Перадгісторыя і агульная сітуацыя
Рэдказямельныя элементыз'яўляюцца падлогай IIIB скандыя, ітрыя і лантана ў перыядычнай табліцы. Ёсць 17 элементаў. Рэдказямельныя элементы валодаюць унікальнымі фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі і шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловасці, сельскай гаспадарцы і іншых галінах. Чысціня рэдказямельных злучэнняў непасрэдна вызначае асаблівыя ўласцівасці матэрыялаў. Розная чысціня рэдказямельных матэрыялаў можа вырабляць керамічныя матэрыялы, люмінесцэнтныя матэрыялы і электронныя матэрыялы з рознымі патрабаваннямі да эксплуатацыйных характарыстык. У цяперашні час, з развіццём тэхналогіі здабычы рэдказямельных элементаў, чыстыя рэдказямельныя злучэнні прадстаўляюць добрую рынкавую перспектыву, і падрыхтоўка высокапрадукцыйных рэдказямельных матэрыялаў вылучае больш высокія патрабаванні да чыстых рэдказямельных злучэнняў. Злучэнні цэрыя маюць шырокі спектр прымянення, і іх эфект у большасці выпадкаў звязаны з іх чысцінёй, фізічнымі ўласцівасцямі і ўтрыманнем прымешак. У размеркаванні рэдказямельных элементаў цэрый складае каля 50% лёгкіх рэдказямельных рэсурсаў. З павелічэннем выкарыстання цэрыя высокай чысціні патрабаванні да індэкса ўтрымання нерэдказямельных элементаў для злучэнняў цэрыя ўсё вышэйшыя.Аксід цэрыя— аксід цэрыя, CAS-нумар 1306-38-3, малекулярная формула CeO2, малекулярная маса: 172,11; аксід цэрыя — найбольш стабільны аксід рэдказямельнага элемента цэрыя. Пры пакаёвай тэмпературы ён уяўляе сабой бледна-жоўтае цвёрдае рэчыва, якое цямнее пры награванні. Дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам аксід цэрыя шырока выкарыстоўваецца ў люмінесцэнтных матэрыялах, каталізатарах, паліравальных парашках, абароне ад ультрафіялетавага выпраменьвання і іншых аспектах. У апошнія гады ён выклікаў цікавасць многіх даследчыкаў. Атрыманне і выкарыстанне аксіду цэрыя сталі актуальнай тэмай даследаванняў у апошнія гады.
Вытворчы працэс
Метад 1: Змяшаць пры пакаёвай тэмпературы, дадаць раствор гідраксіду натрыю з канцэнтрацыяй 5,0 моль/л да раствора сульфату цэрыя з канцэнтрацыяй 0,1 моль/л, давесці значэнне pH да больш за 10, і пачалася рэакцыя асаджэння. Асадак адпампоўвалі, некалькі разоў прамывалі дэіянізаванай вадой, а затым сушылі ў печы пры тэмпературы 90℃ на працягу 24 гадзін. Пасля драбнення і фільтравання (памер часціц менш за 0,1 мм) атрымлівалі аксід цэрыя і захоўвалі ў сухім месцы для герметычнага захоўвання. Метад 2: У якасці сыравіны бралі хларыд цэрыя або нітрат цэрыя, даводзілі значэнне pH да 2 аміячнай вадой, дадавалі аксалат для асаджэння аксалату цэрыя, пасля награвання, зацвярдзення, аддзялення і прамывання сушылі пры тэмпературы 110℃, а затым абпальвалі да аксіду цэрыя пры тэмпературы 900~1000℃. Аксід цэрыя можна атрымаць, награваючы сумесі аксіду цэрыя і вугляроднага парашка пры тэмпературы 1250℃ у атмасферы вокісу вугляроду.
