Contesto e situazione generale
Elementi delle terre raresono la tavola dello scandio, dell'ittrio e del lantanio IIIB nella tavola periodica. Ci sono 17 elementi. Le terre rare hanno proprietà fisiche e chimiche uniche e sono state ampiamente utilizzate nell'industria, nell'agricoltura e in altri campi. La purezza dei composti delle terre rare determina direttamente le proprietà speciali dei materiali. La diversa purezza dei materiali delle terre rare può produrre materiali ceramici, materiali fluorescenti e materiali elettronici con requisiti prestazionali diversi. Allo stato attuale, con lo sviluppo della tecnologia di estrazione delle terre rare, i composti puliti delle terre rare presentano una buona prospettiva di mercato e la preparazione di materiali delle terre rare ad alte prestazioni propone requisiti più elevati per i composti puliti delle terre rare. Il composto di cerio ha un'ampia gamma di usi e il suo effetto nella maggior parte delle applicazioni è legato alla sua purezza, alle proprietà fisiche e al contenuto di impurità. Nella distribuzione degli elementi delle terre rare, il cerio rappresenta circa il 50% delle risorse di terre rare leggere. Con la crescente applicazione di cerio ad elevata purezza, il requisito di un indice di contenuto di terre non rare per i composti di cerio è sempre più elevato.Ossido di cerioè ossido di cerico, il numero CAS è 1306-38-3, la formula molecolare è CeO2, peso molecolare: 172,11; L'ossido di cerio è l'ossido più stabile del cerio, elemento delle terre rare. È un solido giallo pallido a temperatura ambiente e diventa più scuro quando riscaldato. L'ossido di cerio è ampiamente utilizzato in materiali luminescenti, catalizzatori, polvere lucidante, schermatura UV e altri aspetti grazie alle sue eccellenti prestazioni. Negli ultimi anni ha suscitato l’interesse di molti ricercatori. La preparazione e le prestazioni dell'ossido di cerio sono diventate un punto caldo della ricerca negli ultimi anni.
Processo di produzione
Metodo 1: agitare a temperatura ambiente, aggiungere una soluzione di idrossido di sodio di 5,0 mol/L a una soluzione di solfato di cerio di 0,1 mol/L, regolare il valore del pH su un valore superiore a 10 e avviene la reazione di precipitazione. Il sedimento è stato pompato, lavato più volte con acqua deionizzata e quindi essiccato in un forno a 90°C per 24 ore. Dopo la macinazione e il filtraggio (dimensione delle particelle inferiore a 0,1 mm), si ottiene l'ossido di cerio che viene posto in un luogo asciutto per la conservazione sigillata. Metodo 2: prendere cloruro di cerio o nitrato di cerio come materie prime, regolare il valore del pH su 2 con acqua ammoniacale, aggiungere ossalato per far precipitare l'ossalato di cerio, dopo riscaldamento, polimerizzazione, separazione e lavaggio, essiccazione a 110 ℃, quindi combustione in ossido di cerio a 900 ~ 1000 ℃. L'ossido di cerio può essere ottenuto riscaldando la miscela di ossido di cerio e polvere di carbonio a 1250 ℃ in un'atmosfera di monossido di carbonio.
Applicazione
L'ossido di cerio viene utilizzato per gli additivi dell'industria del vetro, materiali per la macinazione del vetro piano ed è stato esteso alla macinazione del vetro, alle lenti ottiche, al cinescopio, allo sbiancamento, alla chiarificazione, al vetro delle radiazioni ultraviolette e all'assorbimento di cavi elettronici e così via. Viene anche utilizzato come antiriflesso per le lenti degli occhiali e il cerio viene utilizzato per rendere giallo il cerio e il titanio per rendere il vetro giallo chiaro. Il fronte di ossidazione delle terre rare ha una certa influenza sulla cristallizzazione e sulle proprietà delle vetroceramiche nel sistema CaO-MgO-AI2O3-SiO2. I risultati della ricerca mostrano che l'aggiunta di un fronte di ossidazione appropriato è vantaggiosa per migliorare l'effetto di chiarificazione del liquido di vetro, eliminare le bolle, rendere compatta la struttura del vetro e migliorare le proprietà meccaniche e la resistenza agli alcali dei materiali. La quantità di aggiunta ottimale di ossido di cerio è 1,5, quando viene utilizzato nello smalto ceramico e nell'industria elettronica come penetrante ceramico piezoelettrico. Viene utilizzato anche nella produzione di catalizzatori ad alta attività, coperture per lampade a gas, schermi fluorescenti a raggi X (utilizzati principalmente nell'agente lucidante per lenti). La polvere lucidante al cerio di terre rare è ampiamente utilizzata nelle fotocamere, negli obiettivi delle fotocamere, nel tubo catodico della TELEVISIONE, negli obiettivi e così via. Può essere utilizzato anche nell'industria del vetro. L'ossido di cerio e il biossido di titanio possono essere usati insieme per rendere il vetro giallo. L'ossido di cerio per la decolorazione del vetro presenta i vantaggi di prestazioni stabili ad alta temperatura, prezzo basso e nessun assorbimento della luce visibile. Inoltre, l'ossido di cerio viene aggiunto al vetro utilizzato negli edifici e nelle automobili per ridurre la trasmittanza della luce ultravioletta. Per la produzione di materiali luminescenti delle terre rare, l'ossido di cerio viene aggiunto come attivatore nei fosfori tricolore delle terre rare utilizzati nei materiali luminescenti delle lampade a risparmio energetico e nei fosfori utilizzati negli indicatori e nei rilevatori di radiazioni. L'ossido di cerio è anche una materia prima per la preparazione del cerio metallico. Inoltre, nei materiali semiconduttori, nei pigmenti di alta qualità e nel sensibilizzatore del vetro fotosensibile, è stato ampiamente utilizzato il purificatore di scarico automobilistico. Il catalizzatore per la purificazione dei gas di scarico delle automobili è composto principalmente da un supporto in ceramica (o metallo) a nido d'ape e da un rivestimento attivato in superficie. Il rivestimento attivato è costituito da un'ampia area di triossido gamma, una quantità adeguata di ossidi che stabilizzano l'area superficiale e un metallo con attività catalitica disperso all'interno del rivestimento. Al fine di ridurre il costoso dosaggio di Pt e Rh, aumentare il dosaggio di Pd è relativamente economico, ridurre il costo del catalizzatore senza ridurre i catalizzatori per la purificazione degli scarichi automobilistici con la premessa di varie prestazioni, Pt comunemente usato. Pd. L'attivazione del rivestimento del catalizzatore ternario Rh, solitamente un metodo di immersione totale per aggiungere una certa quantità di ossido di cerio e ossido di lantanio, costituisce un eccellente effetto catalitico delle terre rare. Catalizzatore ternario in metallo prezioso. L'ossido di lantanio e l'ossido di cerio sono stati utilizzati come ausiliari per migliorare le prestazioni dei catalizzatori di metalli nobili supportati da allumina A. Secondo la ricerca, il meccanismo catalitico dell'ossido di cerio e dell'ossido di lantanio è principalmente quello di migliorare l'attività catalitica del rivestimento attivo, regolare automaticamente il rapporto aria-carburante e la catalisi e migliorare la stabilità termica e la resistenza meccanica del vettore.