Tausta ja yleinen tilanne
Harvinaiset maametallitovat IIIB skandiumin, yttriumin ja lantaanin lattialaudat jaksollisessa taulukossa.Siinä on l7 elementtejä.Harvinaisilla maametallilla on ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, ja niitä on käytetty laajalti teollisuudessa, maataloudessa ja muilla aloilla.Harvinaisten maametallien puhtaus määrää suoraan materiaalien erityisominaisuudet.Harvinaisten maametallien eri puhtausasteet voivat tuottaa keraamisia materiaaleja, fluoresoivia materiaaleja ja elektronisia materiaaleja, joilla on erilaiset suorituskykyvaatimukset.Tällä hetkellä harvinaisten maametallien louhintatekniikan kehittyessä puhtaat harvinaisten maametallien yhdisteet tarjoavat hyvät markkinanäkymät, ja korkean suorituskyvyn harvinaisten maametallien materiaalien valmistus asettaa puhtaille harvinaisille maametalliyhdisteille korkeampia vaatimuksia.Ceriumyhdisteellä on laaja käyttöalue, ja sen vaikutus useimmissa sovelluksissa liittyy sen puhtauteen, fysikaalisiin ominaisuuksiin ja epäpuhtauspitoisuuteen.Harvinaisten maametallien jakaumassa ceriumin osuus on noin 50 % kevyistä harvinaisten maametallien luonnonvaroista.Korkean puhtauden ceriumin käytön lisääntyessä ceriumyhdisteiden ei-harvinaisten maametallien pitoisuusindeksin vaatimus on korkeampi ja korkeampi.Ceriumoksidion seriumoksidi, CAS-numero on 1306-38-3, molekyylikaava on CeO2, molekyylipaino: 172,11;Ceriumoksidi on harvinaisen maametallin ceriumin stabiilin oksidi.Se on vaaleankeltainen kiinteä aine huoneenlämpötilassa ja tummenee kuumennettaessa.Ceriumoksidia käytetään laajalti luminoivissa materiaaleissa, katalyyteissä, kiillotusjauheissa, UV-suojassa ja muissa ominaisuuksissa sen erinomaisen suorituskyvyn ansiosta.Viime vuosina se on herättänyt monien tutkijoiden kiinnostuksen.Ceriumoksidin valmistamisesta ja suorituskyvystä on tullut viime vuosina tutkimuskohde.
Tuotantoprosessi
Menetelmä 1: Sekoita huoneenlämpötilassa, lisää 5,0 mol/l natriumhydroksidiliuosta 0,1 mol/l ceriumsulfaattiliuokseen, säädä pH-arvo suuremmaksi kuin 10, ja saostumisreaktio tapahtuu.Sedimentti pumpattiin, pestiin useita kertoja deionisoidulla vedellä ja kuivattiin sitten 90 ℃ uunissa 24 tuntia.Jauhamisen ja suodatuksen (hiukkaskoko alle 0,1 mm) jälkeen seriumoksidi saadaan ja sijoitetaan kuivaan paikkaan suljettua varastointia varten.Menetelmä 2: Ceriumkloridin tai ceriumnitraatin ottaminen raaka-aineiksi, pH-arvon säätäminen 2:ksi ammoniakkivedellä, oksalaatin lisääminen ceriumoksalaatin saostamiseen, kuumennuksen, kovetuksen, erotuksen ja pesun jälkeen, kuivaaminen 110 ℃:ssa, sitten polttaminen ceriumoksidiksi 900 asteessa ~ 1000 ℃.Ceriumoksidia voidaan saada kuumentamalla seriumoksidin ja hiilijauheen seosta 1250 ℃:seen hiilimonoksidiatmosfäärissä.