Прыкладанне
Аксід цэрыя выкарыстоўваецца ў якасці дабавак у шкляной прамысловасці, матэрыялаў для драбнення пласціністага шкла, а таксама распаўсюдзіўся на шліфаванне шкла, аптычныя лінзы, кінескопы, адбельванне, асвятленне, паглынанне ультрафіялетавага выпраменьвання шкла і электронныя правады і г.д. Ён таксама выкарыстоўваецца ў якасці антыбліка для лінзаў для ачкоў, а цэрыя выкарыстоўваецца для надання тытанавага цэрыя жоўтага колеру, каб зрабіць шкло светла-жоўтым. Фронт акіслення рэдказямельных элементаў аказвае пэўны ўплыў на крышталізацыю і ўласцівасці шклокерамікі ў сістэме CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Вынікі даследаванняў паказваюць, што даданне адпаведнага фронту акіслення спрыяе паляпшэнню эфекту асвятлення шкляной вадкасці, ліквідацыі бурбалак, ушчыльненню структуры шкла і паляпшэнню механічных уласцівасцей і ўстойлівасці матэрыялаў да шчолачаў. Аптымальная колькасць дабаўленага аксіду цэрыя складае 1,5, калі ён выкарыстоўваецца ў керамічнай глазуры і электроннай прамысловасці ў якасці п'езаэлектрычнага керамічнага пенетранта. Ён таксама выкарыстоўваецца ў вытворчасці высокаактыўнага каталізатара, пакрыцця для лямпаў напальвання, рэнтгенаўскага люмінесцэнтнага экрана (у асноўным выкарыстоўваецца ў паліроўцы лінзаў). Паліравальны парашок на аснове рэдказямельных элементаў цэрыя шырока выкарыстоўваецца ў камерах, аб'ектывах камер, тэлевізійных кінескопах, аб'ектывах і г.д. Яго таксама можна выкарыстоўваць у шкляной прамысловасці. Аксід цэрыя і дыяксід тытана можна выкарыстоўваць разам, каб надаць шклу жоўты колер. Аксід цэрыя для абескаляроўвання шкла мае перавагі стабільнай працы пры высокай тэмпературы, нізкай цаны і адсутнасці паглынання бачнага святла. Акрамя таго, аксід цэрыя дадаецца ў шкло, якое выкарыстоўваецца ў будынках і аўтамабілях, каб паменшыць прапусканне ультрафіялетавага выпраменьвання. Для вытворчасці рэдказямельных люмінесцэнтных матэрыялаў аксід цэрыя дадаецца ў якасці актыватара ў трохкаляровыя люмінесцэнтныя люмінесцэнты рэдказямельных элементаў, якія выкарыстоўваюцца ў люмінесцэнтных матэрыялах энергазберагальных лямпаў, і люмінесцэнтных матэрыялах, якія выкарыстоўваюцца ў індыкатарах і дэтэктарах выпраменьвання. Аксід цэрыя таксама з'яўляецца сыравінай для атрымання металічнага цэрыя. Акрамя таго, у паўправадніковых матэрыялах шырока выкарыстоўваюцца высакаякасныя пігменты і фотаадчувальныя шкляныя сенсібілізатары, ачышчальнікі выхлапных газаў аўтамабіляў. Каталізатар для ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў у асноўным складаецца з керамічнага (або металічнага) носьбіта ў выглядзе сот і актываванага пакрыцця на паверхні. Актываванае пакрыццё складаецца з вялікай плошчы гама-трыаксіду, адпаведнай колькасці аксідаў, якія стабілізуюць паверхню, і металу з каталітычнай актыўнасцю, дыспергаванага ўнутры пакрыцця. Каб знізіць дарагія Pt і Rh, павялічыць дазоўку Pd адносна танна, знізіць кошт каталізатара без зніжэння эфектыўнасці каталізатараў ачысткі выхлапных газаў аўтамабіляў пры ўмове рознай прадукцыйнасці, звычайна выкарыстоўваюцца Pt і Pd. Актывацыя патройнага каталізатара Rh, звычайна метадам поўнага апускання з даданнем пэўнай колькасці аксіду цэрыя і аксіду лантана, стварае выдатны каталітычны эфект рэдказямельных элементаў. Патройны каталізатар з каштоўных металаў. Аксід лантана і аксід цэрыя выкарыстоўваліся ў якасці дапаможных рэчываў для паляпшэння прадукцыйнасці каталізатараў на аснове высакародных металаў на аснове ¦A-аксіду алюмінію. Згодна з даследаваннямі, каталітычны механізм аксіду цэрыя і аксіду лантана ў асноўным заключаецца ў паляпшэнні каталітычнай актыўнасці актыўнага пакрыцця, аўтаматычнай рэгуляванні суадносін паветра і паліва і каталізу, а таксама ў паляпшэнні тэрмічнай стабільнасці і механічнай трываласці носьбіта.