Kontekstas ir bendra situacija
Retųjų žemių elementaiPeriodinėje lentelėje yra IIIB skandžio, itrio ir lantano grindų plokštė. Yra 17 elementų. Retieji žemiai pasižymi unikaliomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, todėl yra plačiai naudojami pramonėje, žemės ūkyje ir kitose srityse. Retųjų žemių junginių grynumas tiesiogiai lemia specialias medžiagų savybes. Skirtingas retųjų žemių medžiagų grynumas gali pagaminti keramines medžiagas, fluorescencines medžiagas ir elektronines medžiagas su skirtingais eksploataciniais reikalavimais. Šiuo metu, tobulėjant retųjų žemių gavybos technologijoms, švarūs retųjų žemių junginiai turi gerą rinkos perspektyvą, o ruošiant aukštos kokybės retųjų žemių medžiagas, keliami didesni reikalavimai švariems retųjų žemių junginiams. Cerio junginiai turi platų panaudojimo spektrą, o jų poveikis daugumoje pritaikymų yra susijęs su jų grynumu, fizinėmis savybėmis ir priemaišų kiekiu. Retųjų žemių elementų pasiskirstyme ceris sudaro apie 50 % lengvųjų retųjų žemių išteklių. Didėjant didelio grynumo cerio naudojimui, cerio junginių ne retųjų žemių kiekio indekso reikalavimas yra vis didesnis.Cerio oksidasyra cerio oksidas, CAS numeris – 1306-38-3, molekulinė formulė – CeO2, molekulinė masė – 172,11; Cerio oksidas yra stabiliausias retųjų žemių elemento cerio oksidas. Kambario temperatūroje tai yra šviesiai geltona kieta medžiaga, kuri kaitinant tampa tamsesnė. Cerio oksidas dėl puikių savybių plačiai naudojamas liuminescencinėse medžiagose, katalizatoriuose, poliravimo milteliuose, UV spinduliuotės ekranuose ir kituose gaminiuose. Pastaraisiais metais jis sukėlė daugelio tyrėjų susidomėjimą. Cerio oksido paruošimas ir veikimas pastaraisiais metais tapo tyrimų objektu.
Gamybos procesas
1 metodas: Kambario temperatūroje maišant, į 0,1 mol/l cerio sulfato tirpalą įpilama 5,0 mol/l natrio hidroksido tirpalo, pH sureguliuojama iki didesnės nei 10 ir prasideda nusodinimo reakcija. Nuosėdos pumpuojamos, kelis kartus plaunamos dejonizuotu vandeniu ir 24 valandas džiovinamos 90 ℃ orkaitėje. Sumalus ir perfiltravus (dalelių dydis mažesnis nei 0,1 mm), gaunamas cerio oksidas, kuris laikomas sausoje vietoje sandariai uždarytoje vietoje. 2 metodas: Cerio chloridas arba cerio nitratas imamas kaip žaliava, amoniakiniu vandeniu pH sureguliuojamas iki 2, pridedama oksalato, kad nusodintų cerio oksalatą, po kaitinimo, kietinimo, atskyrimo ir plovimo, džiovinama 110 ℃ temperatūroje, po to deginama iki cerio oksido 900–1000 ℃ temperatūroje. Cerio oksidą galima gauti kaitinant cerio oksido ir anglies miltelių mišinį 1250 ℃ temperatūroje anglies monoksido atmosferoje.
