רקע ומצב כללי
יסודות אדמה נדיריםהם לוח הרצפה של סקנדיום IIIB, איטריום ולנתנום בטבלה המחזורית.ישנם אלמנטים l7.אדמה נדירה היא בעלת תכונות פיסיקליות וכימיות ייחודיות ונמצאת בשימוש נרחב בתעשייה, בחקלאות ובתחומים נוספים.הטוהר של תרכובות אדמה נדירות קובע ישירות את התכונות המיוחדות של החומרים.טוהר שונה של חומרי אדמה נדירים יכולים לייצר חומרים קרמיים, חומרים פלורסנטים וחומרים אלקטרוניים עם דרישות ביצועים שונות.נכון לעכשיו, עם התפתחות טכנולוגיית מיצוי אדמה נדירה, תרכובות אדמה נדירות נקיות מציגות סיכוי טוב לשוק, והכנת חומרי אדמה נדירים בעלי ביצועים גבוהים מציבה דרישות גבוהות יותר לתרכובות אדמה נדירות נקיות.לתרכובת סריום מגוון רחב של שימושים, והשפעתה ברוב היישומים קשורה לטוהר שלה, לתכונות הפיזיקליות ולתכולת הטומאה שלה.בהפצה של יסודות אדמה נדירים, צריום מהווה כ-50% ממשאבי אדמה נדירים קלים.עם היישום ההולך וגובר של סריום בטוהר גבוה, הדרישה לאינדקס תכולת אדמה לא נדירה עבור תרכובות צריום היא גבוהה יותר ויותר.תחמוצת סריוםהוא תחמוצת ceric, מספר CAS הוא 1306-38-3, הנוסחה המולקולרית היא CeO2, משקל מולקולרי: 172.11;תחמוצת סריום היא התחמוצת היציבה ביותר של יסוד האדמה הנדיר צריום.זהו מוצק צהוב חיוור בטמפרטורת החדר והופך כהה יותר כאשר מחומם.תחמוצת סריום נמצאת בשימוש נרחב בחומרים זוהרים, זרזים, אבקת ליטוש, מיגון UV והיבטים אחרים בשל הביצועים המצוינים שלו.בשנים האחרונות היא מעוררת עניין של חוקרים רבים.ההכנה והביצועים של תחמוצת cerium הפכו בשנים האחרונות למוקד מחקר.
תהליך ייצור
שיטה 1: מערבבים בטמפרטורת החדר, מוסיפים תמיסת נתרן הידרוקסיד של 5.0מול/ליטר לתמיסת סריום סולפט של 0.1מול/ליטר, כוונן את ערך ה-pH להיות גדול מ-10, ותגובת המשקעים מתרחשת.המשקעים נשאבו, נשטפו מספר פעמים במים מפושטים, ולאחר מכן יובשו בתנור 90℃ למשך 24 שעות.לאחר טחינה וסינון (גודל החלקיקים פחות מ-0.1 מ"מ), מתקבלת תחמוצת cerium ומונחים במקום יבש לאחסון אטום.שיטה 2: נטילת cerium chloride או cerium nitrat כחומרי גלם, התאמת ערך ה-pH ל-2 עם מי אמוניה, הוספת אוקסלט להשקעת cerium oxalate, לאחר חימום, אשפרה, הפרדה וכביסה, ייבוש ב-110℃, ואז שריפה ל-cerium oxide ב-900 ~ 1000℃.ניתן להשיג תחמוצת סריום על ידי חימום התערובת של תחמוצת צריום ואבקת פחמן ב-1250℃ באווירה של פחמן חד חמצני.
