최근 유기 합성에서 란탄족 시약의 응용이 비약적으로 발전해 왔습니다. 특히, 많은 란탄족 시약들이 탄소-탄소 결합 형성 반응에서 뚜렷한 선택적 촉매 작용을 나타내는 것으로 밝혀졌으며, 동시에 유기 산화 반응 및 유기 환원 반응에서 작용기 전환에 탁월한 특성을 보이는 것으로 나타났습니다. 희토류의 농업적 활용은 중국 과학기술자들이 오랜 노력 끝에 이뤄낸 중국 특색의 과학 연구 성과이며, 중국의 농업 생산량 증대를 위한 중요한 방안으로 적극적으로 추진되고 있습니다. 희토류 탄산염은 산에 쉽게 용해되어 상응하는 염과 이산화탄소를 생성하므로, 음이온 불순물을 도입하지 않고도 다양한 희토류 염 및 착물을 합성하는 데 편리하게 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 질산, 염산, 과염소산, 황산과 같은 강산과 반응하여 수용성 염을 형성하고, 인산 및 불산과 반응하여 불용성 희토류 인산염 및 불화물을 생성할 수 있습니다. 희토류 탄산염은 다양한 유기산과 반응하여 상응하는 희토류 유기 화합물을 형성합니다. 이들은 용액의 농도에 따라 용해성 복합 양이온이나 복합 음이온이 되거나, 용해도가 낮은 중성 화합물로 침전될 수 있습니다. 한편, 희토류 탄산염은 소성 과정을 통해 상응하는 산화물로 분해될 수 있으며, 이 산화물은 다양한 신규 희토류 소재 제조에 직접 사용될 수 있습니다. 현재 중국의 희토류 탄산염 연간 생산량은 1만 톤 이상으로, 전체 희토류 생산량의 4분의 1 이상을 차지하며, 희토류 탄산염의 산업 생산 및 응용이 희토류 산업 발전에 매우 중요한 역할을 하고 있음을 보여줍니다.
탄산세륨은 화학식 C₃Ce₂O₉, 분자량 460, logP -7.40530, PSA 198.80000, 760 mmHg에서 끓는점 333.6ºC, 인화점 169.8ºC를 갖는 무기 화합물입니다. 희토류 산업 생산에서 탄산세륨은 각종 세륨염 및 산화세륨과 같은 다양한 세륨 제품 제조를 위한 중간 원료로 사용됩니다. 용도가 다양하며 중요한 경희토류 제품입니다. 수화 탄산세륨 결정은 란타나이트형 구조를 가지며, 주사전자현미경(SEM) 사진에서 수화 탄산세륨 결정의 기본 형태는 플레이크 모양이고, 이 플레이크들이 약한 결합으로 꽃잎 모양의 구조를 형성하고 있음을 알 수 있습니다. 구조가 느슨하여 기계적 힘에 의해 쉽게 작은 조각으로 쪼개집니다. 현재 산업계에서 일반적으로 생산되는 탄산세륨은 건조 후 희토류 함량이 42~46%에 불과하여 탄산세륨 생산 효율을 제한하는 요인이 됩니다.
본 방법은 물 소비량이 적고 품질이 안정적이며, 생산된 탄산세륨은 건조 또는 원심 건조 후 추가 건조가 필요 없고, 희토류 함량이 72~74%에 달하며, 공정이 간단하고 단일 단계로 희토류 함량이 높은 탄산세륨을 제조할 수 있다는 장점이 있습니다. 구체적인 기술 방안은 다음과 같습니다. 질량 농도가 CeO₂ 40~90g/L인 세륨 공급 용액을 95~105°C로 가열하고, 지속적으로 교반하면서 중탄산암모늄을 첨가하여 탄산세륨을 침전시킵니다. 중탄산암모늄의 양은 공급 용액의 최종 pH가 6.3~6.5가 되도록 조절하고, 첨가량은 공급 용액이 유출되지 않도록 적절히 조절합니다. 세륨 공급 용액은 염화세륨 수용액, 황산세륨 수용액 또는 질산세륨 수용액 중 적어도 하나이다. 어반마인즈 테크(주)의 연구 개발팀은 고체 탄산암모늄 또는 탄산암모늄 수용액을 첨가하는 새로운 합성 방법을 채택했다.
탄산세륨은 산화세륨, 이산화세륨 및 기타 나노물질을 제조하는 데 사용될 수 있습니다. 응용 분야 및 예시는 다음과 같습니다.
