背景と概況
希土類元素周期表では、IIIB族のスカンジウム、イットリウム、ランタンが基底元素です。 17個の元素があります。 希土類は独自の物理的および化学的性質を持ち、産業、農業、その他の分野で広く使用されています。 希土類化合物の純度は、材料の特殊な性質を直接決定します。 希土類材料の純度が異なると、性能要件が異なるセラミック材料、蛍光材料、電子材料を製造できます。 現在、希土類抽出技術の発展に伴い、高純度希土類化合物は良好な市場見通しを示しており、高性能希土類材料の製造は、高純度希土類化合物に対するより高い要求を課しています。 セリウム化合物は幅広い用途があり、ほとんどの用途におけるその効果は、純度、物理的性質、および不純物含有量に関連しています。 希土類元素の分布では、セリウムは軽希土類資源の約50%を占めています。 高純度セリウムの使用が増加するにつれて、セリウム化合物の非希土類含有量指数に対する要求はますます高くなっています。酸化セリウム酸化セリウムは、CAS番号1306-38-3、分子式CeO2、分子量172.11の、希土類元素セリウムの最も安定な酸化物です。室温では淡黄色の固体で、加熱すると色が濃くなります。酸化セリウムは、その優れた性能から、発光材料、触媒、研磨粉、紫外線遮蔽材など、さまざまな分野で広く使用されています。近年、多くの研究者の関心を集めており、酸化セリウムの製造方法と性能は、近年の研究のホットスポットとなっています。
製造工程
方法 1: 室温で撹拌し、0.1 mol/L の硫酸セリウム溶液に 5.0 mol/L の水酸化ナトリウム溶液を加え、pH 値を 10 以上になるように調整し、沈殿反応を起こさせる。沈殿物をポンプで汲み出し、脱イオン水で数回洗浄した後、90 ℃のオーブンで 24 時間乾燥させる。粉砕および濾過 (粒径が 0.1 mm 未満) した後、酸化セリウムが得られ、乾燥した場所に密閉して保管する。方法 2: 塩化セリウムまたは硝酸セリウムを原料とし、アンモニア水で pH 値を 2 に調整し、シュウ酸塩を加えてシュウ酸セリウムを沈殿させ、加熱、硬化、分離および洗浄した後、110 ℃で乾燥させ、900 ～ 1000 ℃で焼成して酸化セリウムを得る。酸化セリウムは、酸化セリウムと炭素粉末の混合物を一酸化炭素雰囲気中で1250℃に加熱することによって得られる。
アプリケーション
酸化セリウムは、ガラス産業の添加剤、板ガラス研磨材として使用され、ガラス研磨ガラス、光学レンズ、キネスコープ、漂白、透明化、紫外線および電子ワイヤーの吸収ガラスなどにまで応用範囲が広がっています。また、眼鏡レンズの反射防止剤としても使用され、セリウムはチタン酸セリウム黄色を作るために使用され、ガラスを淡黄色にします。希土類酸化フロントは、CaO-MgO-Al2O3-SiO2 系ガラスセラミックスの結晶化と特性に一定の影響を与えます。研究結果によると、適切な酸化フロントの添加は、ガラス液の透明化効果の向上、気泡の除去、ガラス構造の緻密化、材料の機械的特性と耐アルカリ性の向上に有益です。セラミック釉薬および電子産業で圧電セラミック浸透剤として使用される場合、酸化セリウムの最適な添加量は 1.5 です。また、高活性触媒、ガスランプの白熱カバー、X線蛍光スクリーン（主にレンズ研磨剤として使用）の製造にも使用されます。希土類セリウム研磨粉末は、カメラ、カメラレンズ、テレビのブラウン管、レンズなどに広く使用されています。ガラス産業でも使用できます。酸化セリウムと二酸化チタンを一緒に使用してガラスを黄色にすることができます。ガラスの脱色用酸化セリウムは、高温での安定した性能、低価格、可視光の吸収がないという利点があります。さらに、酸化セリウムは、紫外線の透過率を低減するために、建物や自動車に使用されるガラスに添加されます。希土類発光材料の製造では、省エネランプの発光材料に使用される希土類三色蛍光体や、指示灯や放射線検出器に使用される蛍光体の活性剤として酸化セリウムが添加されます。酸化セリウムは、金属セリウムの製造原料でもあります。さらに、半導体材料、高級顔料、感光ガラス増感剤、自動車排気ガス浄化装置に広く使用されています。自動車排気ガス浄化用触媒は、主にハニカムセラミック（または金属）担体と表面活性化コーティングで構成されています。活性化コーティングは、大面積のγ-三酸化物、表面積を安定化する適切な量の酸化物、およびコーティング内に分散した触媒活性を有する金属で構成されています。高価なPt、Rhの使用量を減らし、比較的安価なPdの使用量を増やすことで、さまざまな性能を前提として自動車排気ガス浄化触媒のコストを下げずに、一般的にPt、Pd、Rh三元触媒コーティングの活性化が使用され、通常は全浸漬法で一定量の酸化セリウムと酸化ランタンを添加し、優れた希土類触媒効果を持つ貴金属三元触媒を構成します。酸化ランタンと酸化セリウムは、A-アルミナ担持貴金属触媒の性能を向上させるための補助剤として使用されました。研究によると、酸化セリウムと酸化ランタンの触媒メカニズムは、主に活性コーティングの触媒活性を向上させ、空燃比と触媒作用を自動的に調整し、担体の熱安定性と機械的強度を向上させることである。