Paraiška
Cerio oksidas naudojamas kaip stiklo pramonės priedas, lakštinio stiklo šlifavimo medžiagos, taip pat buvo naudojamas šlifuojant stiklą, optinius lęšius, kineskopus, balinant, skaidrinant, apsaugant stiklą nuo ultravioletinių spindulių ir elektroninių laidų absorbcijos ir kt. Jis taip pat naudojamas kaip akinių lęšių antireflektorius, o ceris naudojamas cerio titano geltonumui suteikti, kad stiklas būtų šviesiai geltonas. Retųjų žemių oksidacijos frontas turi tam tikrą įtaką stiklo keramikos kristalizacijai ir savybėms CaO-MgO-AI2O3-SiO2 sistemoje. Tyrimų rezultatai rodo, kad tinkamo oksidacijos fronto pridėjimas yra naudingas siekiant pagerinti stiklo skysčio skaidrinimo efektą, pašalinti burbuliukus, sutankinti stiklo struktūrą ir pagerinti medžiagų mechanines savybes bei atsparumą šarmams. Optimalus cerio oksido kiekis yra 1,5, kai jis naudojamas keramikos glazūroje ir elektronikos pramonėje kaip pjezoelektrinis keraminis skvarbiklis. Jis taip pat naudojamas gaminant didelio aktyvumo katalizatorius, dujinių lempų kaitrinių dangtelių, rentgeno fluorescencinių ekranų (daugiausia naudojamų lęšių poliravimo priemonėse) gamybą. Retųjų žemių cerio poliravimo milteliai plačiai naudojami fotoaparatuose, fotoaparatų objektyvuose, televizorių kineskopuose, objektyvuose ir kt. Jie taip pat gali būti naudojami stiklo pramonėje. Cerio oksidas ir titano dioksidas gali būti naudojami kartu, kad stiklas būtų geltonas. Cerio oksidas, skirtas stiklui balinti, pasižymi stabilumu aukštoje temperatūroje, maža kaina ir matomos šviesos nesugerties privalumais. Be to, cerio oksidas dedamas į pastatuose ir automobiliuose naudojamą stiklą, siekiant sumažinti ultravioletinių spindulių pralaidumą. Retųjų žemių liuminescencinių medžiagų gamyboje cerio oksidas dedamas kaip aktyvatorius retųjų žemių trijų spalvų fosforuose, naudojamuose energiją taupančių lempų liuminescencinėse medžiagose, ir fosforuose, naudojamuose indikatoriuose ir spinduliuotės detektoriuose. Cerio oksidas taip pat yra žaliava metalui ceriui gaminti. Be to, puslaidininkinėse medžiagose, aukštos kokybės pigmentuose ir šviesai jautriame stiklo jautrikliuose plačiai naudojamas automobilių išmetamųjų dujų valytuvas. Automobilių išmetamųjų dujų valymo katalizatorius daugiausia sudarytas iš korio struktūros keramikos (arba metalo) nešiklio ir paviršiuje aktyvuotos dangos. Aktyvuota danga susideda iš didelio gama trioksido ploto, atitinkamo kiekio oksidų, kurie stabilizuoja paviršiaus plotą, ir dangoje disperguoto metalo su kataliziniu aktyvumu. Siekiant sumažinti brangią Pt, Rh dozę, padidinti Pd dozę yra santykinai pigu, sumažinti katalizatoriaus kainą nesumažinant automobilių išmetamųjų dujų valymo katalizatorių, esant įvairioms eksploatacinėms savybėms, dažniausiai naudojami Pt ir Pd. Rh trinarių katalizatorių dangų aktyvinimas, paprastai visiško panardinimo metodas, kurio metu į dangą įdedamas tam tikras kiekis cerio oksido ir lantano oksido, suteikia puikų retųjų žemių katalizinį efektą. Tauriųjų metalų trinariai katalizatoriai. Lantano oksidas ir cerio oksidas buvo naudojami kaip pagalbinės medžiagos, siekiant pagerinti A-aliuminio oksido pagrindu pagamintų tauriųjų metalų katalizatorių eksploatacines savybes. Remiantis tyrimais, cerio oksido ir lantano oksido katalizinis mechanizmas daugiausia yra pagerinti aktyviosios dangos katalizinį aktyvumą, automatiškai reguliuoti oro ir degalų santykį bei katalizę ir pagerinti nešiklio terminį stabilumą ir mechaninį stiprumą.