תחמוצת צריום

רקע ומצב כללי

יסודות אדמה נדיריםהם רצפת הסקנדיום, האיטריום והלנתנום של IIIB בטבלה המחזורית. ישנם 17 יסודות. לאדמה נדירה תכונות פיזיקליות וכימיות ייחודיות והיא נמצאת בשימוש נרחב בתעשייה, בחקלאות ובתחומים אחרים. טוהר תרכובות האדמה הנדירה קובע ישירות את התכונות המיוחדות של החומרים. טוהר שונה של חומרי אדמה נדירה יכול לייצר חומרים קרמיים, חומרים פלואורסצנטיים וחומרים אלקטרוניים עם דרישות ביצועים שונות. כיום, עם פיתוח טכנולוגיית מיצוי אדמה נדירה, תרכובות אדמה נדירה נקיות מציגות סיכוי שוק טוב, והכנת חומרי אדמה נדירה בעלי ביצועים גבוהים מציבה דרישות גבוהות יותר לתרכובות אדמה נדירה נקיות. לתרכובת צריום מגוון רחב של שימושים, והשפעתה ברוב היישומים קשורה לטוהר שלה, לתכונות הפיזיקליות ולתכולת הטומאה שלה. בהפצת יסודות אדמה נדירים, צריום מהווה כ-50% ממשאבי אדמה נדירה קלים. עם היישום הגובר של צריום טוהר גבוה, הדרישה למדד תכולת אדמה שאינה נדירה עבור תרכובות צריום עולה ויותר.תחמוצת צריוםהוא תחמוצת צריום, מספר CAS הוא 1306-38-3, נוסחה מולקולרית היא CeO2, משקל מולקולרי: 172.11; תחמוצת צריום היא התחמוצת היציבה ביותר של יסוד האדמה הנדיר צריום. זהו מוצק צהוב חיוור בטמפרטורת החדר והופך כהה יותר בחימום. תחמוצת צריום נמצאת בשימוש נרחב בחומרים זוהרים, זרזים, אבקת ליטוש, מיגון UV והיבטים אחרים בשל ביצועיה המצוינים. בשנים האחרונות היא עוררה את תשומת ליבם של חוקרים רבים. הכנתה וביצועיה של תחמוצת צריום הפכו למוקד מחקר בשנים האחרונות.

תהליך הייצור

שיטה 1: ערבבו בטמפרטורת החדר, הוסיפו תמיסת נתרן הידרוקסיד של 5.0 מול/ליטר לתמיסת צריום סולפט של 0.1 מול/ליטר, כוונו את ערך ה-pH גבוה מ-10, ותגובת המשקע מתרחשת. המשקע נשאב, נשטף מספר פעמים במים מזוקקים, ולאחר מכן יובש בתנור שחומם מראש ל-90 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. לאחר טחינה וסינון (גודל החלקיקים קטן מ-0.1 מ"מ), מתקבלת תחמוצת צריום ומונחת במקום יבש לאחסון אטום. שיטה 2: נטילת צריום כלוריד או צריום חנקתי כחומרי גלם, כוונון ערך ה-pH ל-2 עם מי אמוניה, הוספת אוקסלט כדי להשקיע צריום אוקסלט, לאחר חימום, ריפוי, הפרדה ושטיפה, ייבוש ב-110 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן שריפה לתחמוצת צריום ב-900 ~ 1000 מעלות צלזיוס. ניתן להשיג תחמוצת צריום על ידי חימום תערובת של תחמוצת צריום ואבקת פחמן ב-1250 מעלות צלזיוס באטמוספרה של פחמן חד-חמצני.