1. 자외선과 가시광선의 황색 부분을 강하게 흡수하는 눈부심 방지 보라색 유리입니다. 일반 소다석회 규사 플로트 유리 조성에 따라, 다음 원료를 중량비로 포함합니다: 규소 72~82%, 산화나트륨 6~15%, 산화칼슘 4~13%, 산화마그네슘 2~8%, 산화알루미늄 0~3%, 산화철 0.05~0.3%, 탄산세륨 0.1~3%, 탄산네오디뮴 0.4~1.2%, 이산화망간 0.5~3%. 두께 4mm의 이 유리는 가시광선 투과율 80% 이상, 자외선 투과율 15% 미만, 568~590nm 파장대의 투과율 15% 미만입니다.
2. 흡열 에너지 절약형 페인트로서, 상기 필러와 필름 형성 재료를 혼합하여 형성되고, 상기 필러는 상기 원료들을 중량부로 혼합하여 형성된 것으로, 상기 이산화규소 20~35부, 산화알루미늄 8~20부, 산화티타늄 4~10부, 지르코니아 4~10부, 산화아연 1~5부, 산화마그네슘 1~5부, 탄화규소 0.8~5부, 산화이트륨 0.02~0.5부, 산화크롬 0.01~1.5부, 카올린 0.01~1.5부, 희토류 0.01~1.5부, 카본 블랙 0.8~5부, 상기 각 원료의 입자 크기는 1~5μm인 것을 특징으로 하는 페인트. 여기서, 희토류 재료는 탄산란탄 0.01~1.5부, 탄산세륨 0.01~1.5부, 탄산프라세오디뮴 1.5부, 탄산프라세오디뮴 0.01~1.5부, 탄산네오디뮴 0.01~1.5부 및 질산프로메튬 0.01~1.5부를 포함하고, 필름 형성 재료는 탄산칼륨나트륨이며, 탄산칼륨나트륨은 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 동일 중량으로 혼합된다. 충전제와 필름 형성 재료의 중량 혼합비는 2.5:7.5, 3.8:6.2 또는 4.8:5.2이다. 또한, 흡열 에너지 절약 페인트의 제조 방법은 다음 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
1단계, 충전제 제조: 먼저 실리카 20-35부, 알루미나 8-20부, 산화티타늄 4-10부, 지르코니아 4-10부, 산화아연 1-5부, 산화마그네슘 1-5부, 탄화규소 0.8-5부, 산화이트륨 0.02-0.5부, 삼산화크롬 0.01-1.5부, 카올린 0.01-1.5부, 희토류 0.01-1.5부, 카본 블랙 0.8-5부를 중량비로 계량하여 믹서에서 균일하게 혼합하여 충전제를 얻는다. 여기서, 희토류 물질은 탄산란탄 0.01-1.5부, 탄산세륨 0.01-1.5부, 탄산프라세오디뮴 0.01-1.5부, 탄산네오디뮴 0.01-1.5부 및 질산프로메튬 0.01-1.5부를 포함한다.
2단계, 필름 형성 재료의 준비. 필름 형성 재료는 탄산나트륨칼륨이다. 먼저 탄산칼륨과 탄산나트륨을 각각 무게로 계량한 후, 이들을 고르게 혼합하여 필름 형성 재료를 얻는다. 여기서 탄산나트륨칼륨은 탄산칼륨과 탄산나트륨을 같은 무게로 혼합한 것이다.
3단계에서, 충전재와 필름 재료의 중량비는 2.5:7.5, 3.8:6.2 또는 4.8:5.2이며, 혼합물을 균일하게 혼합 및 분산시켜 혼합물을 얻는다.
4단계에서는 혼합물을 6~8시간 동안 볼밀링한 후, 1~5μm의 메쉬 크기를 가진 체를 통과시켜 최종 제품을 얻습니다.
3. 초미세 산화세륨 제조: 수화 탄산세륨을 전구체로 사용하여 직접 볼 밀링 및 소성 과정을 통해 중간 입자 크기가 3 μm 미만인 초미세 산화세륨을 제조하였다. 얻어진 생성물은 모두 입방형 형석 구조를 가졌다. 소성 온도가 증가함에 따라 생성물의 입자 크기는 감소하고, 입자 크기 분포는 좁아지며, 결정성은 증가하였다. 그러나 세 가지 종류의 유리에 대한 연마 능력은 900℃에서 1000℃ 사이에서 최대값을 나타냈다. 따라서 연마 과정에서 유리 표면 물질 제거율은 연마 분말의 입자 크기, 결정성 및 표면 활성에 크게 영향을 받는 것으로 판단된다.