Sovellus
Ceriumoksidia käytetään lisäaineina lasiteollisuudessa, levylasin hiomamateriaaleissa, ja se on laajennettu lasien hiontaan, optisiin linsseihin, kineskooppiin, valkaisuun, selkeytykseen, ultraviolettisäteilyn lasiin ja elektronisten lankojen imeytymiseen ja niin edelleen.Sitä käytetään myös silmälasilinssien heijastuksenestoaineena, ja ceriumia käytetään ceriumtitaanin keltaisena, jotta lasista tulee vaaleankeltainen.Harvinaisen maametallin hapetusrintamalla on tietty vaikutus lasikeramiikan kiteytymiseen ja ominaisuuksiin CaO-MgO-AI2O3-SiO2-järjestelmässä.Tutkimustulokset osoittavat, että sopivan hapetusrintaman lisääminen parantaa lasinesteen kirkastumisvaikutusta, eliminoi kuplia, tekee lasirakenteesta tiiviin sekä parantaa materiaalien mekaanisia ominaisuuksia ja alkalinkestävyyttä.Optimaalinen ceriumoksidin lisäysmäärä on 1,5 käytettäessä sitä keraamisessa lasitteessa ja elektroniikkateollisuudessa pietsosähköisenä keraamisena tunkeutumisaineena.Sitä käytetään myös korkea-aktiivisten katalyyttien, kaasulamppujen hehkulamppujen, röntgenfluoresoivan näytön valmistuksessa (käytetään pääasiassa linssin kiillotusaineessa).Harvinaisen maametallin ceriumin kiillotusjauhetta käytetään laajalti kameroissa, kameran linsseissä, TELEVISIO-kuvaputkissa, linsseissä ja niin edelleen.Sitä voidaan käyttää myös lasiteollisuudessa.Ceriumoksidia ja titaanidioksidia voidaan käyttää yhdessä lasin keltaiseksi tekemiseksi.Lasin värinpoistoon tarkoitetun ceriumoksidin etuna on vakaa suorituskyky korkeassa lämpötilassa, alhainen hinta ja näkyvän valon absorptio.Lisäksi rakennuksissa ja autoissa käytettävään lasiin lisätään ceriumoksidia ultraviolettivalon läpäisevyyden vähentämiseksi.Harvinaisten maametallien luminoivien materiaalien valmistuksessa seriumoksidia lisätään aktivaattorina energiansäästölamppujen luminoivissa materiaaleissa käytettäviin harvinaisten maametallien kolmiväriloisteaineisiin sekä indikaattoreissa ja säteilyilmaisimissa käytettyihin loisteaineisiin.Ceriumoksidi on myös raaka-aine metalliseriumin valmistukseen.Lisäksi puolijohdemateriaaleissa, korkealaatuisissa pigmenteissä ja valoherkässä lasiherkistäjässä autojen pakokaasujen puhdistinta on käytetty laajalti.Autojen pakokaasujen puhdistuksen katalyytti koostuu pääasiassa hunajakennokeraamista (tai metallista) kantaja-aineesta ja pinta-aktivoidusta pinnoitteesta.Aktivoitu pinnoite koostuu suuresta alueesta gammatrioksidia, sopivasta määrästä oksideja, jotka stabiloivat pinta-alaa, ja metallista, jolla on katalyyttinen aktiivisuus dispergoituneena pinnoitteen sisään.Kalliin Pt-, Rh-annoksen pienentämiseksi Pd:n annoksen lisääminen on suhteellisen halpaa, katalyytin kustannuksia alennetaan vähentämättä autojen pakokaasujen puhdistuskatalyyttejä eri suorituskyvyn perusteella, yleisesti käytetty Pt.Pd.Aktivointi Rh kolmiosainen katalyyttipinnoite, yleensä täysin upotusmenetelmä lisätä tietty määrä ceriumoksidia ja lantaanioksidia, muodostaa harvinaisen maametallin katalyyttinen vaikutus on erinomainen.Kolmiosainen jalometallikatalysaattori.Lantaanioksidia ja ceriumoksidia käytettiin apuaineina parantamaan ¦ A-alumiinioksidilla tuettujen jalometallikatalyyttien suorituskykyä.Tutkimuksen mukaan ceriumoksidin ja lantaanioksidin katalyyttinen mekanismi on pääasiassa parantaa aktiivisen pinnoitteen katalyyttistä aktiivisuutta, säätää automaattisesti ilma-polttoainesuhdetta ja katalyysiä sekä parantaa kantoaineen lämpöstabiilisuutta ja mekaanista lujuutta.