Čarobna redka zemeljska spojina: cerijev oksid

Cerijev oksid, Molekularna formula jeCeO2, kitajski vzdevek:Cerijev(IV) oksid, molekulska masa: 172,11500. Uporablja se lahko kot polirni material, katalizator, nosilec (pomočnik) katalizatorja, ultravijolični absorber, elektrolit za gorivne celice, avtomobilski absorber izpušnih plinov, elektrokeramika itd.
IMG_4632
Kemijska lastnost

Pri temperaturi 2000 ℃ in tlaku 15 MPa lahko cerijev(III) oksid dobimo z redukcijo cerijevega oksida z vodikom. Pri temperaturi 2000 ℃ in tlaku 5 MPa je cerijev oksid rahlo rumene, rahlo rdeče in rožnate barve.

Fizična lastnina
IMG_4659
Čisti produkti so bel težek prah ali kubični kristali, nečisti produkti pa so svetlo rumene ali celo rožnate do rdečkasto rjave barve (zaradi prisotnosti sledov lantana, prazeodima itd.).

Gostota 7,13 g/cm3, tališče 2397 ℃, vrelišče 3500 ℃.

Netopen v vodi in alkalijah, rahlo topen v kislini.

Strupeno, mediana smrtonosnega odmerka (podgana, oralno) je približno 1 g/kg.

Metoda proizvodnje

Proizvodna metoda cerijevega oksida je predvsem obarjanje z oksalno kislino, to je, da se kot surovina vzame raztopina cerijevega klorida ali cerijevega nitrata, se pH vrednost z oksalno kislino prilagodi na 2, se doda amonijak za obarjanje cerijevega oksalata, segreje, zori, loči, opere, suši pri 110 ℃ in sežge pri 900~1000 ℃, da se tvori cerijev oksid.

CeCl2+H2C2O4+2NH4OH → CeC2O4+2H2O+2NH4Cl

Uporaba

Oksidanti. Katalizatorji za organske reakcije. Uporaba standardnih vzorcev redkih zemeljskih kovin za analizo jekla. Redoks titracijska analiza. Razbarvano steklo. Emajlirano stekleno senčilo. Toplotno odporna zlitina.

Uporablja se kot dodatek v steklarski industriji, kot brusni material za ploščato steklo in tudi kot sredstvo za zaščito pred UV-žarki v kozmetiki. Trenutno se je razširila na brušenje stekel, optičnih leč in kinocevk, kjer igra vlogo pri razbarvanju, bistrenju, UV-absorpciji stekla in absorpciji elektronskih linij.

Učinek poliranja redkih zemelj

Polirni prašek iz redkih zemelj ima prednosti hitrega poliranja, visoke gladkosti in dolge življenjske dobe. V primerjavi s tradicionalnim polirnim praškom – železovim rdečim prahom, ne onesnažuje okolja in ga je enostavno odstraniti z oprijetega predmeta. Poliranje leče s polirnim praškom iz cerijevega oksida traja eno minuto, medtem ko uporaba polirnega praška iz železovega oksida traja 30–60 minut. Zato ima polirni prašek iz redkih zemelj prednosti nizkega odmerka, hitrega poliranja in visoke učinkovitosti poliranja. Poleg tega lahko spremeni kakovost poliranja in delovno okolje. Na splošno polirni prašek iz redkih zemelj uporablja predvsem cerijeve okside. Razlog, zakaj je cerijev oksid izjemno učinkovita polirna spojina, je ta, da lahko hkrati polira steklo s kemično razgradnjo in mehanskim trenjem. Polirni prašek iz redkih zemelj iz cerija se pogosto uporablja za poliranje fotoaparatov, objektivov kamer, televizijskih cevi, stekel itd. Trenutno je na Kitajskem na desetine tovarn polirnih praškov iz redkih zemelj s proizvodnim obsegom več kot deset ton. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., kitajsko skupno podjetje v tujini, je trenutno ena največjih tovarn polirnih praškov redkih zemelj na Kitajskem, z letno proizvodno zmogljivostjo 1200 ton in izdelki, ki se prodajajo doma in v tujini.

