Предистория и обща ситуация
Редкоземни елементиса дъската от IIIB скандий, итрий и лантан в периодичната таблица. Има 17 елемента. Редкоземните елементи имат уникални физични и химични свойства и са широко използвани в промишлеността, селското стопанство и други области. Чистотата на редкоземните съединения пряко определя специалните свойства на материалите. Различната чистота на редкоземните материали може да доведе до производството на керамични материали, флуоресцентни материали и електронни материали с различни изисквания за производителност. В момента, с развитието на технологиите за извличане на редкоземни елементи, чистите редкоземни съединения представляват добра пазарна перспектива, а получаването на високоефективни редкоземни материали поставя по-високи изисквания за чисти редкоземни съединения. Цериевите съединения имат широк спектър от приложения и ефектът им в повечето приложения е свързан с тяхната чистота, физични свойства и съдържание на примеси. В разпределението на редкоземните елементи, церият представлява около 50% от леките редкоземни ресурси. С нарастващото приложение на церий с висока чистота, изискванията за индекс на съдържание на нередкоземни елементи за цериевите съединения са все по-високи.Цериев оксиде цериев оксид, CAS номер 1306-38-3, молекулна формула CeO2, молекулно тегло: 172.11; Цериевият оксид е най-стабилният оксид на редкоземния елемент церий. Той е бледожълто твърдо вещество при стайна температура и потъмнява при нагряване. Цериевият оксид се използва широко в луминесцентни материали, катализатори, полиращи прахове, UV защита и други аспекти, благодарение на отличните си характеристики. През последните години той предизвиква интереса на много изследователи. Получаването и характеристиките на цериевия оксид се превърнаха в гореща точка на изследване през последните години.
Производствен процес
Метод 1: Разбърква се при стайна температура, добавя се разтвор на натриев хидроксид с концентрация 5,0 mol/L към разтвор на цериев сулфат с концентрация 0,1 mol/L, pH стойността се регулира до по-висока от 10 и протича реакцията на утаяване. Утайката се изпомпва, промива се няколко пъти с дейонизирана вода и след това се суши в пещ при 90℃ в продължение на 24 часа. След смилане и филтриране (размер на частиците по-малък от 0,1 mm) се получава цериев оксид, който се съхранява на сухо място за запечатано съхранение. Метод 2: Като суровина се вземат цериев хлорид или цериев нитрат, pH стойността се регулира до 2 с амонячна вода, добавя се оксалат за утаяване на цериев оксалат, след което се нагрява, втвърдява, отделя и промива, суши се при 110℃ и след това се изгаря до цериев оксид при 900 ~ 1000℃. Цериев оксид може да се получи чрез нагряване на сместа от цериев оксид и въглероден прах при 1250℃ в атмосфера от въглероден оксид.
Приложение
Цериевият оксид се използва като добавки в стъкларската промишленост, материали за смилане на плоско стъкло и е разширен до смилане на стъкло, оптични лещи, кинескопи, избелване, избистряне, абсорбиране на ултравиолетова радиация и електронни проводници в стъкло и т.н. Използва се и като антирефлектор за лещи за очила, а церият се използва за оцветяване на церий-титанов оксид в светложълт цвят, за да направи стъклото светложълто. Окислителният фронт на редкоземните елементи има известно влияние върху кристализацията и свойствата на стъклокерамиката в системата CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Резултатите от изследванията показват, че добавянето на подходящ окислителен фронт е полезно за подобряване на ефекта на избистряне на стъклената течност, премахване на мехурчета, уплътняване на структурата на стъклото и подобряване на механичните свойства и устойчивостта на алкали на материалите. Оптималното количество на добавяне на цериев оксид е 1,5, когато се използва в керамичната глазура и електронната промишленост като пиезоелектричен керамичен пенетрант. Използва се и в производството на високоактивни катализатори, покрития за нажежаеми лампи за газови лампи, рентгенови флуоресцентни екрани (използвани главно в полиращи агенти за лещи). Полиращият прах от редкоземен церий се използва широко в камери, обективи на фотоапарати, кинескопи за телевизори, лещи и т.н. Може да се използва и в стъкларската промишленост. Цериевият оксид и титановият диоксид могат да се използват заедно, за да направят стъклото жълто. Цериевият оксид за обезцветяване на стъкло има предимствата на стабилна производителност при висока температура, ниска цена и липса на абсорбция на видима светлина. Освен това, цериевият оксид се добавя към стъкло, използвано в сгради и автомобили, за да намали пропускливостта на ултравиолетова светлина. За производството на редкоземни луминесцентни материали, цериевият оксид се добавя като активатор в трицветните фосфори от редкоземни елементи, използвани в луминесцентните материали на енергоспестяващите лампи, и фосфорите, използвани в индикатори и детектори на радиация. Цериевият оксид е и суровина за получаване на металния церий. Освен това, в полупроводниковите материали, висококачествените пигменти и фоточувствителните стъклени сенсибилизатори, широко се използват за пречистване на автомобилни отработени газове. Катализаторът за пречистване на автомобилни отработени газове е съставен главно от керамичен (или метален) носител тип „пчелна пита“ и повърхностно активирано покритие. Активираното покритие се състои от голяма площ от гама-триоксид, подходящо количество оксиди, които стабилизират повърхността, и метал с каталитична активност, диспергиран в покритието. За да се намали дозата на скъпите Pt и Rh, увеличаването на дозата на Pd е сравнително евтино и намаляване на цената на катализатора, без да се намаляват катализаторите за пречистване на автомобилни отработени газове, при условие че са с различна производителност, често се използват Pt и Pd. Активирането на тройно каталитично покритие с Rh, обикновено чрез метод на пълно потапяне, за да се добави определено количество цериев оксид и лантанов оксид, представлява отличен каталитичен ефект на редкоземни елементи. Тройно катализатор от благородни метали. Лантановият оксид и цериевият оксид се използват като спомагателни вещества за подобряване на производителността на катализатори от благородни метали, носители на A-алуминиев оксид. Според изследванията, каталитичният механизъм на цериевия оксид и лантановия оксид е основно за подобряване на каталитичната активност на активното покритие, автоматично регулиране на съотношението въздух-гориво и катализа, както и за подобряване на термичната стабилност и механичната якост на носителя.