الخلفية والوضع العام
العناصر الأرضية النادرةهي ألواح الأرضية من سكانديوم IIIB والإيتريوم واللانثانم في الجدول الدوري.هناك عناصر l7.تتمتع التربة النادرة بخصائص فيزيائية وكيميائية فريدة، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في الصناعة والزراعة وغيرها من المجالات.نقاء المركبات الأرضية النادرة يحدد بشكل مباشر الخصائص الخاصة للمواد.يمكن أن تنتج المواد الأرضية النادرة ذات النقاء المختلف مواد خزفية ومواد الفلورسنت والمواد الإلكترونية بمتطلبات أداء مختلفة.في الوقت الحاضر، مع تطور تكنولوجيا استخراج الأتربة النادرة، توفر مركبات الأتربة النادرة النظيفة آفاقًا جيدة للسوق، ويطرح إعداد المواد الأرضية النادرة عالية الأداء متطلبات أعلى لمركبات الأتربة النادرة النظيفة.لمركب السيريوم نطاق واسع من الاستخدامات، ويرتبط تأثيره في معظم التطبيقات بنقائه وخصائصه الفيزيائية ومحتوى الشوائب.في توزيع العناصر الأرضية النادرة، يمثل السيريوم حوالي 50٪ من موارد الأرض النادرة الخفيفة.مع الاستخدام المتزايد للسيريوم عالي النقاء، أصبحت متطلبات مؤشر محتوى الأرض غير النادرة لمركبات السيريوم أعلى وأعلى.أكسيد السيريومهو أكسيد السيريك، رقم CAS هو 1306-38-3، الصيغة الجزيئية هي CeO2، الوزن الجزيئي: 172.11؛أكسيد السيريوم هو الأكسيد الأكثر ثباتًا لعنصر السيريوم الأرضي النادر.وهو مادة صلبة صفراء شاحبة في درجة حرارة الغرفة ويصبح أغمق عند تسخينه.يستخدم أكسيد السيريوم على نطاق واسع في المواد الانارة، والمحفزات، ومسحوق التلميع، والحماية من الأشعة فوق البنفسجية وغيرها من الجوانب بسبب أدائه الممتاز.وفي السنوات الأخيرة، أثار اهتمام العديد من الباحثين.أصبح تحضير وأداء أكسيد السيريوم نقطة ساخنة للبحث في السنوات الأخيرة.
عملية الإنتاج
الطريقة الأولى: حرك في درجة حرارة الغرفة، وأضف محلول هيدروكسيد الصوديوم 5.0 مول/لتر إلى محلول كبريتات السيريوم 0.1 مول/لتر، واضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لتكون أكبر من 10، ويحدث تفاعل الترسيب.تم ضخ الرواسب، وغسلها عدة مرات بالماء منزوع الأيونات، ثم تجفيفها في فرن بدرجة حرارة 90 درجة مئوية لمدة 24 ساعة.بعد الطحن والترشيح (حجم الجسيمات أقل من 0.1 مم)، يتم الحصول على أكسيد السيريوم ووضعه في مكان جاف للتخزين المحكم.الطريقة 2: أخذ كلوريد السيريوم أو نترات السيريوم كمواد خام، وضبط قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 2 باستخدام ماء الأمونيا، وإضافة الأكسالات لترسيب أكسالات السيريوم، بعد التسخين والمعالجة والفصل والغسيل، والتجفيف عند 110 درجة مئوية، ثم الحرق إلى أكسيد السيريوم عند 900 درجة مئوية. ~ 1000 درجة مئوية.يمكن الحصول على أكسيد السيريوم عن طريق تسخين خليط أكسيد السيريوم ومسحوق الكربون عند درجة حرارة 1250 درجة مئوية في جو من أول أكسيد الكربون.
