నేపథ్యం మరియు సాధారణ పరిస్థితి
అరుదైన భూమి మూలకాలుఆవర్తన పట్టికలో IIIB శ్రేణికి చెందిన స్కాండియం, యట్రియం మరియు లాంథనమ్లు 17 మూలకాలుగా ఉన్నాయి. అరుదైన భూ మూలకాలు విశిష్టమైన భౌతిక మరియు రసాయన ధర్మాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు పరిశ్రమ, వ్యవసాయం మరియు ఇతర రంగాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. అరుదైన భూ మూలకాల సమ్మేళనాల స్వచ్ఛత, ఆ పదార్థాల ప్రత్యేక ధర్మాలను నేరుగా నిర్ధారిస్తుంది. వివిధ స్వచ్ఛత కలిగిన అరుదైన భూ మూలకాల పదార్థాలతో, విభిన్న పనితీరు అవసరాలు గల సిరామిక్ పదార్థాలు, ఫ్లోరోసెంట్ పదార్థాలు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ప్రస్తుతం, అరుదైన భూ మూలకాల వెలికితీత సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందడంతో, స్వచ్ఛమైన అరుదైన భూ మూలకాల సమ్మేళనాలకు మంచి మార్కెట్ అవకాశాలు ఉన్నాయి, మరియు అధిక పనితీరు గల అరుదైన భూ మూలకాల పదార్థాల తయారీకి స్వచ్ఛమైన అరుదైన భూ మూలకాల సమ్మేళనాలపై అధిక అవసరాలు ఏర్పడుతున్నాయి. సెరియం సమ్మేళనం అనేక రకాల ఉపయోగాలను కలిగి ఉంది, మరియు చాలా అనువర్తనాలలో దాని ప్రభావం దాని స్వచ్ఛత, భౌతిక ధర్మాలు మరియు మలినాల పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అరుదైన భూ మూలకాల పంపిణీలో, తేలికపాటి అరుదైన భూ వనరులలో సెరియం సుమారు 50% వాటాను కలిగి ఉంది. అధిక స్వచ్ఛత గల సెరియం యొక్క అనువర్తనాలు పెరిగేకొద్దీ, సెరియం సమ్మేళనాలకు అరుదైన భూ మూలకాలు కాని వాటి పరిమాణ సూచికపై అవసరం అంతకంతకూ పెరుగుతోంది.సెరియం ఆక్సైడ్సెరియం ఆక్సైడ్, దీని CAS సంఖ్య 1306-38-3, అణు ఫార్ములా CeO2, అణుభారం: 172.11; సెరియం ఆక్సైడ్ అనేది అరుదైన భూ మూలకమైన సెరియం యొక్క అత్యంత స్థిరమైన ఆక్సైడ్. ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద లేత పసుపు రంగు ఘనపదార్థంగా ఉంటుంది మరియు వేడి చేసినప్పుడు ముదురు రంగులోకి మారుతుంది. సెరియం ఆక్సైడ్ దాని అద్భుతమైన పనితీరు కారణంగా కాంతి ఉద్గార పదార్థాలు, ఉత్ప్రేరకాలు, పాలిషింగ్ పౌడర్, UV షీల్డింగ్ మరియు ఇతర అంశాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఇది చాలా మంది పరిశోధకుల ఆసక్తిని రేకెత్తించింది. సెరియం ఆక్సైడ్ తయారీ మరియు పనితీరు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో ఒక పరిశోధనా హాట్స్పాట్గా మారాయి.