                      

בַּקָשָׁה

תחמוצת צריום משמשת כתוספים בתעשיית הזכוכית, חומרי השחזה של זכוכית לוחית, והורחבה גם לטחינת זכוכית, עדשות אופטיות, קינסקופים, הלבנה, הבהרה, זכוכית של קרינה אולטרה סגולה וספיגת חוטים אלקטרוניים וכן הלאה. היא משמשת גם כחומר נגד מחזיר אור לעדשות משקפיים, וצריום משמש להפיכת צריום טיטניום לצהוב כדי להפוך את הזכוכית לצהובה בהירה. לחזית החמצון של אדמה נדירה יש השפעה מסוימת על התגבשות ותכונות של קרמיקת זכוכית במערכת CaO-MgO-AI2O3-SiO2. תוצאות המחקר מראות כי הוספת חזית חמצון מתאימה מועילה לשיפור אפקט ההבהרה של נוזל הזכוכית, סילוק בועות, קומפקטיות של מבנה הזכוכית ושיפור התכונות המכניות ועמידות בפני בסיס של חומרים. כמות התוספת האופטימלית של תחמוצת צריום היא 1.5, כאשר היא משמשת בזיגוג קרמי ובתעשיית האלקטרוניקה כחדירה קרמית פיזואלקטרית. היא משמשת גם בייצור זרזים בעלי פעילות גבוהה, כיסויי ליבון של מנורת גז, מסך פלואורסצנטי של קרני רנטגן (משמשת בעיקר בחומר ליטוש עדשות). אבקת ליטוש של צריום מסוג נדיר נמצאת בשימוש נרחב במצלמות, עדשות מצלמה, שפופרות תמונה לטלוויזיה, עדשות וכן הלאה. ניתן להשתמש בה גם בתעשיית הזכוכית. ניתן להשתמש יחד בתחמוצת צריום וטיטניום דיאוקסיד כדי להפוך זכוכית לצהובה. לתחמוצת צריום להסרת צבע זכוכית יש יתרונות של ביצועים יציבים בטמפרטורה גבוהה, מחיר נמוך וחוסר ספיגה של אור נראה. בנוסף, תחמוצת צריום מוסיפה לזכוכית המשמשת בבניינים ובמכוניות כדי להפחית את העברת האור האולטרה סגול. לייצור חומרים זוהרים של צריום מסוג נדיר, תחמוצת צריום מוסיפה כמפעיל בזרחן תלת-צבעי של צריום מסוג נדיר המשמש בחומרים זוהרים של מנורות חיסכון באנרגיה ובזרחן המשמש במחוונים וגלאי קרינה. תחמוצת צריום היא גם חומר גלם להכנת המתכת צריום. בנוסף, בחומרי מוליכים למחצה, פיגמנטים איכותיים ורגישות זכוכית רגישה לאור, מטהר פליטות רכב נמצא בשימוש נרחב. הזרז לטיהור פליטות רכב מורכב בעיקר מנשא קרמי (או מתכת) חלת דבש וציפוי מופעל על פני השטח. הציפוי המופעל מורכב משטח גדול של גמא-טריאוקסיד, כמות מתאימה של תחמוצות המייצבים את שטח הפנים, ומתכת בעלת פעילות קטליטית המפוזרת בתוך הציפוי. על מנת להפחית את מינון ה-Pt וה-Rh היקר, הגדלת מינון ה-Pd היא יחסית זולה, להפחית את עלות הזרז מבלי להפחית את זרז טיהור פליטות הרכב תחת ההנחה של ביצועים שונים, Pt.Pd נפוץ. הפעלת ציפוי זרז טרנרי Rh, בדרך כלל בשיטת טבילה מלאה להוספת כמות מסוימת של תחמוצת צריום ותחמוצת לנתן, מהווה אפקט קטליטי מעולה של אדמה נדירה. זרז טרנרי של מתכות יקרות. תחמוצת לנתן ותחמוצת צריום שימשו כחומרי עזר לשיפור ביצועי הזרזים של מתכות אצילות הנתמכות על ידי A-אלומינה. על פי המחקר, המנגנון הקטליטי של תחמוצת צריום ותחמוצת לנתן הוא בעיקר לשפר את הפעילות הקטליטית של הציפוי הפעיל, להתאים אוטומטית את יחס האוויר-דלק והקטליזה, ולשפר את היציבות התרמית והחוזק המכני של הנשא.