Pozadie a všeobecná situácia
Prvky vzácnych zemínsú podlahovou doskou IIIB skandia, ytria a lantánu v periodickej tabuľke. Existuje 17 prvkov. Vzácne zeminy majú jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti a široko sa používajú v priemysle, poľnohospodárstve a iných oblastiach. Čistota zlúčenín vzácnych zemín priamo určuje špeciálne vlastnosti materiálov. Rôzna čistota materiálov vzácnych zemín môže produkovať keramické materiály, fluorescenčné materiály a elektronické materiály s rôznymi výkonnostnými požiadavkami. V súčasnosti, s rozvojom technológie extrakcie vzácnych zemín, predstavujú čisté zlúčeniny vzácnych zemín dobrý trhový potenciál a príprava vysokovýkonných materiálov vzácnych zemín kladie vyššie požiadavky na čisté zlúčeniny vzácnych zemín. Zlúčenina céru má široké využitie a jej účinok vo väčšine aplikácií súvisí s jej čistotou, fyzikálnymi vlastnosťami a obsahom nečistôt. V distribúcii prvkov vzácnych zemín tvorí cér približne 50 % ľahkých zdrojov vzácnych zemín. S rastúcim používaním vysoko čistého céru sú požiadavky na index obsahu nevzácnych zemín pre zlúčeniny céru stále vyššie.Oxid céruje oxid céru, číslo CAS je 1306-38-3, molekulový vzorec je CeO2, molekulová hmotnosť: 172,11; Oxid céru je najstabilnejší oxid prvku vzácnych zemín céru. Pri izbovej teplote je to svetložltá tuhá látka, ktorá pri zahrievaní stmavne. Oxid céru sa vďaka svojmu vynikajúcemu výkonu široko používa v luminiscenčných materiáloch, katalyzátoroch, leštiacim práškoch, UV tienení a ďalších aspektoch. V posledných rokoch vzbudil záujem mnohých výskumníkov. Príprava a vlastnosti oxidu céru sa v posledných rokoch stali výskumným bodom.
Výrobný proces
Metóda 1: Miešať pri izbovej teplote, pridať roztok hydroxidu sodného s koncentráciou 5,0 mol/l k roztoku síranu céru s koncentráciou 0,1 mol/l, upraviť hodnotu pH na vyššiu ako 10 a prebehne zrážacia reakcia. Sediment sa odčerpá, niekoľkokrát premyje deionizovanou vodou a potom sa suší v peci pri teplote 90 °C počas 24 hodín. Po mletí a filtrácii (veľkosť častíc menšia ako 0,1 mm) sa získa oxid céru, ktorý sa umiestni na suché miesto na uzavreté skladovanie. Metóda 2: Ako surovina sa použije chlorid céru alebo dusičnan céru, hodnota pH sa upraví na 2 pomocou amoniakovej vody, pridá sa oxalát na vyzrážanie oxalátu céru, po zahriatí, vytvrdnutí, oddelení a premytí sa suší pri teplote 110 °C a potom sa vypáli na oxid céru pri teplote 900 až 1000 °C. Oxid céru sa môže získať zahrievaním zmesi oxidu céru a uhlíkového prášku na 1250 °C v atmosfére oxidu uhoľnatého.
Aplikácia
Oxid céru sa používa ako prísada v sklárskom priemysle, ako brúsne materiály na ploché sklo a rozšíril sa aj na brúsenie skla, optické šošovky, kineskopy, bielenie, čírenie, ultrafialové žiarenie skla a absorpciu elektronických drôtov atď. Používa sa aj ako antireflex pre šošovky okuliarov a cér sa používa na dosiahnutie svetložltého sfarbenia céru a titánu, čím sa sklo stáva svetložltým. Oxidačný front vzácnych zemín má určitý vplyv na kryštalizáciu a vlastnosti sklokeramiky v systéme CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Výsledky výskumu ukazujú, že pridanie vhodného oxidačného frontu je prospešné pre zlepšenie číriaceho účinku sklenenej kvapaliny, odstránenie bublín, zhutnenie štruktúry skla a zlepšenie mechanických vlastností a odolnosti materiálov voči zásadám. Optimálne pridávané množstvo oxidu céru je 1,5, keď sa používa v keramickom glazúrovacom a elektronickom priemysle ako piezoelektrický keramický penetračný prostriedok. Používa sa aj pri výrobe vysoko aktívneho katalyzátora, krytu žiaroviek plynových lámp, röntgenovej fluorescenčnej obrazovky (používa sa hlavne ako leštiaci prostriedok na šošovky). Leštiaci prášok na báze céru vzácnych zemín sa široko používa vo fotoaparátoch, objektívoch fotoaparátov, obrazovkách televízorov, šošovkách atď. Môže sa použiť aj v sklárskom priemysle. Oxid céru a oxid titaničitý sa môžu použiť spoločne na zafarbenie skla na žlto. Oxid céru na odfarbenie skla má výhody stabilného výkonu pri vysokej teplote, nízkej ceny a neabsorbuje viditeľné svetlo. Okrem toho sa oxid céru pridáva do skla používaného v budovách a automobiloch na zníženie priepustnosti ultrafialového svetla. Pri výrobe luminiscenčných materiálov vzácnych zemín sa oxid céru pridáva ako aktivátor do trojfarebných fosforov vzácnych zemín používaných v luminiscenčných materiáloch energeticky úsporných žiaroviek a fosforov používaných v indikátoroch a detektoroch žiarenia. Oxid céru je tiež surovinou na prípravu kovového céru. Okrem toho sa v polovodičových materiáloch, ako sú vysoko kvalitné pigmenty a fotosenzibilizátory skla, široko používa čistič výfukových plynov automobilov. Katalyzátor na čistenie výfukových plynov automobilov sa skladá hlavne z voštinového keramického (alebo kovového) nosiča a povrchovo aktivovaného povlaku. Aktivovaný povlak pozostáva z veľkej plochy gama-trioxidu, vhodného množstva oxidov, ktoré stabilizujú povrch, a kovu s katalytickou aktivitou dispergovaného v povlaku. Aby sa znížilo dávkovanie drahých Pt a Rh, zvýšenie dávkovania Pd je relatívne lacné a znižuje sa cena katalyzátora bez zníženia výkonu katalyzátorov na čistenie výfukových plynov automobilov za predpokladu rôzneho výkonu, bežne sa používa Pt a Pd. Aktivácia Rh ternárnym katalyzátorovým povlakom, zvyčajne metódou úplného ponorenia s pridaním určitého množstva oxidu céru a oxidu lantánu, predstavuje vynikajúci katalytický účinok vzácnych zemín. Ternárny katalyzátor na báze drahých kovov. Oxid lantánu a oxid céru sa používajú ako pomocné látky na zlepšenie výkonu katalyzátorov na báze drahých kovov nanesených na báze ¦A-oxidu hlinitého. Podľa výskumu je katalytický mechanizmus oxidu céru a oxidu lantánu hlavne zameraný na zlepšenie katalytickej aktivity aktívneho povlaku, automatické nastavenie pomeru vzduch-palivo a katalýzy a zlepšenie tepelnej stability a mechanickej pevnosti nosiča.