Tło i sytuacja ogólna
Pierwiastki ziem rzadkichSą one podstawą układu okresowego skandu, itru i lantanu IIIB. Istnieje 17 pierwiastków. Pierwiastki ziem rzadkich mają unikalne właściwości fizyczne i chemiczne i są szeroko stosowane w przemyśle, rolnictwie i innych dziedzinach. Czystość związków pierwiastków ziem rzadkich bezpośrednio determinuje szczególne właściwości materiałów. Różna czystość pierwiastków ziem rzadkich pozwala na produkcję materiałów ceramicznych, fluorescencyjnych i elektronicznych o różnych wymaganiach dotyczących wydajności. Obecnie, wraz z rozwojem technologii wydobycia pierwiastków ziem rzadkich, czyste związki ziem rzadkich przedstawiają dobre perspektywy rynkowe, a wytwarzanie wysokowydajnych materiałów ziem rzadkich stawia wyższe wymagania dotyczące czystych związków ziem rzadkich. Związki ceru mają szeroki zakres zastosowań, a ich wpływ w większości zastosowań jest związany z ich czystością, właściwościami fizycznymi i zawartością zanieczyszczeń. W dystrybucji pierwiastków ziem rzadkich cer stanowi około 50% zasobów lekkich pierwiastków ziem rzadkich. Wraz ze wzrostem zastosowania ceru o wysokiej czystości, wymagania dotyczące indeksu zawartości pierwiastków innych niż pierwiastki ziem rzadkich w związkach ceru są coraz wyższe.Tlenek ceruTlenek ceru (Cer(III)), numer CAS: 1306-38-3, wzór sumaryczny: CeO2, masa cząsteczkowa: 172,11; Tlenek ceru jest najstabilniejszym tlenkiem pierwiastka ziem rzadkich, ceru. W temperaturze pokojowej jest jasnożółtym ciałem stałym, które ciemnieje po podgrzaniu. Tlenek ceru jest szeroko stosowany w materiałach luminescencyjnych, katalizatorach, proszkach polerskich, osłonach UV i innych zastosowaniach ze względu na swoje doskonałe właściwości. W ostatnich latach wzbudził zainteresowanie wielu badaczy. Otrzymywanie i działanie tlenku ceru stały się w ostatnich latach przedmiotem zainteresowania badaczy.
Proces produkcyjny
Metoda 1: Mieszaj w temperaturze pokojowej, dodaj roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 5,0 mol/l do roztworu siarczanu ceru o stężeniu 0,1 mol/l, dostosuj wartość pH do wartości większej niż 10, a reakcja wytrącania ma miejsce. Osad został przepompowany, przemyty kilkakrotnie wodą dejonizowaną, a następnie wysuszony w piecu o temperaturze 90°C przez 24 godziny. Po zmieleniu i przefiltrowaniu (wielkość cząstek mniejsza niż 0,1 mm) uzyskano tlenek ceru i umieszczono go w suchym miejscu w celu szczelnego przechowywania. Metoda 2: Biorąc chlorek ceru lub azotan ceru jako surowce, dostosowując wartość pH do 2 za pomocą wody amoniakalnej, dodając szczawian w celu wytrącenia szczawianu ceru, po ogrzaniu, utwardzeniu, oddzieleniu i przemyciu, wysuszeniu w temperaturze 110°C, a następnie wypaleniu do tlenku ceru w temperaturze 900 ~ 1000°C. Tlenek ceru można uzyskać poprzez podgrzanie mieszanki tlenku ceru i proszku węglowego w temperaturze 1250℃ w atmosferze tlenku węgla.