יישום
Cerium Oxide משמש לתוספות של תעשיית הזכוכית, חומרי השחזה של זכוכית צלחות, והורחב למשקפיים לטחינת זכוכית, עדשות אופטיות, קינסקופ, הלבנה, בירור, זכוכית של קרינה אולטרה סגולה וספיגת חוט אלקטרוני, וכן הלאה.הוא משמש גם כאנטי-רפלקטור לעדשת משקפיים, וצריום משמש להכנת צריום טיטניום צהוב כדי להפוך את הזכוכית לצהובה בהירה.לחזית חמצון אדמה נדירה יש השפעה מסוימת על ההתגבשות והתכונות של קרמיקת זכוכית במערכת CaO-MgO-AI2O3-SiO2.תוצאות המחקר מראות כי הוספת חזית חמצון מתאימה מועילה לשיפור אפקט ההבהרה של נוזל זכוכית, ביטול בועות, הפיכת מבנה הזכוכית לדחוס ולשיפור התכונות המכניות ועמידות החומרים הבסיסית.כמות התוספת האופטימלית של תחמוצת cerium היא 1.5, כאשר היא משמשת בזיגוג קרמי ובתעשייה האלקטרונית כחדר קרמי פיזואלקטרי.הוא משמש גם לייצור זרז בפעילות גבוהה, כיסוי ליבון מנורת גז, מסך ניאון רנטגן (משמש בעיקר בחומר ליטוש עדשות).אבקת ליטוש סריום אדמה נדירה נמצאת בשימוש נרחב במצלמות, עדשות מצלמה, צינור תמונה של טלוויזיה, עדשה וכן הלאה.זה יכול לשמש גם בתעשיית הזכוכית.תחמוצת צריום וטיטניום דו חמצני יכולים לשמש יחד כדי להפוך את הזכוכית לצהובה.לתחמוצת סריום לדה-צבע זכוכית יש את היתרונות של ביצועים יציבים בטמפרטורה גבוהה, מחיר נמוך וללא ספיגה של אור נראה.בנוסף, תחמוצת cerium מתווספת לזכוכית המשמשת בבניינים ומכוניות כדי להפחית את העברת האור האולטרה סגול.לייצור חומרים זוהרים של אדמה נדירה, תחמוצת סריום מתווספת כמפעיל בזרחנים תלת-צבעוניים של אדמה נדירה המשמשים בחומרים זוהרים של מנורות חיסכון באנרגיה והזרחנים המשמשים במחוונים ובגלאי קרינה.תחמוצת סריום היא גם חומר גלם להכנת המתכת צריום.בנוסף, בחומרים מוליכים למחצה, פיגמנטים בדרגה גבוהה וסנסיטיזר זכוכית רגיש לאור, נעשה שימוש נרחב במטהר פליטת רכב.הזרז לטיהור פליטת רכב מורכב בעיקר ממנשא קרמי (או מתכת) של חלת דבש וציפוי מופעל משטח.הציפוי המופעל מורכב משטח גדול של גמא-טריאוקסיד, כמות מתאימה של תחמוצות המייצבות את שטח הפנים, ומתכת בעלת פעילות קטליטית המפוזרת בתוך הציפוי.על מנת להפחית את ה-Pt היקר, מינון Rh, להגדיל את המינון של Pd הוא זול יחסית, להפחית את עלות הזרז מבלי להפחית זרזים לטיהור פליטת רכב תחת הנחת היסוד של ביצועים שונים, בשימוש נפוץ Pt.Pd.הפעלה של ציפוי זרז טריני Rh, בדרך כלל שיטת טבילה מלאה להוספת כמות מסוימת של תחמוצת cerium ותחמוצת לנתנום, מהווה אפקט קטליטי של אדמה נדירה מעולה.זרז טרינרי מתכת יקרה.תחמוצת לנתנום ותחמוצת צריום שימשו כחומרי עזר לשיפור הביצועים של זרזי מתכת אצילים הנתמכים ב- A-אלומינה.על פי המחקר, המנגנון הקטליטי של תחמוצת צריום ותחמוצת לנתנום נועד בעיקר לשפר את הפעילות הקטליטית של הציפוי הפעיל, להתאים אוטומטית את יחס דלק האוויר והקטליזה ולשפר את היציבות התרמית והחוזק המכני של הנשא.