Context și situație generală
Elemente de pământuri rareSunt elementele care stau la baza scandiului, ytriului și lantanului IIIB în tabelul periodic. Există 17 elemente. Pământurile rare au proprietăți fizice și chimice unice și au fost utilizate pe scară largă în industrie, agricultură și alte domenii. Puritatea compușilor din pământuri rare determină direct proprietățile speciale ale materialelor. Puritatea diferită a materialelor din pământuri rare poate produce materiale ceramice, materiale fluorescente și materiale electronice cu cerințe de performanță diferite. În prezent, odată cu dezvoltarea tehnologiei de extracție a pământurilor rare, compușii curați din pământuri rare prezintă o perspectivă bună pe piață, iar prepararea materialelor de pământuri rare de înaltă performanță impune cerințe mai ridicate pentru compușii curați din pământuri rare. Compusul de ceriu are o gamă largă de utilizări, iar efectul său în majoritatea aplicațiilor este legat de puritatea, proprietățile fizice și conținutul de impurități. În distribuția elementelor de pământuri rare, ceriul reprezintă aproximativ 50% din resursele de pământuri rare ușoare. Odată cu aplicarea tot mai mare a ceriului de înaltă puritate, cerința privind indicele de conținut de pământuri non-rare pentru compușii de ceriu este din ce în ce mai mare.Oxid de ceriueste oxidul ceric, numărul CAS este 1306-38-3, formula moleculară este CeO2, greutatea moleculară: 172,11; Oxidul de ceriu este cel mai stabil oxid al elementului de pământuri rare ceriu. Este un solid galben pal la temperatura camerei și devine mai închis la culoare atunci când este încălzit. Oxidul de ceriu este utilizat pe scară largă în materiale luminescente, catalizatori, pulbere de lustruire, protecție UV și alte aspecte datorită performanței sale excelente. În ultimii ani, a stârnit interesul multor cercetători. Prepararea și performanța oxidului de ceriu au devenit un subiect de cercetare important în ultimii ani.
Procesul de producție
Metoda 1: Se agită la temperatura camerei, se adaugă o soluție de hidroxid de sodiu de 5,0 mol/L la o soluție de sulfat de ceriu de 0,1 mol/L, se ajustează valoarea pH-ului la o valoare mai mare de 10, iar reacția de precipitare are loc. Sedimentul este pompat, spălat de mai multe ori cu apă deionizată și apoi uscat într-un cuptor la 90 ℃ timp de 24 de ore. După măcinare și filtrare (dimensiunea particulelor este mai mică de 0,1 mm), se obține oxid de ceriu și se depozitează într-un loc uscat pentru depozitare ermetică. Metoda 2: Se ia clorură de ceriu sau nitrat de ceriu ca materie primă, se ajustează valoarea pH-ului la 2 cu apă cu amoniac, se adaugă oxalat pentru a precipita oxalatul de ceriu, după încălzire, întărire, separare și spălare, se uscă la 110 ℃, apoi se arde până la oxid de ceriu la 900 ~ 1000 ℃. Oxidul de ceriu poate fi obținut prin încălzirea amestecului de oxid de ceriu și pulbere de carbon la 1250 ℃ într-o atmosferă de monoxid de carbon.
Aplicație
Oxidul de ceriu este utilizat ca aditivi în industria sticlei, materiale de șlefuire a sticlei plate și a fost extins la șlefuirea sticlei, lentile optice, kinescoape, albire, clarificare, sticla de radiații ultraviolete și absorbția firelor electronice și așa mai departe. Este, de asemenea, utilizat ca antireflector pentru lentilele de ochelari, iar ceriul este utilizat pentru a face ceriul-titan galben pentru a face sticla galben deschis. Frontul de oxidare al pământurilor rare are o anumită influență asupra cristalizării și proprietăților ceramicii de sticlă în sistemul CaO-MgO-AI2O3-SiO2. Rezultatele cercetărilor arată că adăugarea unui front de oxidare adecvat este benefică pentru îmbunătățirea efectului de clarificare a lichidului din sticlă, eliminarea bulelor, compactarea structurii sticlei și îmbunătățirea proprietăților mecanice și a rezistenței la alcali a materialelor. Cantitatea optimă de oxid de ceriu adăugată este de 1,5, atunci când este utilizat în glazuri ceramice și industria electronică ca penetrant ceramic piezoelectric. De asemenea, este utilizat la fabricarea catalizatorilor de înaltă activitate, a capacelor incandescente pentru lămpi cu gaz, a ecranelor fluorescente cu raze X (utilizat în principal ca agent de lustruire a lentilelor). Pulberea de lustruit cu ceriu din pământuri rare este utilizată pe scară largă în camere foto, obiective de camere, tuburi de televiziune, lentile și așa mai departe. Poate fi utilizată și în industria sticlei. Oxidul de ceriu și dioxidul de titan pot fi utilizate împreună pentru a îngălbeni sticla. Oxidul de ceriu pentru decolorarea sticlei are avantajele performanței stabile la temperaturi ridicate, prețului scăzut și absenței luminii vizibile. În plus, oxidul de ceriu se adaugă sticlei utilizate în clădiri și mașini pentru a reduce transmitanța luminii ultraviolete. Pentru producerea de materiale luminescente din pământuri rare, oxidul de ceriu se adaugă ca activator în fosforul tricolor din pământuri rare utilizat în materialele luminescente ale lămpilor economice și în fosforul utilizat în indicatoare și detectoare de radiații. Oxidul de ceriu este, de asemenea, o materie primă pentru prepararea ceriului metalic. În plus, purificatorul de gaze de eșapament auto a fost utilizat pe scară largă în materialele semiconductoare, pigmenții de înaltă calitate și sensibilizatorul de sticlă fotosensibilă. Catalizatorul pentru purificarea gazelor de eșapament auto este compus în principal dintr-un suport ceramic (sau metalic) de tip fagure și un strat de acoperire activat la suprafață. Acoperirea activată constă dintr-o suprafață mare de trioxid gama, o cantitate adecvată de oxizi care stabilizează suprafața și un metal cu activitate catalitică dispersat în interiorul acoperirii. Pentru a reduce doza costisitoare de Pt și Rh, creșterea dozei de Pd este relativ ieftină, reducând costul catalizatorului fără a reduce costul catalizatorilor de purificare a gazelor de eșapament auto, sub premisa performanțelor variate, Pt și Pd utilizate în mod obișnuit. Activarea acoperirii ternare cu catalizator Rh, de obicei o metodă de imersie totală pentru a adăuga o anumită cantitate de oxid de ceriu și oxid de lantan, constituie un efect catalitic excelent din pământuri rare. Catalizator ternar din metale prețioase. Oxidul de lantan și oxidul de ceriu au fost utilizați ca auxiliari pentru a îmbunătăți performanța catalizatorilor din metale nobile suportați pe alumină A. Conform cercetărilor, mecanismul catalitic al oxidului de ceriu și al oxidului de lantan este în principal îmbunătățirea activității catalitice a acoperirii active, reglarea automată a raportului aer-combustibil și a catalizatorului și îmbunătățirea stabilității termice și a rezistenței mecanice a purtătorului.