ความเป็นมาและสถานการณ์ทั่วไป
ธาตุหายากเป็นแผ่นพื้นของ IIIB scandium, yttrium และ lanthanum ในตารางธาตุ มีองค์ประกอบ l7 ธาตุหายากมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และสาขาอื่นๆ ความบริสุทธิ์ของสารประกอบแรร์เอิร์ธเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติพิเศษของวัสดุโดยตรง ความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกันของวัสดุหายากสามารถผลิตวัสดุเซรามิก วัสดุเรืองแสง และวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่มีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสกัดธาตุหายาก สารประกอบของธาตุหายากที่สะอาดนำเสนอโอกาสทางการตลาดที่ดี และการเตรียมวัสดุธาตุหายากที่มีประสิทธิภาพสูงทำให้เกิดความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับสารประกอบธาตุหายากที่สะอาด สารประกอบซีเรียมมีการใช้งานที่หลากหลาย และผลในการใช้งานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความบริสุทธิ์ คุณสมบัติทางกายภาพ และปริมาณสิ่งเจือปน ในการกระจายธาตุหายาก ซีเรียมคิดเป็นประมาณ 50% ของทรัพยากรธาตุหายากเบา ด้วยการใช้ซีเรียมที่มีความบริสุทธิ์สูงเพิ่มมากขึ้น ความต้องการดัชนีปริมาณธาตุที่ไม่ใช่ธาตุหายากสำหรับสารประกอบซีเรียมจึงสูงขึ้นเรื่อยๆซีเรียมออกไซด์คือเซริกออกไซด์ หมายเลข CAS คือ 1306-38-3 สูตรโมเลกุลคือ CeO2 น้ำหนักโมเลกุล: 172.11; ซีเรียมออกไซด์เป็นออกไซด์ที่เสถียรที่สุดของซีเรียมธาตุหายาก เป็นของแข็งสีเหลืองอ่อนที่อุณหภูมิห้อง และจะเข้มขึ้นเมื่อถูกความร้อน ซีเรียมออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุเรืองแสง ตัวเร่งปฏิกิริยา ผงขัดเงา ป้องกันรังสียูวี และด้านอื่น ๆ เนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สิ่งนี้ได้กระตุ้นความสนใจของนักวิจัยจำนวนมาก การเตรียมและประสิทธิภาพของซีเรียมออกไซด์กลายเป็นประเด็นสำคัญในการวิจัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
กระบวนการผลิต
วิธีที่ 1: คนที่อุณหภูมิห้อง เติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ 5.0mol/L ลงในสารละลายซีเรียมซัลเฟต 0.1mol/L ปรับค่า pH ให้มากกว่า 10 และเกิดปฏิกิริยาการตกตะกอน ตะกอนถูกสูบ ล้างหลายครั้งด้วยน้ำปราศจากไอออน จากนั้นทำให้แห้งในเตาอบที่อุณหภูมิ 90°C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง หลังจากการบดและกรอง (ขนาดอนุภาคน้อยกว่า 0.1 มม.) จะได้ซีเรียมออกไซด์และวางไว้ในที่แห้งเพื่อจัดเก็บแบบปิดสนิท วิธีที่ 2: นำซีเรียมคลอไรด์หรือซีเรียมไนเตรตเป็นวัตถุดิบ ปรับค่า pH เป็น 2 ด้วยน้ำแอมโมเนีย เติมออกซาเลตเพื่อตกตะกอนซีเรียมออกซาเลต หลังจากการทำความร้อน การบ่ม การแยกและการซัก การทำให้แห้งที่ 110°C จากนั้นเผาเป็นซีเรียมออกไซด์ที่ 900 ~ 1,000 ℃ ซีเรียมออกไซด์สามารถรับได้โดยการให้ความร้อนส่วนผสมของซีเรียมออกไซด์และผงคาร์บอนที่อุณหภูมิ 1250°C ในบรรยากาศของคาร์บอนมอนอกไซด์
แอปพลิเคชัน