Aplikacja
Tlenek ceru jest stosowany jako dodatek w przemyśle szklarskim, materiałach do szlifowania szkła płaskiego, a także w szlifowaniu szkła, soczewkach optycznych, kineskopach, wybielaniu, klarowaniu, szkle chroniącym przed promieniowaniem ultrafioletowym oraz w absorpcji przewodów elektronicznych i tak dalej. Jest również stosowany jako antyrefleks w soczewkach okularowych, a cer służy do nadania cerowi tytanu żółtego koloru, nadając szkłu jasnożółty kolor. Front utleniania pierwiastków ziem rzadkich ma pewien wpływ na krystalizację i właściwości ceramiki szklanej w układzie CaO-MgO-AI2O3-SiO2. Wyniki badań pokazują, że dodanie odpowiedniego frontu utleniania korzystnie wpływa na poprawę efektu klarowania cieczy szklanej, eliminację pęcherzyków powietrza, zwartość struktury szkła oraz poprawę właściwości mechanicznych i odporności materiałów na działanie alkaliów. Optymalna ilość tlenku ceru wynosi 1,5, gdy jest on stosowany w szkliwie ceramicznym i przemyśle elektronicznym jako piezoelektryczny penetrant ceramiczny. Jest on również stosowany w produkcji katalizatorów o wysokiej aktywności, osłon żarówek lamp gazowych, ekranów fluorescencyjnych rentgenowskich (głównie stosowany w środkach do polerowania soczewek). Proszek polerujący z cerem ziem rzadkich jest szeroko stosowany w aparatach fotograficznych, obiektywach kamer, kineskopach telewizyjnych, soczewkach itp. Może być również stosowany w przemyśle szklarskim. Tlenek ceru i dwutlenek tytanu mogą być stosowane razem, aby nadać szkłu żółty kolor. Tlenek ceru do odbarwiania szkła ma zalety stabilnej pracy w wysokiej temperaturze, niskiej ceny i braku absorpcji światła widzialnego. Ponadto tlenek ceru jest dodawany do szkła używanego w budynkach i samochodach w celu zmniejszenia przepuszczalności światła ultrafioletowego. Do produkcji materiałów luminescencyjnych ziem rzadkich, tlenek ceru jest dodawany jako aktywator do trójkolorowych luminoforów ziem rzadkich stosowanych w materiałach luminescencyjnych lamp energooszczędnych oraz luminoforów stosowanych we wskaźnikach i detektorach promieniowania. Tlenek ceru jest również surowcem do otrzymywania ceru. Ponadto, w materiałach półprzewodnikowych, wysokiej jakości pigmentach i światłoczułych szklanych sensybilizatorach, szeroko stosowane są samochodowe oczyszczacze spalin. Katalizator do oczyszczania spalin samochodowych składa się głównie z ceramicznego (lub metalowego) nośnika o strukturze plastra miodu oraz aktywowanej powierzchniowo powłoki. Aktywowana powłoka składa się z dużej powierzchni trójtlenku gamma, odpowiedniej ilości tlenków stabilizujących powierzchnię oraz metalu o aktywności katalitycznej rozproszonego w powłoce. Aby zmniejszyć kosztowny udział Pt, Rh, zwiększenie dawki Pd jest stosunkowo niedrogie, co pozwala obniżyć koszt katalizatora bez obniżania wydajności katalizatorów samochodowych oczyszczaczy spalin, przy założeniu zróżnicowanej wydajności, powszechnie stosowane są Pt. Pd. Aktywacja powłoki katalizatora trójskładnikowego Rh, zazwyczaj metodą całkowitego zanurzenia, poprzez dodanie określonej ilości tlenku ceru i tlenku lantanu, zapewnia doskonały efekt katalityczny dla metali ziem rzadkich. Katalizator trójskładnikowy z metali szlachetnych. Tlenek lantanu i tlenek ceru były stosowane jako substancje pomocnicze w celu poprawy wydajności katalizatorów z metali szlachetnych na nośniku ¦ A-tlenku glinu. Zgodnie z badaniami mechanizm katalityczny tlenku ceru i tlenku lantanu polega głównie na poprawie aktywności katalitycznej powłoki aktywnej, automatycznej regulacji stosunku powietrza do paliwa i katalizy oraz poprawie stabilności termicznej i wytrzymałości mechanicznej nośnika.