طلب
يستخدم أكسيد السيريوم في إضافات صناعة الزجاج، ومواد طحن الألواح الزجاجية، وقد تم توسيعه ليشمل طحن الزجاج، والعدسات البصرية، وشريط الحركة، والتبييض، والتوضيح، وزجاج الأشعة فوق البنفسجية، وامتصاص الأسلاك الإلكترونية، وما إلى ذلك.كما أنه يستخدم كمضاد للعاكس لعدسات النظارات، ويستخدم السيريوم في صناعة السيريوم والتيتانيوم الأصفر لجعل الزجاج أصفر فاتح.جبهة الأكسدة الأرضية النادرة لها تأثير معين على تبلور وخصائص السيراميك الزجاجي في نظام CaO-MgO-AI2O3-SiO2.أظهرت نتائج البحث أن إضافة واجهة أكسدة مناسبة مفيد في تحسين تأثير توضيح السائل الزجاجي، وإزالة الفقاعات، وجعل الهيكل الزجاجي مدمجًا، وتحسين الخواص الميكانيكية ومقاومة القلويات للمواد.كمية الإضافة المثالية لأكسيد السيريوم هي 1.5، عندما يتم استخدامه في طلاء السيراميك والصناعة الإلكترونية كمخترق للسيراميك الكهرضغطي.كما أنها تستخدم في تصنيع المحفز عالي النشاط، وغطاء مصباح الغاز المتوهج، وشاشة الفلورسنت بالأشعة السينية (تستخدم بشكل رئيسي في عامل تلميع العدسات).يستخدم مسحوق تلميع السيريوم الأرضي النادر على نطاق واسع في الكاميرات وعدسات الكاميرا وأنبوب صور التلفزيون والعدسات وما إلى ذلك.ويمكن استخدامه أيضًا في صناعة الزجاج.يمكن استخدام أكسيد السيريوم وثاني أكسيد التيتانيوم معًا لصنع الزجاج باللون الأصفر.يتميز أكسيد السيريوم لإزالة لون الزجاج بمزايا الأداء المستقر عند درجات الحرارة العالية والسعر المنخفض وعدم امتصاص الضوء المرئي.وبالإضافة إلى ذلك، يضاف أكسيد السيريوم إلى الزجاج المستخدم في المباني والسيارات لتقليل نفاذية الضوء فوق البنفسجي.لإنتاج المواد الأرضية النادرة المضيئة، يتم إضافة أكسيد السيريوم كمنشط في الفوسفورات الأرضية النادرة ثلاثية الألوان المستخدمة في المواد المضيئة للمصابيح الموفرة للطاقة والفوسفورات المستخدمة في المؤشرات وكاشفات الإشعاع.يعد أكسيد السيريوم أيضًا مادة خام لتحضير معدن السيريوم.بالإضافة إلى ذلك، في المواد شبه الموصلة، والأصباغ عالية الجودة ومحسس الزجاج الحساس للضوء، تم استخدام أجهزة تنقية عوادم السيارات على نطاق واسع.يتكون المحفز لتنقية عوادم السيارات بشكل أساسي من حامل خزفي (أو معدني) على شكل قرص العسل وطلاء منشط على السطح.يتكون الطلاء المنشط من مساحة كبيرة من ثالث أكسيد جاما، وكمية مناسبة من الأكاسيد التي تعمل على تثبيت مساحة السطح، ومعدن ذو نشاط تحفيزي منتشر داخل الطلاء.من أجل تقليل جرعة Pt، Rh باهظة الثمن، فإن زيادة جرعة Pd رخيصة نسبيًا، وتقليل تكلفة المحفز دون تقليل محفزات تنقية عوادم السيارات في ظل فرضية الأداء المتنوع، شائع الاستخدام Pt.Pd.تنشيط طلاء المحفز الثلاثي Rh، عادة ما يكون طريقة غمر كلي لإضافة كمية معينة من أكسيد السيريوم وأكسيد اللانثانم، يشكل تأثيرًا حفازًا أرضيًا نادرًا ممتازًا.محفز ثلاثي من المعادن الثمينة.تم استخدام أكسيد اللانثانم وأكسيد السيريوم كمواد مساعدة لتحسين أداء ¦ A-Alumina المحفزات المعدنية النبيلة.وفقًا للبحث، فإن الآلية التحفيزية لأكسيد السيريوم وأكسيد اللانثانوم تهدف بشكل أساسي إلى تحسين النشاط التحفيزي للطلاء النشط، وضبط نسبة الهواء إلى الوقود والحفز تلقائيًا، وتحسين الاستقرار الحراري والقوة الميكانيكية للحامل.