ซีเรียมออกไซด์ใช้สำหรับสารเติมแต่งในอุตสาหกรรมแก้ว วัสดุบดกระจกแผ่น และได้ขยายไปยังแก้วบดแก้ว เลนส์สายตา kinescope การฟอกสี การชี้แจง แก้วรังสีอัลตราไวโอเลตและการดูดซับลวดอิเล็กทรอนิกส์ และอื่น ๆ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารป้องกันแสงสะท้อนสำหรับเลนส์แว่นตา และใช้ซีเรียมเพื่อทำให้ซีเรียมไทเทเนียมเป็นสีเหลืองเพื่อทำให้แก้วเป็นสีเหลืองอ่อน ด้านหน้าออกซิเดชันของธาตุหายากมีอิทธิพลบางอย่างต่อการตกผลึกและคุณสมบัติของแก้วเซรามิกในระบบ CaO-MgO-AI2O3-SiO2 ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มส่วนหน้าออกซิเดชันที่เหมาะสมมีประโยชน์ในการปรับปรุงผลการชี้แจงของของเหลวแก้ว กำจัดฟองอากาศ ทำให้โครงสร้างแก้วมีขนาดกะทัดรัด และปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและความต้านทานด่างของวัสดุ ปริมาณการเติมซีเรียมออกไซด์ที่เหมาะสมที่สุดคือ 1.5 เมื่อใช้เคลือบเซรามิกและอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เป็นสารแทรกซึมเซรามิกเพียโซอิเล็กทริก นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีฤทธิ์สูง ฝาครอบหลอดไส้หลอดแก๊ส หน้าจอฟลูออเรสเซนต์เอ็กซ์เรย์ (ส่วนใหญ่ใช้ในสารขัดเงาเลนส์) ผงขัดซีเรียมของโลกที่หายากถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกล้อง เลนส์กล้อง หลอดภาพโทรทัศน์ เลนส์ และอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในอุตสาหกรรมแก้วได้อีกด้วย สามารถใช้ซีเรียมออกไซด์และไททาเนียมไดออกไซด์ร่วมกันเพื่อทำให้แก้วเป็นสีเหลือง ซีเรียมออกไซด์สำหรับการลดสีของแก้วมีข้อดีคือมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง ราคาต่ำ และไม่ดูดซับแสงที่มองเห็นได้ นอกจากนี้ ซีเรียมออกไซด์ยังถูกเติมลงในกระจกที่ใช้ในอาคารและรถยนต์เพื่อลดการส่งผ่านของแสงอัลตราไวโอเลต สำหรับการผลิตวัสดุเรืองแสงของธาตุหายากนั้น ซีเรียมออกไซด์จะถูกเติมเป็นตัวกระตุ้นในสารเรืองแสงสามสีของธาตุหายากที่ใช้ในวัสดุเรืองแสงของหลอดประหยัดไฟและสารเรืองแสงที่ใช้ในตัวชี้วัดและเครื่องตรวจจับรังสี ซีเรียมออกไซด์ยังเป็นวัตถุดิบในการเตรียมซีเรียมโลหะ นอกจากนี้ ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เม็ดสีคุณภาพสูง และสารไวต่อแสงของแก้ว เครื่องฟอกอากาศในรถยนต์ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการทำให้ไอเสียรถยนต์บริสุทธิ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวพาเซรามิกรังผึ้ง (หรือโลหะ) และสารเคลือบกระตุ้นพื้นผิว สารเคลือบกัมมันต์ประกอบด้วยพื้นที่ขนาดใหญ่ของแกมมาไตรออกไซด์ ปริมาณออกไซด์ที่เหมาะสมที่ทำให้พื้นที่ผิวคงตัว และโลหะที่มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยากระจายตัวภายในสารเคลือบ เพื่อลดปริมาณ Pt, Rh ที่มีราคาแพง เพิ่มปริมาณของ Pd ค่อนข้างถูก ลดต้นทุนของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยไม่ลดตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์ภายใต้สมมติฐานของประสิทธิภาพต่างๆ Pt ที่ใช้กันทั่วไป ป.ล. การเปิดใช้งานการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา Rh ternary ซึ่งโดยปกติจะเป็นวิธีการแช่โดยรวมเพื่อเพิ่มซีเรียมออกไซด์และแลนทานัมออกไซด์ในปริมาณหนึ่ง ถือเป็นผลการเร่งปฏิกิริยาของธาตุหายากที่ดีเยี่ยม ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบไปด้วยโลหะมีค่า แลนทานัมออกไซด์และซีเรียมออกไซด์ถูกใช้เป็นตัวช่วยเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ ¦ A-Alumina รองรับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีตระกูล จากการวิจัย กลไกการเร่งปฏิกิริยาของซีเรียมออกไซด์และแลนทานัมออกไซด์ส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของสารเคลือบที่ใช้งานอยู่ ปรับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงและการเร่งปฏิกิริยาโดยอัตโนมัติ และปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลของตัวพา