Оксид церію, Молекулярна формулаCeO2, китайський псевдонім:Оксид церію(IV), молекулярна маса: 172.11500. Може використовуватися як полірувальний матеріал, каталізатор, носій (допоміжний) каталізатора, поглинач ультрафіолетового випромінювання, електроліт для паливних елементів, поглинач вихлопних газів автомобілів, електрокераміка тощо.
Хімічна властивість
За температури 2000 ℃ та тиску 15 МПа оксид церію(III) можна отримати шляхом відновлення оксиду церію воднем. За температури 2000 ℃ та тиску 5 МПа оксид церію має злегка жовтий, злегка червоний та рожевий колір.
Фізична власність
Чисті продукти являють собою білий важкий порошок або кубічні кристали, тоді як нечисті продукти мають світло-жовтий або навіть рожевий до червонувато-коричневого кольору (через наявність слідових кількостей лантану, празеодиму тощо).
Густина 7,13 г/см3, температура плавлення 2397 ℃, температура кипіння 3500 ℃.
Нерозчинний у воді та лугах, малорозчинний у кислотах.
Токсична, середня летальна доза (щури, перорально) становить близько 1 г/кг.
Спосіб виробництва
Спосіб виробництва оксиду церію полягає в основному в осадженні щавлевою кислотою, тобто в отриманні розчину хлориду церію або нітрату церію як сировини, доведенні значення pH до 2 за допомогою щавлевої кислоти, додаванні аміаку для осадження оксалату церію, нагріванні, дозріванні, відділенні, промиванні, сушінні при 110 ℃ та випалюванні при 900~1000 ℃ для утворення оксиду церію.
CeCl2+H2C2O4+2NH4OH → CeC2O4+2H2O+2NH4Cl
Застосування
Окислювачі. Каталізатори для органічних реакцій. Використання стандартних зразків рідкоземельних металів для аналізу сталі. Окисно-відновний титрувальний аналіз. Знебарвлене скло. Сонячний козирок зі скляної емалі. Термостійкий сплав.
Використовується як добавка у скляній промисловості, як шліфувальний матеріал для листового скла, а також як агент, стійкий до ультрафіолетового випромінювання, у косметиці. Наразі його застосування поширилося на шліфування скла, оптичних лінз та кінескопів, де він відіграє певну роль у знебарвленні, освітленні, поглинанні ультрафіолетового випромінювання склом та поглинанні електронних ліній.
Ефект полірування рідкісноземельних матеріалів
Полірувальний порошок на основі рідкісноземельних металів має такі переваги, як висока швидкість полірування, висока гладкість та тривалий термін служби. Порівняно з традиційним полірувальним порошком – порошком червоного заліза, він не забруднює навколишнє середовище та легко видаляється з об'єкта, що приклеюється. Полірування лінзи полірувальним порошком на основі оксиду церію займає одну хвилину, тоді як використання полірувального порошку на основі оксиду заліза займає 30-60 хвилин. Таким чином, полірувальний порошок на основі рідкісноземельних металів має такі переваги, як низьке дозування, висока швидкість полірування та висока ефективність полірування. Крім того, він може змінити якість полірування та робоче середовище. Як правило, полірувальний порошок на основі рідкісноземельного скла в основному використовує багаті на церій оксиди. Причина, чому оксид церію є надзвичайно ефективною полірувальною сумішшю, полягає в тому, що він може одночасно полірувати скло як за допомогою хімічного розкладання, так і за допомогою механічного тертя. Полірувальний порошок на основі рідкісноземельного церію широко використовується для полірування камер, об'єктивів камер, телевізійних трубок, скла тощо. Наразі в Китаї існують десятки заводів з виробництва полірувальних порошків на основі рідкісноземельних металів, з обсягом виробництва понад десять тонн. Компанія Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., спільне китайське іноземне підприємство, наразі є однією з найбільших фабрик з виробництва полірувальних порошків для рідкоземельних металів у Китаї з річною виробничою потужністю 1200 тонн та продукцією, що продається на внутрішньому та міжнародному ринку.
