Taust ja üldine olukord
Haruldased muldmetallidon perioodilisussüsteemis IIIB skandiumi, ütriumi ja lantaani põrandaplaadid. Seal on 17 elementi. Haruldastel muldmetallidel on ainulaadsed füüsikalised ja keemilised omadused ning neid on laialdaselt kasutatud tööstuses, põllumajanduses ja muudes valdkondades. Haruldaste muldmetallide ühendite puhtus määrab otseselt materjalide eriomadused. Haruldaste muldmetallide materjalide erinev puhtusaste võimaldab toota keraamilisi materjale, fluorestseeruvaid materjale ja elektroonikamaterjale, millel on erinevad jõudlusnõuded. Praegu on haruldaste muldmetallide ekstraheerimistehnoloogia arenguga puhtad haruldaste muldmetallide ühendid head turuväljavaated ning kõrgjõudlusega haruldaste muldmetallide materjalide valmistamine seab puhtatele haruldaste muldmetallide ühenditele kõrgemad nõuded. Tseeriumiühenditel on lai kasutusala ja nende mõju enamikus rakendustes on seotud nende puhtuse, füüsikaliste omaduste ja lisandite sisaldusega. Haruldaste muldmetallide jaotuses moodustab tseerium umbes 50% kergete haruldaste muldmetallide ressurssidest. Kõrge puhtusastmega tseeriumi kasutamisega suureneb tseeriumiühendite mitteharuldaste muldmetallide sisalduse indeksi nõue.Tseeriumoksiidon tseeriumoksiid, CAS-number on 1306-38-3, molekulvalem on CeO2, molekulmass: 172,11; Tseeriumoksiid on haruldaste muldmetallide tseeriumoksiid, kõige stabiilsem oksiid. Toatemperatuuril on see kahvatukollane tahke aine, mis kuumutamisel muutub tumedamaks. Tseeriumoksiidi kasutatakse oma suurepäraste omaduste tõttu laialdaselt luminestsentsmaterjalides, katalüsaatorites, poleerimispulbris, UV-kaitses ja muudes valdkondades. Viimastel aastatel on see äratanud paljude teadlaste huvi. Tseeriumoksiidi valmistamine ja toimimine on viimastel aastatel muutunud uurimisteemaks.
Tootmisprotsess
Meetod 1: Segage toatemperatuuril, lisage 0,1 mol/l tseeriumsulfaadi lahusele 5,0 mol/l naatriumhüdroksiidi lahus, reguleerige pH väärtus üle 10 ja toimub sadestumisreaktsioon. Sade pumbati välja, pesti mitu korda deioniseeritud veega ja seejärel kuivatati 90 ℃ ahjus 24 tundi. Pärast jahvatamist ja filtreerimist (osakeste suurus alla 0,1 mm) saadakse tseeriumoksiid, mis asetatakse kuiva ja suletud anumasse hoiustamiseks. Meetod 2: Toorainena võetakse tseeriumkloriid või tseeriumnitraat, pH väärtus reguleeritakse ammoniaakveega 2-ni, lisatakse oksalaat tseeriumoksalaadi sadestamiseks, pärast kuumutamist, kõvendamist, eraldamist ja pesemist, kuivatamist temperatuuril 110 ℃ ja seejärel põletamist temperatuuril 900–1000 ℃ tseeriumoksiidiks. Tseeriumoksiidi saab tseeriumoksiidi ja süsinikupulbri segu kuumutamisel temperatuuril 1250 ℃ süsinikmonooksiidi atmosfääris.
Taotlus
Tseeriumoksiidi kasutatakse klaasitööstuse lisandina, plaatklaasi lihvimismaterjalides ning seda on laiendatud klaaside lihvimisele, optilistele läätsedele, kineskoopidele, pleegitamisele, selitamisele, ultraviolettkiirguse klaasile ja elektroonikajuhtmete neeldumisele jne. Seda kasutatakse ka prilliläätsede peegeldusvastase ainena ja tseeriumi abil saab klaasi helekollaseks muuta tseeriumtitaankollaseks. Haruldaste muldmetallide oksüdatsioonirindel on teatav mõju klaaskeraamika kristalliseerumisele ja omadustele CaO-MgO-AI2O3-SiO2 süsteemis. Uurimistulemused näitavad, et sobiva oksüdatsioonirinde lisamine on kasulik klaasvedeliku selitava efekti parandamiseks, mullide eemaldamiseks, klaasistruktuuri kompaktseks muutmiseks ning materjalide mehaaniliste omaduste ja leeliseliskindluse parandamiseks. Tseeriumoksiidi optimaalne lisamiskogus on 1,5, kui seda kasutatakse keraamilises glasuuris ja elektroonikatööstuses piesoelektrilise keraamilise penetrandina. Seda kasutatakse ka suure aktiivsusega katalüsaatorite, gaasilampide hõõglampide katete, röntgenfluorestsentsekraanide (peamiselt kasutatakse läätsede poleerimisvahendina) tootmisel. Haruldaste muldmetallide tseeriumi poleerimispulbrit kasutatakse laialdaselt kaamerates, kaameraobjektiivides, teleri kineskoopides, objektiivides jne. Seda saab kasutada ka klaasitööstuses. Tseeriumoksiidi ja titaandioksiidi koos kasutamisel saab klaasi kollaseks muuta. Tseeriumoksiidil on klaasi värvitooni eemaldamiseks eelised stabiilse jõudluse poolest kõrgel temperatuuril, madala hinna ja nähtava valguse neeldumise puudumise osas. Lisaks lisatakse tseeriumoksiidi hoonetes ja autodes kasutatavale klaasile, et vähendada ultraviolettvalguse läbilaskvust. Haruldaste muldmetallide luminestsentsmaterjalide tootmisel lisatakse tseeriumoksiidi aktivaatorina haruldaste muldmetallide kolmevärvilistes fosforites, mida kasutatakse energiasäästlike lampide luminestsentsmaterjalides, ning indikaatorite ja kiirgusdetektorite fosforites. Tseeriumoksiid on ka metalli tseeriumi valmistamise tooraine. Lisaks on autode heitgaaside puhastusseadmeid laialdaselt kasutatud pooljuhtmaterjalides, kõrgekvaliteedilistes pigmentides ja valgustundliku klaasi sensibilisaatoris. Autode heitgaaside puhastamise katalüsaator koosneb peamiselt kärgstruktuuriga keraamilisest (või metallist) kandjast ja pinnaaktiveeritud kattest. Aktiveeritud kate koosneb suurest gammatrioksiidi pindalast, sobivast hulgast pinda stabiliseerivatest oksiididest ja kattesse hajutatud katalüütilise aktiivsusega metallist. Kalli Pt ja Rh doosi vähendamiseks on Pd doosi suurendamine suhteliselt odav ja katalüsaatori maksumuse vähendamiseks ilma autode heitgaaside puhastuskatalüsaatoriteta erineva jõudluse eeldusel kasutatakse tavaliselt Pt ja Pd katalüsaatoreid. Rh ternaarse katalüsaatori katte aktiveerimine, tavaliselt täieliku immersiooni meetodil, mille käigus lisatakse teatud kogus tseeriumoksiidi ja lantaanoksiidi, annab suurepärase haruldaste muldmetallide katalüütilise efekti. Väärismetalli ternaarne katalüsaator. Lantaanoksiidi ja tseeriumoksiidi kasutati abiainetena A-alumiiniumoksiidil põhinevate väärismetallkatalüsaatorite jõudluse parandamiseks. Uuringute kohaselt on tseeriumoksiidi ja lantaanoksiidi katalüütiline mehhanism peamiselt aktiivse katte katalüütilise aktiivsuse parandamine, õhu ja kütuse suhte ja katalüüsi automaatne reguleerimine ning kandja termilise stabiilsuse ja mehaanilise tugevuse parandamine.