Konteksts un vispārējā situācija
Retzemju elementiPeriodiskajā tabulā ir IIIB skandija, itrija un lantāna grīdas segums. Tajā ir 17 elementi. Retzemju elementiem piemīt unikālas fizikālās un ķīmiskās īpašības, un tos plaši izmanto rūpniecībā, lauksaimniecībā un citās jomās. Retzemju savienojumu tīrība tieši nosaka materiālu īpašās īpašības. Dažāda retzemju materiālu tīrība var radīt keramikas materiālus, fluorescējošus materiālus un elektroniskos materiālus ar atšķirīgām veiktspējas prasībām. Pašlaik, attīstoties retzemju ieguves tehnoloģijai, tīri retzemju savienojumi rada labas tirgus perspektīvas, un augstas veiktspējas retzemju materiālu sagatavošana izvirza augstākas prasības tīriem retzemju savienojumiem. Cērija savienojumam ir plašs pielietojums, un tā ietekme lielākajā daļā pielietojumu ir saistīta ar tā tīrību, fizikālajām īpašībām un piemaisījumu saturu. Retzemju elementu sadalījumā cērijs veido aptuveni 50% no vieglo retzemju resursiem. Pieaugot augstas tīrības pakāpes cērija pielietojumam, cērija savienojumu ne-retzemju satura indeksa prasības kļūst arvien augstākas.Cērija oksīdsir cērija oksīds, CAS numurs ir 1306-38-3, molekulārā formula ir CeO2, molekulmasa: 172,11; Cērija oksīds ir retzemju elementa cērija stabilākais oksīds. Istabas temperatūrā tas ir gaiši dzeltens ciets materiāls, kas karsējot kļūst tumšāks. Cērija oksīds tiek plaši izmantots luminiscējošu materiālu, katalizatoru, pulēšanas pulveru, UV aizsargu un citur, pateicoties tā lieliskajām īpašībām. Pēdējos gados tas ir izraisījis daudzu pētnieku interesi. Cērija oksīda sagatavošana un veiktspēja pēdējos gados ir kļuvusi par pētniecības objektu.
Ražošanas process
1. metode: istabas temperatūrā maisot, cērija sulfāta šķīdumam 0,1 mol/l pievieno 5,0 mol/l nātrija hidroksīda šķīdumu, noregulē pH vērtību virs 10, un notiek nogulsnēšanās reakcija. Nogulsnes atsūknē, vairākas reizes mazgā ar dejonizētu ūdeni un pēc tam žāvē 90 °C krāsnī 24 stundas. Pēc sasmalcināšanas un filtrēšanas (daļiņu izmērs mazāks par 0,1 mm) iegūst cērija oksīdu un ievieto sausā vietā noslēgtā uzglabāšanai. 2. metode: kā izejvielas ņem cērija hlorīdu vai cērija nitrātu, ar amonjaka ūdeni noregulē pH vērtību līdz 2, pievieno oksalātu, lai nogulsnētu cērija oksalātu, pēc tam karsē, sacietē, atdala un mazgā, žāvē 110 °C temperatūrā un pēc tam apdedzina cērija oksīdā 900–1000 °C temperatūrā. Cērija oksīdu var iegūt, karsējot cērija oksīda un oglekļa pulvera maisījumu 1250 °C temperatūrā oglekļa monoksīda atmosfērā.
Pieteikums
Cērija oksīdu izmanto kā piedevas stikla rūpniecībā, lokšņu stikla slīpēšanas materiālos, un to izmanto arī stiklu slīpēšanai, optiskajām lēcām, kineskopiem, balināšanai, dzidrināšanai, ultravioletā starojuma absorbēšanai un elektronisko vadu absorbcijai utt. To izmanto arī kā antireflektoru briļļu lēcām, un cēriju izmanto, lai padarītu ceriju titāna dzeltenu, lai stikls būtu gaiši dzeltens. Retzemju oksidācijas frontei ir zināma ietekme uz stikla keramikas kristalizāciju un īpašībām CaO-MgO-AI2O3-SiO2 sistēmā. Pētījumu rezultāti liecina, ka atbilstošas oksidācijas frontes pievienošana ir labvēlīga, lai uzlabotu stikla šķidruma dzidrināšanas efektu, likvidētu burbuļus, padarītu stikla struktūru kompaktu un uzlabotu materiālu mehāniskās īpašības un sārmu izturību. Optimālais cērija oksīda pievienošanas daudzums ir 1,5, ja to izmanto keramikas glazūrā un elektroniskajā rūpniecībā kā pjezoelektrisku keramikas penetrantu. To izmanto arī augstas aktivitātes katalizatoru, gāzes lampu kvēlspuldžu pārsegu, rentgenstaru dienasgaismas ekrānu (galvenokārt izmanto lēcu pulēšanas līdzekļos) ražošanā. Retzemju cērija pulēšanas pulveris tiek plaši izmantots kamerās, kameru objektīvos, televizoru kineskopos, objektīvos utt. To var izmantot arī stikla rūpniecībā. Cērija oksīdu un titāna dioksīdu var izmantot kopā, lai padarītu stiklu dzeltenu. Cērija oksīdam stikla atkrāsošanai ir tādas priekšrocības kā stabila veiktspēja augstā temperatūrā, zema cena un redzamās gaismas absorbcijas neesamība. Turklāt cērija oksīdu pievieno stiklam, ko izmanto ēkās un automašīnās, lai samazinātu ultravioletā gaismas caurlaidību. Retzemju luminiscējošu materiālu ražošanā cērija oksīdu pievieno kā aktivatoru retzemju trīskrāsu fosforos, ko izmanto enerģijas taupīšanas lampu luminiscējošos materiālos, un fosforos, ko izmanto indikatoros un starojuma detektoros. Cērija oksīds ir arī izejviela metāla cērija ražošanai. Turklāt pusvadītāju materiālos, augstas kvalitātes pigmentos un gaismjutīgā stikla sensibilizatoros plaši tiek izmantots automobiļu izplūdes gāzu attīrītājs. Automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizators galvenokārt sastāv no šūnveida keramikas (vai metāla) nesēja un virsmas aktivēta pārklājuma. Aktivētais pārklājums sastāv no liela gamma-trioksīda laukuma, atbilstoša daudzuma oksīdu, kas stabilizē virsmas laukumu, un metāla ar katalītisku aktivitāti, kas izkliedēts pārklājumā. Lai samazinātu dārgo Pt, Rh devu, Pd devas palielināšana ir relatīvi lēta, samazinot katalizatora izmaksas, nemazinot automašīnu izplūdes gāzu attīrīšanas katalizatorus, pamatojoties uz dažādu veiktspēju, parasti izmanto Pt un Pd. Rh trīskāršā katalizatora pārklājuma aktivizēšana, parasti pilnīgas iegremdēšanas metode, lai pievienotu noteiktu daudzumu cērija oksīda un lantāna oksīda, rada izcilu retzemju katalītisku efektu. Dārgmetālu trīskāršais katalizators. Lantāna oksīds un cērija oksīds tika izmantoti kā palīgvielas, lai uzlabotu uz A-alumīnija oksīda balstītu cēlmetālu katalizatoru veiktspēju. Saskaņā ar pētījumu, cērija oksīda un lantāna oksīda katalītiskais mehānisms galvenokārt ir aktīvā pārklājuma katalītiskās aktivitātes uzlabošana, gaisa un degvielas attiecības un katalīžu automātiska regulēšana, kā arī nesēja termiskās stabilitātes un mehāniskās izturības uzlabošana.