پیشینه و وضعیت عمومی
عناصر خاکی کمیابتخته کف اسکاندیم IIIB، ایتریم و لانتانیم در جدول تناوبی هستند.l7 عنصر وجود دارد.خاک کمیاب دارای خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی است و به طور گسترده در صنعت، کشاورزی و سایر زمینه ها استفاده می شود.خلوص ترکیبات خاکی کمیاب به طور مستقیم خواص ویژه مواد را تعیین می کند.خلوص متفاوت مواد خاکی کمیاب می تواند مواد سرامیکی، مواد فلورسنت و مواد الکترونیکی با الزامات عملکرد متفاوت تولید کند.در حال حاضر، با توسعه فن آوری استخراج خاکی کمیاب، ترکیبات خاکی کمیاب تمیز چشم انداز بازار خوبی را ارائه می دهند، و تهیه مواد خاکی کمیاب با کارایی بالا، نیازهای بالاتری را برای ترکیبات خاکی کمیاب تمیز ایجاد می کند.ترکیب سریم کاربردهای وسیعی دارد و اثر آن در بیشتر کاربردها به خلوص، خواص فیزیکی و محتوای ناخالصی آن مربوط می شود.در توزیع عناصر خاکی کمیاب، سریم حدود 50 درصد از منابع خاکی کمیاب سبک را تشکیل می دهد.با افزایش کاربرد سریم با خلوص بالا، نیاز به شاخص محتوای خاکی غیر کمیاب برای ترکیبات سریم بیشتر و بیشتر می شود.اکسید سریماکسید سریک است، شماره CAS 1306-38-3، فرمول مولکولی CeO2، وزن مولکولی: 172.11 است.اکسید سریم پایدارترین اکسید عنصر خاکی کمیاب سریم است.در دمای اتاق جامد زرد کم رنگ است و با حرارت دادن تیره تر می شود.اکسید سریم به دلیل عملکرد عالی آن به طور گسترده در مواد درخشان، کاتالیزورها، پودر پولیش، محافظ UV و سایر جنبه ها استفاده می شود.در سال های اخیر، توجه بسیاری از محققان را برانگیخته است.تهیه و عملکرد اکسید سریم در سال های اخیر به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شده است.
فرایند تولید
روش 1: در دمای اتاق هم بزنید، محلول هیدروکسید سدیم 5.0mol/L را به محلول سولفات سریم 0.1mol/L اضافه کنید، مقدار pH را بیشتر از 10 تنظیم کنید و واکنش رسوبی انجام می شود.رسوب پمپ شده، چندین بار با آب دیونیزه شسته شد و سپس در آون 90 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت خشک شد.پس از آسیاب و فیلتر کردن (اندازه ذرات کمتر از 0.1 میلی متر)، اکسید سریم به دست می آید و در یک مکان خشک برای نگهداری در بسته قرار می گیرد.روش 2: مصرف کلرید سریم یا نیترات سریم به عنوان مواد خام، تنظیم pH روی 2 با آب آمونیاک، افزودن اگزالات برای رسوب اگزالات سریم، پس از حرارت دادن، پخت، جداسازی و شستشو، خشک کردن در دمای 110 درجه سانتیگراد، سپس سوزاندن به اکسید سریم در 900 ~ 1000 ℃.اکسید سریم را می توان با حرارت دادن مخلوط اکسید سریم و پودر کربن در دمای 1250 درجه سانتیگراد در اتمسفر مونوکسید کربن به دست آورد.
