Bối cảnh và tình hình chung
Nguyên tố đất hiếmlà tấm ván sàn của IIIB scandium, yttrium và lanthanum trong bảng tuần hoàn.Có l7 phần tử.Đất hiếm có những đặc tính vật lý và hóa học độc đáo và đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp và các lĩnh vực khác.Độ tinh khiết của các hợp chất đất hiếm quyết định trực tiếp đến tính chất đặc biệt của vật liệu.Độ tinh khiết khác nhau của vật liệu đất hiếm có thể tạo ra vật liệu gốm, vật liệu huỳnh quang và vật liệu điện tử với các yêu cầu hiệu suất khác nhau.Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ khai thác đất hiếm, các hợp chất đất hiếm sạch có triển vọng thị trường tốt và việc điều chế vật liệu đất hiếm hiệu suất cao đặt ra yêu cầu cao hơn đối với các hợp chất đất hiếm sạch.Hợp chất xeri có phạm vi sử dụng rộng rãi và tác dụng của nó trong hầu hết các ứng dụng liên quan đến độ tinh khiết, tính chất vật lý và hàm lượng tạp chất.Trong sự phân bố các nguyên tố đất hiếm, xeri chiếm khoảng 50% tài nguyên đất hiếm nhẹ.Với việc ứng dụng xeri có độ tinh khiết cao ngày càng tăng, yêu cầu về chỉ số hàm lượng đất hiếm đối với các hợp chất xeri ngày càng cao hơn.Xeri oxitlà oxit ceric, số CAS là 1306-38-3, công thức phân tử là CeO2, trọng lượng phân tử: 172,11;Xeri oxit là oxit ổn định nhất của nguyên tố đất hiếm xeri.Nó là chất rắn màu vàng nhạt ở nhiệt độ phòng và trở nên sẫm màu hơn khi đun nóng.Xeri oxit được sử dụng rộng rãi trong vật liệu phát quang, chất xúc tác, bột đánh bóng, tấm chắn tia cực tím và các khía cạnh khác do hiệu suất tuyệt vời của nó.Trong những năm gần đây, nó đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu.Việc điều chế và hoạt động của xeri oxit đã trở thành điểm nóng nghiên cứu trong những năm gần đây.
Quy trình sản xuất
Phương pháp 1: Khuấy ở nhiệt độ phòng, thêm dung dịch natri hydroxit 5,0mol/L vào dung dịch xeri sunfat 0,1mol/L, điều chỉnh giá trị pH lớn hơn 10 và phản ứng kết tủa diễn ra.Trầm tích được bơm, rửa nhiều lần bằng nước khử ion và sau đó sấy khô trong lò 90oC trong 24 giờ.Sau khi nghiền và lọc (cỡ hạt nhỏ hơn 0,1mm), xeri oxit thu được và đặt ở nơi khô ráo để bảo quản kín.Cách 2: Lấy xeri clorua hoặc xeri nitrat làm nguyên liệu, điều chỉnh độ pH về 2 bằng nước amoniac, thêm oxalat để kết tủa xeri oxalat, sau khi đun nóng, xử lý, tách và rửa, sấy khô ở 110oC, sau đó đốt thành oxit xeri ở 900 ~ 1000oC.Xeri oxit có thể thu được bằng cách đun nóng hỗn hợp xeri oxit và bột cacbon ở 1250°C trong môi trường có khí cacbon monoxit.
Ứng dụng
Cerium Oxide được sử dụng làm chất phụ gia trong công nghiệp thủy tinh, vật liệu mài kính tấm, và đã được mở rộng cho kính mài kính, thấu kính quang học, kinescope, tẩy trắng, làm trong, kính bức xạ tia cực tím và hấp thụ dây điện tử, v.v.Nó còn được dùng làm chất chống phản xạ cho thấu kính đeo mắt, và xeri được dùng để tạo ra xeri titan màu vàng để làm cho thủy tinh có màu vàng nhạt.Mặt oxy hóa đất hiếm có ảnh hưởng nhất định đến quá trình kết tinh và tính chất của gốm thủy tinh trong hệ thống CaO-MgO-AI2O3-SiO2.Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bổ sung mặt trước oxy hóa thích hợp có lợi cho việc cải thiện hiệu quả làm trong của chất lỏng thủy tinh, loại bỏ bọt khí, làm cho cấu trúc thủy tinh nhỏ gọn và cải thiện tính chất cơ học và khả năng chống kiềm của vật liệu.Lượng bổ sung xeri oxit tối ưu là 1,5, khi nó được sử dụng trong men gốm và công nghiệp điện tử làm chất thẩm thấu gốm áp điện.Nó cũng được sử dụng trong sản xuất chất xúc tác hoạt tính cao, vỏ đèn sợi đốt, màn huỳnh quang tia X (chủ yếu được sử dụng trong chất đánh bóng thấu kính).Bột đánh bóng xeri đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong máy ảnh, ống kính máy ảnh, ống hình truyền hình, ống kính, v.v.Nó cũng có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp thủy tinh.Xeri oxit và titan dioxide có thể được sử dụng cùng nhau để làm cho thủy tinh có màu vàng.Xeri oxit để khử màu thủy tinh có ưu điểm là hiệu suất ổn định ở nhiệt độ cao, giá thành thấp và không hấp thụ ánh sáng khả kiến.Ngoài ra, xeri oxit còn được thêm vào kính dùng trong các tòa nhà và ô tô để giảm độ truyền qua của tia cực tím.Để sản xuất vật liệu phát quang đất hiếm, xeri oxit được thêm vào làm chất kích hoạt trong photpho ba màu đất hiếm được sử dụng trong vật liệu phát quang của đèn tiết kiệm năng lượng và photpho được sử dụng trong chỉ thị và máy dò bức xạ.Xeri oxit cũng là nguyên liệu thô để điều chế xeri kim loại.Ngoài ra, trong vật liệu bán dẫn, bột màu cao cấp và chất nhạy cảm quang, máy lọc khí thải ô tô đã được sử dụng rộng rãi.Chất xúc tác cho quá trình lọc khí thải ô tô chủ yếu bao gồm chất mang gốm tổ ong (hoặc kim loại) và lớp phủ hoạt tính bề mặt.Lớp phủ được kích hoạt bao gồm một lượng lớn gamma-trioxide, một lượng oxit thích hợp giúp ổn định diện tích bề mặt và một kim loại có hoạt tính xúc tác được phân tán trong lớp phủ.Để giảm liều lượng Pt, Rh đắt tiền, việc tăng liều lượng Pd tương đối rẻ, giảm chi phí chất xúc tác mà không làm giảm chất xúc tác làm sạch khí thải ô tô dưới tiền đề là hiệu suất khác nhau, Pt thường được sử dụng.Pd.Kích hoạt lớp phủ chất xúc tác bậc ba Rh, thường là phương pháp ngâm hoàn toàn để thêm một lượng oxit xeri và oxit lanthanum nhất định, tạo thành hiệu ứng xúc tác đất hiếm là tuyệt vời.Chất xúc tác ternary kim loại quý.Lanthanum oxit và xeri oxit được sử dụng làm chất trợ để cải thiện hiệu suất của ¦ A-Alumina hỗ trợ chất xúc tác kim loại quý.Theo nghiên cứu, cơ chế xúc tác của oxit xeri và oxit lanthanum chủ yếu là cải thiện hoạt động xúc tác của lớp phủ hoạt động, tự động điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu không khí và xúc tác, đồng thời cải thiện độ ổn định nhiệt và độ bền cơ học của chất mang.