ఉత్పత్తి ప్రక్రియ
విధానం 1: గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద కలుపుతూ, 0.1mol/L సీరియం సల్ఫేట్ ద్రావణానికి 5.0mol/L సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణాన్ని కలిపి, pH విలువను 10 కంటే ఎక్కువగా ఉండేలా సర్దుబాటు చేయగా, అవక్షేపణ చర్య జరుగుతుంది. అవక్షేపాన్ని పంప్ చేసి, డీయోనైజ్డ్ నీటితో అనేకసార్లు కడిగి, ఆపై 90℃ ఓవెన్లో 24 గంటల పాటు ఆరబెట్టాలి. గ్రైండింగ్ మరియు ఫిల్టరింగ్ (కణ పరిమాణం 0.1mm కంటే తక్కువ) తర్వాత, సీరియం ఆక్సైడ్ను పొంది, దానిని గాలి చొరబడని నిల్వ కోసం పొడి ప్రదేశంలో ఉంచాలి. విధానం 2: సీరియం క్లోరైడ్ లేదా సీరియం నైట్రేట్ను ముడి పదార్థాలుగా తీసుకుని, అమ్మోనియా నీటితో pH విలువను 2కు సర్దుబాటు చేసి, ఆక్సలేట్ను కలిపి సీరియం ఆక్సలేట్ను అవక్షేపించాలి. వేడిచేసి, క్యూరింగ్, వేరుచేయడం మరియు కడిగిన తర్వాత, 110℃ వద్ద ఆరబెట్టి, ఆపై 900 ~ 1000℃ వద్ద మండించి సీరియం ఆక్సైడ్ను తయారుచేయాలి. సీరియం ఆక్సైడ్ మరియు కార్బన్ పౌడర్ మిశ్రమాన్ని కార్బన్ మోనాక్సైడ్ వాతావరణంలో 1250℃ వద్ద వేడి చేయడం ద్వారా సీరియం ఆక్సైడ్ను పొందవచ్చు.
అప్లికేషన్
సెరియం ఆక్సైడ్ను గాజు పరిశ్రమలో సంకలితంగా, ప్లేట్ గ్లాస్ గ్రైండింగ్ మెటీరియల్స్గా ఉపయోగిస్తారు. దీనిని గ్లాసెస్ గ్రైండింగ్ గ్లాస్, ఆప్టికల్ లెన్సులు, కైనెస్కోప్, బ్లీచింగ్, క్లారిఫికేషన్, అతినీలలోహిత వికిరణ గాజు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ వైర్ శోషణ మొదలైన వాటికి కూడా విస్తరించారు. దీనిని కళ్లద్దాల లెన్స్కు యాంటీ-రిఫ్లెక్టర్గా కూడా ఉపయోగిస్తారు, మరియు గాజును లేత పసుపు రంగులోకి మార్చడానికి సెరియం టైటానియం యెల్లోను తయారు చేయడానికి సెరియంను వాడతారు. CaO-MgO-Al2O3-SiO2 వ్యవస్థలో, ఈ రేర్ ఎర్త్ ఆక్సీకరణ ఫ్రంట్ గ్లాస్ సిరామిక్స్ యొక్క స్ఫటికీకరణ మరియు లక్షణాలపై ఒక నిర్దిష్ట ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. పరిశోధన ఫలితాల ప్రకారం, సరైన ఆక్సీకరణ ఫ్రంట్ను జోడించడం వల్ల గాజు ద్రవం యొక్క స్పష్టీకరణ ప్రభావాన్ని మెరుగుపరచడానికి, బుడగలను తొలగించడానికి, గాజు నిర్మాణాన్ని దృఢంగా చేయడానికి, మరియు పదార్థాల యాంత్రిక లక్షణాలు మరియు క్షార నిరోధకతను మెరుగుపరచడానికి ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. సిరామిక్ గ్లేజ్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ పరిశ్రమలో పీజోఎలెక్ట్రిక్ సిరామిక్ పెనెట్రెంట్గా ఉపయోగించినప్పుడు, సెరియం ఆక్సైడ్ను జోడించడానికి సరైన మోతాదు 1.5. దీనిని అధిక క్రియాశీలత గల ఉత్ప్రేరకం, గ్యాస్ ల్యాంప్ ప్రకాశక కవర్, ఎక్స్-రే ఫ్లోరోసెంట్ స్క్రీన్ (ప్రధానంగా లెన్స్ పాలిషింగ్ ఏజెంట్గా) తయారీలో కూడా ఉపయోగిస్తారు. రేర్ ఎర్త్ సెరియం పాలిషింగ్ పౌడర్ను కెమెరాలు, కెమెరా లెన్స్లు, టెలివిజన్ పిక్చర్ ట్యూబ్, లెన్స్ మొదలైన వాటిలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు. దీనిని గాజు పరిశ్రమలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు. గాజుకు పసుపు రంగు తీసుకురావడానికి సెరియం ఆక్సైడ్ మరియు టైటానియం డయాక్సైడ్లను కలిపి ఉపయోగించవచ్చు. గాజు రంగును తొలగించడానికి ఉపయోగించే సెరియం ఆక్సైడ్కు అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్థిరమైన పనితీరు, తక్కువ ధర మరియు దృశ్య కాంతిని శోషించుకోకపోవడం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అదనంగా, అతినీలలోహిత కాంతి ప్రసరణను తగ్గించడానికి భవనాలు మరియు కార్లలో ఉపయోగించే గాజుకు సెరియం ఆక్సైడ్ను కలుపుతారు. రేర్ ఎర్త్ ప్రకాశవంతమైన పదార్థాల ఉత్పత్తి కోసం, విద్యుత్ ఆదా దీపాల ప్రకాశవంతమైన పదార్థాలలో ఉపయోగించే రేర్ ఎర్త్ త్రి-రంగు ఫాస్ఫర్లలో మరియు సూచికలు, రేడియేషన్ డిటెక్టర్లలో ఉపయోగించే ఫాస్ఫర్లలో సెరియం ఆక్సైడ్ను యాక్టివేటర్గా కలుపుతారు. సెరియం ఆక్సైడ్, సెరియం లోహం తయారీకి కూడా ఒక ముడి పదార్థం. అదనంగా, సెమీకండక్టర్ పదార్థాలలో, అధిక-శ్రేణి వర్ణకాలు మరియు కాంతి-సున్నితమైన గాజు సెన్సిటైజర్ను ఆటోమోటివ్ ఎగ్జాస్ట్ ప్యూరిఫైయర్లో విస్తృతంగా ఉపయోగించారు. ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ శుద్ధీకరణ కోసం ఉత్ప్రేరకం ప్రధానంగా తేనెగూడు సిరామిక్ (లేదా లోహం) క్యారియర్ మరియు ఉపరితల క్రియాశీల పూతతో కూడి ఉంటుంది. ఈ క్రియాశీల పూతలో పెద్ద విస్తీర్ణంలో గామా-ట్రైఆక్సైడ్, ఉపరితల వైశాల్యాన్ని స్థిరీకరించే తగినంత ఆక్సైడ్లు, మరియు పూతలో చెదరగొట్టబడిన ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలత కలిగిన లోహం ఉంటాయి. ఖరీదైన Pt, Rh మోతాదును తగ్గించడానికి, సాపేక్షంగా చౌకైన Pd మోతాదును పెంచడం ద్వారా, వివిధ పనితీరుల ప్రాతిపదికన ఆటోమొబైల్ ఎగ్జాస్ట్ శుద్ధీకరణ ఉత్ప్రేరకాల పనితీరును తగ్గించకుండా ఉత్ప్రేరకం ఖర్చును తగ్గించడానికి, సాధారణంగా Pt, Pd, Rh త్రిక ఉత్ప్రేరక పూతను ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా, పూర్తి ముంచి ఉంచే పద్ధతిలో, కొంత మొత్తంలో సెరియం ఆక్సైడ్ మరియు లాంథనమ్ ఆక్సైడ్ను జోడించి, అద్భుతమైన ఉత్ప్రేరక ప్రభావాన్ని కలిగిన విలువైన లోహ త్రిక ఉత్ప్రేరకాన్ని తయారు చేస్తారు. A-అల్యూమినా ఆధారిత ఉత్కృష్ట లోహ ఉత్ప్రేరకాల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి లాంథనమ్ ఆక్సైడ్ మరియు సెరియం ఆక్సైడ్లను సహాయకాలుగా ఉపయోగించారు. పరిశోధన ప్రకారం, సెరియం ఆక్సైడ్ మరియు లాంథనమ్ ఆక్సైడ్ల ఉత్ప్రేరక యంత్రాంగం ప్రధానంగా క్రియాశీల పూత యొక్క ఉత్ప్రేరక క్రియాశీలతను మెరుగుపరచడం, గాలి-ఇంధన నిష్పత్తి మరియు ఉత్ప్రేరకతను స్వయంచాలకంగా సర్దుబాటు చేయడం, మరియు వాహకం యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు యాంత్రిక బలాన్ని మెరుగుపరచడం.