Nos últimos anos, a aplicação de reagentes de lantanídeos em síntese orgânica tem se desenvolvido a passos largos. Entre eles, muitos reagentes de lantanídeos demonstraram catálise seletiva significativa na reação de formação de ligações carbono-carbono; ao mesmo tempo, muitos outros apresentaram excelentes características em reações de oxidação e redução orgânicas, convertendo grupos funcionais. O uso de terras raras na agricultura é uma conquista da pesquisa científica com características chinesas, obtida por cientistas e tecnólogos chineses após anos de árduo trabalho, e tem sido vigorosamente promovido como uma importante medida para aumentar a produção agrícola na China. O carbonato de terras raras é facilmente solúvel em ácido, formando os sais correspondentes e dióxido de carbono, podendo ser convenientemente utilizado na síntese de diversos sais e complexos de terras raras sem introduzir impurezas aniônicas. Por exemplo, pode reagir com ácidos fortes como ácido nítrico, ácido clorídrico, ácido perclórico e ácido sulfúrico para formar sais solúveis em água. Reage com ácido fosfórico e ácido fluorídrico para se converter em fosfatos e fluoretos de terras raras insolúveis. Reagem com muitos ácidos orgânicos para formar os compostos orgânicos de terras raras correspondentes. Estes podem ser cátions ou ânions complexos solúveis, ou compostos neutros menos solúveis podem precipitar, dependendo do valor da solução. Por outro lado, o carbonato de terras raras pode ser decomposto em óxidos correspondentes por calcinação, os quais podem ser usados diretamente na preparação de muitos novos materiais de terras raras. Atualmente, a produção anual de carbonato de terras raras na China é superior a 10.000 toneladas, representando mais de um quarto de todas as commodities de terras raras, o que indica que a produção e aplicação industrial de carbonato de terras raras desempenham um papel muito importante no desenvolvimento da indústria de terras raras.
O carbonato de cério é um composto inorgânico com fórmula química C₃Ce₂O₉, massa molecular de 460, logP de -7,40530, PSA de 198,80000, ponto de ebulição de 333,6 °C a 760 mmHg e ponto de fulgor de 169,8 °C. Na produção industrial de terras raras, o carbonato de cério é uma matéria-prima intermediária para a preparação de diversos produtos de cério, como vários sais de cério e óxido de cério. Possui uma ampla gama de aplicações e é um importante produto de terras raras leves. O cristal de carbonato de cério hidratado apresenta uma estrutura do tipo lantanita, e sua imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostra que a forma básica do cristal é lamelar, com as lamelas unidas por interações fracas formando uma estrutura semelhante a pétalas. Essa estrutura é frouxa, o que facilita sua clivagem em pequenos fragmentos sob a ação de força mecânica. O carbonato de cério produzido convencionalmente na indústria atualmente possui apenas 42-46% do total de terras raras após a secagem, o que limita a eficiência da produção de carbonato de cério.
Um método de carbonato de cério com baixo consumo de água e qualidade estável dispensa a secagem prévia, podendo atingir um teor total de terras raras de 72% a 74%. O processo de preparação é simples e consiste em uma única etapa. O esquema técnico adotado é o seguinte: utiliza-se um método de etapa única para preparar carbonato de cério com alto teor de terras raras, ou seja, a solução de alimentação de cério com concentração mássica de CeO₂ de 90 a 95 °C é aquecida a 95 °C a 105 °C, e bicarbonato de amônio é adicionado sob agitação constante para precipitar o carbonato de cério. A quantidade de bicarbonato de amônio é ajustada para que o pH da solução de alimentação atinja um valor entre 6,3 e 6,5, e a taxa de adição é adequada para evitar o transbordamento da cuba. A solução de alimentação de cério é composta por pelo menos uma das seguintes substâncias: solução aquosa de cloreto de cério, solução aquosa de sulfato de cério ou solução aquosa de nitrato de cério. A equipe de P&D da UrbanMines Tech. Co., Ltd. adotou um novo método de síntese adicionando bicarbonato de amônio sólido ou solução aquosa de bicarbonato de amônio.
O carbonato de cério pode ser usado para preparar óxido de cério, dióxido de cério e outros nanomateriais. As aplicações e exemplos são os seguintes:
1. Um vidro violeta antirreflexo que absorve fortemente os raios ultravioleta e a parte amarela da luz visível. Com base na composição do vidro float comum de sílica-soda-cálcica, inclui as seguintes matérias-primas em porcentagens de peso: sílica 72~82%, óxido de sódio 6~15%, óxido de cálcio 4~13%, óxido de magnésio 2~8%, alumina 0~3%, óxido de ferro 0,05~0,3%, carbonato de cério 0,1~3%, carbonato de neodímio 0,4~1,2%, dióxido de manganês 0,5~3%. O vidro de 4 mm de espessura tem transmitância de luz visível superior a 80%, transmitância ultravioleta inferior a 15% e transmitância em comprimentos de onda de 568-590 nm inferior a 15%.