Razbarvanje stekla

Vse steklo vsebuje železov oksid, ki ga lahko v steklo vnesemo s surovinami, peskom, apnencem in razbitim steklom v steklenih sestavinah. Obstajata dve obliki njegovega obstoja: ena je dvovalentno železo, ki steklu da temno modro barvo, in druga je trivalentno železo, ki steklu da rumeno barvo. Razbarvanje je oksidacija dvovalentnih železovih ionov v trivalentno železo, saj je intenzivnost barve trivalentnega železa le desetina intenzivnosti barve dvovalentnega železa. Nato dodamo toner, da nevtraliziramo barvo v svetlo zeleno barvo.

Redkozemeljski elementi, ki se uporabljajo za razbarvanje stekla, so predvsem cerijev oksid in neodimov oksid. Zamenjava tradicionalnega sredstva za razbarvanje belega arzena s sredstvom za razbarvanje stekla redkih zemelj ne le izboljša učinkovitost, temveč tudi prepreči onesnaženje z belim arzenom. Cerijev oksid, ki se uporablja za razbarvanje stekla, ima prednosti, kot so stabilna odpornost pri visokih temperaturah, nizka cena in ne absorbira vidne svetlobe.

Barvanje stekla

Redkozemeljski ioni imajo pri visokih temperaturah stabilne in svetle barve ter se uporabljajo za mešanje z materialom za izdelavo različnih barvnih stekel. Redkozemeljski oksidi, kot so neodim, prazeodim, erbij in cerij, so odlična barvila za steklo. Ko prozorno steklo z redkozemeljskimi barvili absorbira vidno svetlobo z valovnimi dolžinami od 400 do 700 nanometrov, pokaže čudovite barve. To barvno steklo se lahko uporablja za izdelavo senčnikov za indikatorje za letalstvo in navigacijo, različna transportna vozila in različne vrhunske umetniške okraske.

Ko se natrijevemu kalcijevemu steklu in svinčevemu steklu doda neodimov oksid, je barva stekla odvisna od debeline stekla, vsebnosti neodima in intenzivnosti svetlobnega vira. Tanko steklo je svetlo rožnato, debelo steklo pa modro-vijolično. Ta pojav se imenuje neodimov dikroizem; prazeodimov oksid ustvari zeleno barvo, podobno kromu; erbijev(III) oksid je rožnat, ko se uporablja v fotokromatičnem steklu in kristalnem steklu; kombinacija cerijevega oksida in titanovega dioksida naredi steklo rumeno; prazeodimov oksid in neodimov oksid se lahko uporabljata za črno prazeodimovo neodimovo steklo.

Čistilec redkih zemelj

Uporaba cerijevega oksida namesto tradicionalnega arzenovega oksida kot sredstva za bistrenje stekla za odstranjevanje mehurčkov in sledov barvnih elementov ima pomemben vpliv na pripravo brezbarvnih steklenic. Končni izdelek ima belo kristalno fluorescenco, dobro prosojnost ter izboljšano trdnost stekla in toplotno odpornost. Hkrati pa odpravlja onesnaževanje okolja in stekla z arzenom.

Poleg tega lahko dodajanje cerijevega oksida vsakodnevnemu steklu, kot je gradbeno in avtomobilsko steklo ter kristalno steklo, zmanjša prepustnost ultravijolične svetlobe, kar se spodbuja na Japonskem in v Združenih državah Amerike. Z izboljšanjem kakovosti življenja na Kitajskem bo tudi dober trg. Dodajanje neodimovega oksida stekleni lupini kinocevi lahko odpravi razpršitev rdeče svetlobe in poveča jasnost. Posebna stekla z dodatki redkih zemelj vključujejo lantanovo steklo, ki ima visok lomni količnik in nizke disperzijske lastnosti ter se pogosto uporablja pri izdelavi različnih leč, naprednih kamer in objektivov za fotoaparate, zlasti za naprave za fotografiranje na visoki nadmorski višini; steklo, odporno proti sevanju, ki se uporablja za avtomobilska stekla in steklena ohišja televizorjev; neodimovo steklo se uporablja kot laserski material in je najbolj idealen material za velike laserje, ki se uporabljajo predvsem za naprave za nadzorovano jedrsko fuzijo.


Čas objave: 6. julij 2023