Знебарвлення скла
Усе скло містить оксид заліза, який може потрапляти в скло через сировину, пісок, вапняк та розбите скло у складі скла. Існує дві форми його існування: одна – двовалентне залізо, яке змінює колір скла на темно-синій, та інша – тривалентне залізо, яке змінює колір скла на жовтий. Знебарвлення – це окислення іонів двовалентного заліза на тривалентне залізо, оскільки інтенсивність кольору тривалентного заліза становить лише одну десяту від інтенсивності кольору двовалентного заліза. Потім додайте тонер, щоб нейтралізувати колір до світло-зеленого.
Рідкоземельні елементи, що використовуються для знебарвлення скла, - це переважно оксид церію та оксид неодиму. Заміна традиційного знебарвлювача на основі білого миш'яку на знебарвлювач скла рідкоземельним не тільки підвищує ефективність, але й запобігає забрудненню білим миш'яком. Оксид церію, який використовується для знебарвлення скла, має такі переваги, як стабільні характеристики за високих температур, низька ціна та відсутність поглинання видимого світла.
Фарбування скла
Іони рідкоземельних елементів мають стабільні та яскраві кольори за високих температур і використовуються для змішування з матеріалом для виготовлення різноманітних кольорових стекол. Оксиди рідкоземельних елементів, такі як неодим, празеодим, ербій та церій, є чудовими барвниками для скла. Коли прозоре скло з рідкоземельними барвниками поглинає видиме світло з довжинами хвиль від 400 до 700 нанометрів, воно проявляє гарні кольори. Це кольорове скло можна використовувати для виготовлення абажурів індикаторів для авіації та навігації, різних транспортних засобів та різних високоякісних художніх прикрас.
Коли оксид неодиму додають до натрій-кальцієвої скляної та свинцевої скляної суміші, колір скла залежить від товщини скла, вмісту неодиму та інтенсивності джерела світла. Тонке скло світло-рожеве, а товсте скло – синьо-фіолетове. Це явище називається неодимовим дихроїзмом; оксид празеодиму дає зелений колір, подібний до кольору хрому; оксид ербію(III) має рожевий колір при використанні у фотохромному склі та кришталевому склі; поєднання оксиду церію та діоксиду титану робить скло жовтим; оксид празеодиму та оксид неодиму можна використовувати для отримання чорного празеодимового неодимового скла.
Освітлювач рідкоземельних металів
Використання оксиду церію замість традиційного оксиду миш'яку як освітлювального агента для скла для видалення бульбашок та слідів кольорових елементів має значний вплив на виготовлення безбарвних скляних пляшок. Готовий продукт має білу кристалічну флуоресценцію, добру прозорість, покращену міцність скла та термостійкість. Водночас це також усуває забруднення миш'яком навколишнього середовища та скла.
Крім того, додавання оксиду церію до повсякденного скла, такого як будівельне та автомобільне скло, кришталеве скло, може зменшити пропускання ультрафіолетового світла, і це використання було пропаговано в Японії та Сполучених Штатах. З покращенням якості життя в Китаї також з'явиться хороший ринок. Додавання оксиду неодиму до скляної оболонки кінескопа може усунути розсіювання червоного світла та підвищити чіткість. Спеціальні скла з добавками рідкісноземельних елементів включають лантанове скло, яке має високий показник заломлення та низькі характеристики розсіювання, і широко використовується у виробництві різних об'єктивів, сучасних камер та об'єктивів для фотоапаратів, особливо для високогірних фотопристроїв; церієве радіаційне скло, яке використовується для автомобільного скла та скляних корпусів телевізорів; неодимове скло використовується як лазерний матеріал і є найідеальнішим матеріалом для гігантських лазерів, що використовуються переважно для керованих пристроїв ядерного синтезу.
Час публікації: 06 липня 2023 р.