Позадина и општа ситуација
Ретки земни елементису подна плоча IIIB скандијума, итријума и лантана у периодном систему. Постоји 17 елемената. Ретке земље имају јединствена физичка и хемијска својства и широко се користе у индустрији, пољопривреди и другим областима. Чистоћа једињења ретких земаља директно одређује посебна својства материјала. Различита чистоћа материјала ретких земаља може произвести керамичке материјале, флуоресцентне материјале и електронске материјале са различитим захтевима за перформансе. Тренутно, са развојем технологије екстракције ретких земаља, чиста једињења ретких земаља представљају добар тржишни изглед, а припрема високо ефикасних материјала ретких земаља поставља веће захтеве за чиста једињења ретких земаља. Једињење церијума има широк спектар примене, а његов ефекат у већини примена је повезан са његовом чистоћом, физичким својствима и садржајем нечистоћа. У дистрибуцији елемената ретких земаља, церијум чини око 50% ресурса лаких ретких земаља. Са све већом применом церија високе чистоће, захтев за индексом садржаја неретких земаља за једињења церијума је све већи и већи.Церијум оксидје церијев оксид, CAS број је 1306-38-3, молекулска формула је CeO2, молекулска тежина: 172,11; Церијум оксид је најстабилнији оксид реткоземног елемента церијума. На собној температури је бледожута чврста супстанца, а загревањем постаје тамније. Церијум оксид се широко користи у луминесцентним материјалима, катализаторима, праху за полирање, УВ заштити и другим аспектима због својих одличних перформанси. Последњих година је изазвао интересовање многих истраживача. Припрема и перформансе церијум оксида постали су жариште истраживања последњих година.
Производни процес
Метод 1: Мешати на собној температури, додати раствор натријум хидроксида од 5,0 мол/л у раствор церијум сулфата од 0,1 мол/л, подесити pH вредност да буде већа од 10, и одвија се реакција таложења. Талог је пумпан, испран неколико пута дејонизованом водом, а затим сушен у пећи на 90℃ током 24 сата. Након млевења и филтрирања (величина честица мања од 0,1 мм), добија се церијум оксид и ставља се на суво место ради затвореног складиштења. Метод 2: Узимање церијум хлорида или церијум нитрата као сировине, подешавање pH вредности на 2 амонијачном водом, додавање оксалата да би се исталожио церијум оксалат, након загревања, сушења, одвајања и прања, сушење на 110℃, а затим спаљивање до церијум оксида на 900 ~ 1000℃. Церијум оксид се може добити загревањем смеше церијум оксида и угљеничног праха на 1250℃ у атмосфери угљен-моноксида.
Примена
Церијум оксид се користи као адитиви у стакларској индустрији, материјали за млевење плочастог стакла, а проширен је и на млевење стакла, оптичка сочива, кинескопе, избељивање, бистрење, ултраљубичасто зрачење стакла и апсорпцију електронских жица итд. Такође се користи као антирефлекс за наочаре, а церијум се користи да би церијум-титанијум био жут, да би стакло постало светло жуто. Оксидациони фронт ретких земаља има одређени утицај на кристализацију и својства стаклокерамике у систему CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Резултати истраживања показују да је додавање одговарајућег оксидационог фронта корисно за побољшање ефекта бистрења стаклене течности, елиминисање мехурића, згушњавање структуре стакла и побољшање механичких својстава и отпорности материјала на алкалије. Оптимална количина додатог церијум оксида је 1,5, када се користи у керамичкој глазури и електронској индустрији као пиезоелектрични керамички пенетрант. Такође се користи у производњи катализатора високе активности, поклопаца за сијалице са жарном нити, флуоресцентних екрана за рендгенске зраке (углавном се користи као средство за полирање сочива). Прашак за полирање ретких земних елемената церијума се широко користи у камерама, објективима камера, телевизијским цевима за слике, сочивима итд. Такође се може користити у индустрији стакла. Церијум оксид и титанијум диоксид могу се користити заједно да би стакло постало жуто. Церијум оксид за деколоризацију стакла има предности стабилних перформанси на високој температури, ниске цене и без апсорпције видљиве светлости. Поред тога, церијум оксид се додаје стаклу које се користи у зградама и аутомобилима како би се смањила пропустљивост ултраљубичасте светлости. За производњу луминесцентних материјала од ретких земних елемената, церијум оксид се додаје као активатор у тробојним фосфорима од ретких земних елемената који се користе у луминесцентним материјалима енергетски штедљивих лампи и фосфорима који се користе у индикаторима и детекторима зрачења. Церијум оксид је такође сировина за припрему металног церијума. Поред тога, у полупроводничким материјалима, висококвалитетним пигментима и фотосензибилизаторима за стакло, широко се користи пречишћивач издувних гасова аутомобила. Катализатор за пречишћавање издувних гасова аутомобила углавном се састоји од саћастог керамичког (или металног) носача и површински активираног премаза. Активирани премаз се састоји од велике површине гама-триоксида, одговарајуће количине оксида који стабилизују површину и метала са каталитичком активношћу диспергованог унутар премаза. Да би се смањила доза скупих Pt и Rh, повећање дозе Pd је релативно јефтино, смањила би се цена катализатора без смањења трошкова катализатора за пречишћавање издувних гасова аутомобила, под претпоставком различитих перформанси, уобичајено се користи Pt и Pd. Активација Rh тернарног катализаторског премаза, обично методом потпуног урањања додавањем одређене количине церијум оксида и лантан оксида, представља каталитички ефекат ретких земаља са одличним ефектом. Тернарни катализатор од племенитих метала. Лантанов оксид и церијум оксид су коришћени као помоћна средства за побољшање перформанси катализатора од племенитих метала на бази ¦A-алуминијум оксида. Према истраживању, каталитички механизам церијум оксида и лантан оксида је углавном побољшање каталитичке активности активног премаза, аутоматско подешавање односа ваздух-гориво и катализе, као и побољшање термичке стабилности и механичке чврстоће носача.