2. Uma tinta endotérmica de economia de energia, caracterizada por ser formada pela mistura de um material de enchimento e um material formador de película, sendo o material de enchimento formado pela mistura das seguintes matérias-primas em partes por peso: 20 a 35 partes de dióxido de silício e 8 a 20 partes de óxido de alumínio, 4 a 10 partes de óxido de titânio, 4 a 10 partes de zircônia, 1 a 5 partes de óxido de zinco, 1 a 5 partes de óxido de magnésio, 0,8 a 5 partes de carbeto de silício, 0,02 a 0,5 partes de óxido de ítrio e 0,01 a 1,5 partes de óxido de cromo, 0,01 a 1,5 partes de caulim, 0,01 a 1,5 partes de materiais de terras raras, 0,8 a 5 partes de negro de fumo, sendo o tamanho das partículas de cada matéria-prima de 1 a 5 μm; em que os materiais de terras raras incluem 0,01 a 1,5 partes de carbonato de lantânio, 0,01 a 1,5 partes de carbonato de cério, 1,5 partes de carbonato de praseodímio, 0,01 a 1,5 partes de carbonato de neodímio e 0,01 a 1,5 partes de nitrato de promécio; o material formador de filme é carbonato de potássio e sódio; o carbonato de potássio e sódio é misturado com o mesmo peso de carbonato de potássio e carbonato de sódio. A proporção de mistura em peso do material de enchimento e do material formador de filme é de 2,5:7,5, 3,8:6,2 ou 4,8:5,2. Além disso, um tipo de método de preparação de tinta endotérmica de economia de energia é caracterizado por compreender as seguintes etapas:
Etapa 1: Preparação do material de enchimento. Primeiramente, pese de 20 a 35 partes de sílica, de 8 a 20 partes de alumina, de 4 a 10 partes de óxido de titânio, de 4 a 10 partes de zircônia e de 1 a 5 partes de óxido de zinco, em peso. Adicione também de 1 a 5 partes de óxido de magnésio, de 0,8 a 5 partes de carbeto de silício, de 0,02 a 0,5 partes de óxido de ítrio, de 0,01 a 1,5 partes de trióxido de cromo, de 0,01 a 1,5 partes de caulim, de 0,01 a 1,5 partes de materiais de terras raras e de 0,8 a 5 partes de negro de fumo. Em seguida, misture uniformemente em um misturador para obter o material de enchimento. em que o material de terras raras inclui 0,01-1,5 partes de carbonato de lantânio, 0,01-1,5 partes de carbonato de cério, 0,01-1,5 partes de carbonato de praseodímio, 0,01-1,5 partes de carbonato de neodímio e 0,01～1,5 partes de nitrato de promécio;
Etapa 2: preparação do material formador de filme. O material formador de filme é o carbonato de sódio e potássio. Primeiro, pese o carbonato de potássio e o carbonato de sódio separadamente e, em seguida, misture-os homogeneamente para obter o material formador de filme. Misture quantidades iguais de carbonato de potássio e carbonato de sódio.
Na etapa 3, a proporção de mistura do material de enchimento e do material do filme em peso é de 2,5:7,5, 3,8:6,2 ou 4,8:5,2, e a mistura é homogeneizada e dispersa uniformemente para obter uma mistura homogênea;
Na etapa 4, a mistura é moída em moinho de bolas por 6 a 8 horas e, em seguida, o produto final é obtido passando por uma peneira com malha de 1 a 5 μm.
3. Preparação de óxido de cério ultrafino: Utilizando carbonato de cério hidratado como precursor, óxido de cério ultrafino com tamanho médio de partícula inferior a 3 μm foi preparado por moagem direta em moinho de bolas e calcinação. Os produtos obtidos apresentam estrutura cúbica tipo fluorita. Com o aumento da temperatura de calcinação, o tamanho das partículas diminui, a distribuição granulométrica torna-se mais estreita e a cristalinidade aumenta. No entanto, a capacidade de polimento de três vidros diferentes apresentou valor máximo entre 900 °C e 1000 °C. Portanto, acredita-se que a taxa de remoção de substâncias da superfície do vidro durante o processo de polimento seja fortemente influenciada pelo tamanho das partículas, cristalinidade e atividade superficial do pó de polimento.