Arka Plan ve Genel Durum
Nadir toprak elementleriPeriyodik tabloda IIIB sınıfı skandiyum, itriyum ve lantan gibi elementler bulunur. 17 element vardır. Nadir toprak elementleri benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir ve endüstri, tarım ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Nadir toprak bileşiklerinin saflığı, malzemelerin özel özelliklerini doğrudan belirler. Farklı saflıktaki nadir toprak malzemeleri, farklı performans gereksinimlerine sahip seramik malzemeler, floresan malzemeler ve elektronik malzemeler üretebilir. Şu anda, nadir toprak çıkarma teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, temiz nadir toprak bileşikleri iyi bir pazar potansiyeli sunmakta ve yüksek performanslı nadir toprak malzemelerinin hazırlanması, temiz nadir toprak bileşikleri için daha yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır. Seryum bileşiği geniş bir kullanım alanına sahiptir ve çoğu uygulamadaki etkisi saflığı, fiziksel özellikleri ve safsızlık içeriğiyle ilgilidir. Nadir toprak elementlerinin dağılımında, seryum hafif nadir toprak kaynaklarının yaklaşık %50'sini oluşturur. Yüksek saflıkta seryumun artan uygulamasıyla birlikte, seryum bileşikleri için nadir toprak dışı içerik indeksi gereksinimi giderek artmaktadır.Seryum oksitSeryum oksit, CAS numarası 1306-38-3, moleküler formülü CeO2, moleküler ağırlığı 172,11'dir; Seryum oksit, nadir toprak elementi seryumun en kararlı oksitidir. Oda sıcaklığında soluk sarı bir katıdır ve ısıtıldığında koyulaşır. Seryum oksit, mükemmel performansı nedeniyle ışık yayan malzemelerde, katalizörlerde, parlatma tozunda, UV korumasında ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda birçok araştırmacının ilgisini çekmiştir. Seryum oksidin hazırlanması ve performansı son yıllarda araştırma alanında önemli bir konu haline gelmiştir.
Üretim Süreci
Yöntem 1: Oda sıcaklığında karıştırılır, 0,1 mol/L seryum sülfat çözeltisine 5,0 mol/L sodyum hidroksit çözeltisi eklenir, pH değeri 10'dan büyük olacak şekilde ayarlanır ve çökelme reaksiyonu gerçekleşir. Çökelti pompalanır, birkaç kez deiyonize su ile yıkanır ve ardından 90℃'lik bir fırında 24 saat kurutulur. Öğütme ve filtrelemeden sonra (parçacık boyutu 0,1 mm'den küçük), seryum oksit elde edilir ve kapalı bir şekilde kuru bir yerde saklanır. Yöntem 2: Hammadde olarak seryum klorür veya seryum nitrat alınır, pH değeri amonyaklı su ile 2'ye ayarlanır, seryum oksalatı çöktürmek için oksalat eklenir, ısıtma, kürleme, ayırma ve yıkamadan sonra 110℃'de kurutulur, ardından 900~1000℃'de yakılarak seryum oksit elde edilir. Seryum oksit, seryum oksit ve karbon tozu karışımının karbonmonoksit atmosferinde 1250℃'de ısıtılmasıyla elde edilebilir.
Başvuru
Seryum oksit, cam endüstrisinde katkı maddesi olarak, levha cam taşlama malzemelerinde kullanılır ve cam taşlama camı, optik lensler, kineskop, ağartma, berraklaştırma, ultraviyole radyasyon camı ve elektronik tel emilimi gibi alanlara da yayılmıştır. Ayrıca gözlük camı için yansıma önleyici olarak kullanılır ve seryum, camı açık sarı yapmak için seryum titanyum sarısı üretmek için kullanılır. Nadir toprak oksidasyon cephesi, CaO-MgO-Al2O3-SiO2 sisteminde cam seramiklerin kristalleşmesi ve özellikleri üzerinde belirli bir etkiye sahiptir. Araştırma sonuçları, uygun bir oksidasyon cephesinin eklenmesinin, cam sıvısının berraklaştırma etkisini iyileştirmeye, kabarcıkları ortadan kaldırmaya, cam yapısını daha kompakt hale getirmeye ve malzemelerin mekanik özelliklerini ve alkali direncini iyileştirmeye faydalı olduğunu göstermektedir. Seryum oksidin optimum ekleme miktarı, seramik sır ve elektronik endüstrisinde piezoelektrik seramik penetrantı olarak kullanıldığında 1,5'tir. Ayrıca yüksek aktiviteli katalizörlerin, gaz lambası akkor ampul kapaklarının, X-ışını floresan ekranlarının (esas olarak lens parlatma maddesi olarak kullanılır) üretiminde de kullanılır. Nadir toprak seramik parlatma tozu, kameralarda, kamera lenslerinde, televizyon resim tüplerinde, lenslerde vb. yaygın olarak kullanılır. Ayrıca cam endüstrisinde de kullanılabilir. Seramik oksit ve titanyum dioksit birlikte kullanılarak camın sarı rengi verilebilir. Camın rengini açmak için kullanılan seramik oksit, yüksek sıcaklıkta istikrarlı performans, düşük fiyat ve görünür ışığı emmemesi gibi avantajlara sahiptir. Ek olarak, seramik oksit, binalarda ve otomobillerde kullanılan camlara ultraviyole ışığın geçirgenliğini azaltmak için eklenir. Nadir toprak lüminesans malzemelerinin üretiminde, seramik oksit, enerji tasarruflu lambaların lüminesans malzemelerinde kullanılan nadir toprak üç renkli fosforlara ve göstergelerde ve radyasyon dedektörlerinde kullanılan fosforlara aktivatör olarak eklenir. Seramik oksit ayrıca metal seramik hazırlanmasında da hammadde olarak kullanılır. Ayrıca, yarı iletken malzemelerde, yüksek kaliteli pigmentlerde ve ışığa duyarlı cam duyarlılaştırıcıda, otomotiv egzoz arıtıcılarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomobil egzoz arıtımı için katalizör esas olarak petek seramik (veya metal) taşıyıcı ve yüzey aktif kaplamadan oluşur. Aktif kaplama, geniş bir gama-trioksit alanından, yüzey alanını stabilize eden uygun miktarda oksitten ve kaplama içinde dağılmış katalitik aktiviteye sahip bir metalden oluşur. Pahalı Pt ve Rh dozajını azaltmak için, nispeten ucuz olan Pd dozajı artırılarak, çeşitli performanslar altında otomobil egzoz arıtım katalizörlerinin maliyeti düşürülür; yaygın olarak Pt, Pd ve Rh üçlü katalizör kaplaması kullanılır. Genellikle, belirli miktarda seryum oksit ve lantan oksit eklemek için tam daldırma yöntemi kullanılır ve bu da mükemmel bir nadir toprak katalitik etkisine sahip değerli metal üçlü katalizör oluşturur. Lantan oksit ve seryum oksit, A-Alümina destekli değerli metal katalizörlerinin performansını iyileştirmek için yardımcı madde olarak kullanılır. Araştırmaya göre, serium oksit ve lantan oksitin katalitik mekanizması esas olarak aktif kaplamanın katalitik aktivitesini iyileştirmek, hava-yakıt oranını ve katalizi otomatik olarak ayarlamak ve taşıyıcının termal stabilitesini ve mekanik dayanımını artırmaktır.