1-5 μm; in cui i materiali delle terre rare includono 0,01-1,5 parti di carbonato di lantanio, 0,01-1,5 parti di carbonato di cerio, 1,5 parti di carbonato di praseodimio, da 0,01 a 1,5 parti di carbonato di praseodimio, da 0,01 a 1,5 parti di carbonato di neodimio e da 0,01 a 1,5 parti di nitrato di promezio; il materiale filmogeno è carbonato di potassio e sodio; il carbonato di potassio e sodio è miscelato con lo stesso peso di carbonato di potassio e carbonato di sodio. Il rapporto di miscelazione in peso del riempitivo e del materiale filmogeno è 2,5:7,5, 3,8:6,2 o 4,8:5,2. Inoltre, è caratterizzato un tipo di metodo di preparazione di vernice endotermica a risparmio energetico che comprende le seguenti fasi:
Fase 1, preparazione del riempitivo: innanzitutto pesare 20-35 parti di silice, 8-20 parti di allumina, 4-10 parti di ossido di titanio, 4-10 parti di zirconia e 1-5 parti di ossido di zinco in peso, 1-5 parti di ossido di magnesio, 0,8-5 parti di carburo di silicio, 0,02-0,5 parti di ossido di ittrio, 0,01-1,5 parti di triossido di cromo, 0,01-1,5 parti di caolino, 0,01-1,5 parti di materiali delle terre rare e 0,8-5 parti di nerofumo, e quindi mescolare uniformemente in un miscelatore per ottenere un riempitivo; in cui il materiale delle terre rare comprende 0,01-1,5 parti di carbonato di lantanio, 0,01-1,5 parti di carbonato di cerio, 0,01-1,5 parti di carbonato di praseodimio, 0,01-1,5 parti di carbonato di neodimio e 0,01-1,5 parti di nitrato di promezio;
Fase 2, preparazione del materiale filmogeno, il materiale filmogeno è carbonato di sodio e potassio; prima pesare il carbonato di potassio e il carbonato di sodio rispettivamente in peso, quindi mescolarli uniformemente per ottenere il materiale filmogeno; il carbonato di sodio e potassio è uguale peso di carbonato di potassio e carbonato di sodio vengono mescolati;
Fase 3, il rapporto di miscelazione del materiale di riempimento e del materiale filmogeno in peso è 2,5:7,5, 3,8:6,2 o 4,8:5,2, e la miscela viene miscelata e dispersa uniformemente per ottenere una miscela;
Nella fase 4, la miscela viene macinata in un mulino a sfere per 6-8 ore, e il prodotto finito viene ottenuto facendolo passare attraverso un setaccio con maglie di 1-5 μm.
3. Preparazione di ossido di cerio ultrafine: Utilizzando carbonato di cerio idrato come precursore, è stato preparato ossido di cerio ultrafine con una dimensione media delle particelle inferiore a 3 μm mediante macinazione a sfere diretta e calcinazione. I prodotti ottenuti presentano tutti una struttura cubica tipo fluorite. All'aumentare della temperatura di calcinazione, la dimensione delle particelle dei prodotti diminuisce, la distribuzione granulometrica si restringe e la cristallinità aumenta. Tuttavia, la capacità di lucidatura di tre diversi tipi di vetro ha mostrato un valore massimo tra 900℃ e 1000℃. Pertanto, si ritiene che la velocità di rimozione delle sostanze superficiali del vetro durante il processo di lucidatura sia fortemente influenzata dalla dimensione delle particelle, dalla cristallinità e dall'attività superficiale della polvere lucidante.