Передумови та загальна ситуація
Рідкоземельні елементиє підлогою IIIB скандію, ітрію та лантану в періодичній таблиці. Існує 17 елементів. Рідкоземельні елементи мають унікальні фізичні та хімічні властивості та широко використовуються в промисловості, сільському господарстві та інших галузях. Чистота рідкісноземельних сполук безпосередньо визначає особливі властивості матеріалів. Різна чистота рідкісноземельних матеріалів може виробляти керамічні матеріали, флуоресцентні матеріали та електронні матеріали з різними вимогами до експлуатаційних характеристик. В даний час, з розвитком технології видобутку рідкісноземельних елементів, чисті рідкісноземельні сполуки мають гарні ринкові перспективи, а отримання високоефективних рідкісноземельних матеріалів висуває вищі вимоги до чистих рідкісноземельних сполук. Сполуки церію мають широкий спектр застосування, і їх вплив у більшості застосувань пов'язаний з їх чистотою, фізичними властивостями та вмістом домішок. У розподілі рідкісноземельних елементів церій становить близько 50% ресурсів легких рідкісноземельних елементів. Зі зростанням застосування високочистого церію вимоги до вмісту нерідкісноземельних елементів для сполук церію зростають.Оксид церію– оксид церію, номер CAS – 1306-38-3, молекулярна формула – CeO2, молекулярна маса: 172,11; Оксид церію – найстабільніший оксид рідкоземельного елемента церію. Він являє собою блідо-жовту тверду речовину за кімнатної температури, яка темніє при нагріванні. Оксид церію широко використовується в люмінесцентних матеріалах, каталізаторах, полірувальних порошках, засобах захисту від ультрафіолету та інших аспектах завдяки своїм чудовим характеристикам. В останні роки він викликав інтерес багатьох дослідників. Отримання та продуктивність оксиду церію стали актуальною темою досліджень останніми роками.
Виробничий процес
Спосіб 1: Перемішують за кімнатної температури, додають розчин гідроксиду натрію 5,0 моль/л до розчину сульфату церію 0,1 моль/л, встановлюють значення pH вище 10, і відбувається реакція осадження. Осад відкачують, промивають кілька разів деіонізованою водою, а потім сушать у печі при температурі 90℃ протягом 24 годин. Після подрібнення та фільтрування (розмір частинок менше 0,1 мм) отримують оксид церію, який поміщають у сухе місце для герметичного зберігання. Спосіб 2: Взяття хлориду церію або нітрату церію як сировини, встановлюють значення pH до 2 аміачною водою, додають оксалат для осадження оксалату церію, після нагрівання, затвердіння, відділення та промивання сушать при 110℃, потім випалюють до оксиду церію при 900~1000℃. Оксид церію можна отримати нагріванням суміші оксиду церію та вуглецевого порошку при 1250℃ в атмосфері монооксиду вуглецю.
Застосування
Оксид церію використовується як добавки в скляній промисловості, матеріали для шліфування листового скла, а також поширений на шліфування скла, оптичні лінзи, кінескопи, відбілювання, освітлення, поглинання ультрафіолетового випромінювання скла та поглинання електронних дротів тощо. Він також використовується як антирефлектор для лінз для окулярів, а церій використовується для забарвлення титану церію в жовтий колір, щоб зробити скло світло-жовтим. Фронт окислення рідкоземельних елементів має певний вплив на кристалізацію та властивості склокераміки в системі CaO-MgO-Al2O3-SiO2. Результати досліджень показують, що додавання відповідного фронту окислення сприяє покращенню ефекту освітлення скляної рідини, усуненню бульбашок, ущільненню структури скла та покращенню механічних властивостей і стійкості матеріалів до лугів. Оптимальна кількість доданого оксиду церію становить 1,5, коли його використовують у керамічній глазурі та електронній промисловості як п'єзоелектричний керамічний пенетрант. Він також використовується у виробництві високоактивного каталізатора, кришки для ламп розжарювання газових ламп, рентгенівського флуоресцентного екрану (в основному використовується як полірувальний агент для лінз). Порошок для полірування на основі рідкісноземельного церію широко використовується в камерах, об'єктивах камер, телевізійних кінескопах, об'єктивах тощо. Його також можна використовувати в скляній промисловості. Оксид церію та діоксид титану можна використовувати разом, щоб зробити скло жовтим. Оксид церію для знебарвлення скла має такі переваги, як стабільна робота за високої температури, низька ціна та відсутність поглинання видимого світла. Крім того, оксид церію додають до скла, яке використовується в будівлях та автомобілях, щоб зменшити пропускання ультрафіолетового світла. Для виробництва люмінесцентних матеріалів з рідкісноземельними елементами оксид церію додають як активатор до триколірних люмінофорів з рідкісноземельними елементами, що використовуються в люмінесцентних матеріалах енергозберігаючих ламп, та люмінофорів, що використовуються в індикаторах та детекторах випромінювання. Оксид церію також є сировиною для отримання металевого церію. Крім того, у напівпровідникових матеріалах широко використовуються високоякісні пігменти та світлочутливі скляні сенсибілізатори, очищувачі вихлопних газів автомобілів. Каталізатор для очищення вихлопних газів автомобілів в основному складається з стільникового керамічного (або металевого) носія та поверхнево активованого покриття. Активоване покриття складається з великої площі гамма-триоксиду, відповідної кількості оксидів, що стабілізують площу поверхні, та металу з каталітичною активністю, диспергованого всередині покриття. Щоб зменшити дозування дорогих Pt та Rh, збільшити дозування Pd є відносно дешевим, знизити вартість каталізатора без зменшення вартості каталізаторів очищення вихлопних газів автомобілів за умови різної продуктивності, зазвичай використовуються Pt та Pd. Активація потрійного каталітичного покриття Rh, зазвичай методом повного занурення з додаванням певної кількості оксиду церію та оксиду лантану, забезпечує чудовий каталітичний ефект рідкісноземельних елементів. Потрійний каталізатор на основі дорогоцінних металів. Оксид лантану та оксид церію використовувалися як допоміжні речовини для покращення продуктивності каталізаторів на основі благородних металів на основі ¦A-оксиду алюмінію. Згідно з дослідженням, каталітичний механізм оксиду церію та оксиду лантану полягає головним чином у покращенні каталітичної активності активного покриття, автоматичному регулюванні співвідношення повітря-паливо та каталізу, а також у покращенні термічної стабільності та механічної міцності носія.