کاربرد
اکسید سریم برای افزودنی های صنعت شیشه، مواد سنگ زنی شیشه صفحه ای استفاده می شود و به شیشه سنگ زنی شیشه، لنزهای نوری، کینسکوپ، سفید کننده، شفاف سازی، شیشه اشعه ماوراء بنفش و جذب سیم الکترونیکی و غیره گسترش یافته است.همچنین به عنوان ضد انعکاس عدسی عینک استفاده می شود و از سریم برای زرد کردن تیتانیوم سریم استفاده می شود تا شیشه را زرد روشن کند.جبهه اکسیداسیون خاکی کمیاب تأثیر خاصی بر تبلور و خواص شیشه سرامیک در سیستم THE CaO-MgO-AI2O3-SiO2 دارد.نتایج تحقیق نشان می‌دهد که افزودن یک جبهه اکسیداسیون مناسب برای بهبود اثر شفاف‌سازی مایع شیشه، حذف حباب‌ها، فشرده‌سازی ساختار شیشه و بهبود خواص مکانیکی و مقاومت قلیایی مواد مفید است.مقدار بهینه افزودن اکسید سریم 1.5 است، زمانی که در لعاب سرامیک و صنایع الکترونیک به عنوان یک نافذ سرامیکی پیزوالکتریک استفاده می شود.همچنین در ساخت کاتالیزور با فعالیت بالا، پوشش رشته ای لامپ گاز، صفحه نمایش فلورسنت اشعه ایکس (عمدتاً در ماده جلا دهنده لنز استفاده می شود) استفاده می شود.پودر پولیش سریم خاکی کمیاب به طور گسترده در دوربین ها، لنزهای دوربین، لوله تصویر TELEVISION، لنز و غیره استفاده می شود.همچنین می توان از آن در صنعت شیشه استفاده کرد.اکسید سریم و دی اکسید تیتانیوم را می توان با هم برای زرد شدن شیشه استفاده کرد.اکسید سریم برای رنگ زدایی شیشه دارای مزایای عملکرد پایدار در دمای بالا، قیمت پایین و عدم جذب نور مرئی است.علاوه بر این، اکسید سریم به شیشه های مورد استفاده در ساختمان ها و اتومبیل ها اضافه می شود تا عبور نور ماوراء بنفش را کاهش دهد.برای تولید مواد نورانی خاکی کمیاب، اکسید سریم به عنوان فعال کننده در فسفرهای سه رنگ خاکی کمیاب مورد استفاده در مواد شب تاب لامپ های کم مصرف و فسفرهای مورد استفاده در نشانگرها و آشکارسازهای تشعشع اضافه می شود.اکسید سریم نیز یک ماده خام برای تهیه فلز سریم است.علاوه بر این، در مواد نیمه هادی، رنگدانه های درجه بالا و حساس کننده شیشه حساس به نور، تصفیه کننده اگزوز خودرو به طور گسترده ای استفاده شده است.کاتالیزور برای تصفیه اگزوز خودرو عمدتا از حامل سرامیکی (یا فلزی) لانه زنبوری و پوشش فعال شده سطحی تشکیل شده است.پوشش فعال شده شامل یک منطقه بزرگ گاما تری اکسید، مقدار مناسبی از اکسیدها است که سطح را تثبیت می کند، و یک فلز با فعالیت کاتالیزوری که در داخل پوشش پراکنده شده است.به منظور کاهش گران قیمت پلاتین، دوز Rh، افزایش دوز Pd نسبتا ارزان است، کاهش هزینه کاتالیزور بدون کاهش کاتالیزورهای تصفیه اگزوز خودرو تحت فرض عملکردهای مختلف، معمولاً Pt استفاده می شود.Pd.فعال سازی پوشش کاتالیست سه تایی Rh، معمولا یک روش غوطه وری کل برای اضافه کردن مقدار مشخصی اکسید سریم و اکسید لانتانیم، یک اثر کاتالیزوری خاکی کمیاب را تشکیل می دهد.کاتالیزور سه تایی فلز گرانبها.اکسید لانتانیم و اکسید سریم به عنوان مواد کمکی برای بهبود عملکرد کاتالیزورهای فلز نجیب با پشتیبانی از آلومینا مورد استفاده قرار گرفتند.طبق تحقیقات، مکانیسم کاتالیزوری اکسید سریم و اکسید لانتانیم عمدتاً برای بهبود فعالیت کاتالیزوری پوشش فعال، تنظیم خودکار نسبت هوا به سوخت و کاتالیزور و بهبود پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی حامل است.