ترکیب جادویی کمیاب خاکی: اکسید سریم

اکسید سریم، فرمول مولکولی استCeO2، نام مستعار چینی:اکسید سریم(IV)، وزن مولکولی: 172.11500. می‌توان از آن به عنوان ماده صیقل‌دهنده، کاتالیزور، حامل کاتالیزور (دستیار)، جاذب اشعه ماوراء بنفش، الکترولیت پیل سوختی، جاذب اگزوز خودرو، الکتروسرامیک و غیره استفاده کرد.

خاصیت شیمیایی

در دمای 2000 درجه سانتیگراد و فشار 15 مگاپاسکال، اکسید سریم (III) را می‌توان با کاهش هیدروژنی اکسید سریم به دست آورد. وقتی دما در دمای آزاد 2000 درجه سانتیگراد و فشار آزاد 5 مگاپاسکال باشد، اکسید سریم کمی زرد، کمی قرمز و صورتی است.

دارایی فیزیکی

محصولات خالص به صورت پودر سنگین سفید یا بلورهای مکعبی هستند، در حالی که محصولات ناخالص به رنگ زرد روشن یا حتی صورتی تا قهوه‌ای مایل به قرمز (به دلیل وجود مقادیر ناچیز لانتانیم، پراسئودیمیوم و غیره) می‌باشند.

چگالی ۷.۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب، نقطه ذوب ۲۳۹۷ درجه سانتی‌گراد، نقطه جوش ۳۵۰۰ درجه سانتی‌گراد

نامحلول در آب و قلیا، کمی محلول در اسید.

سمی، دوز متوسط ​​کشنده (موش، خوراکی) حدود 1 گرم بر کیلوگرم است.

روش تولید

روش تولید اکسید سریم عمدتاً رسوب اسید اگزالیک است، یعنی محلول کلرید سریم یا نیترات سریم را به عنوان ماده اولیه مصرف می‌کنند، مقدار Ph را با اسید اگزالیک روی ۲ تنظیم می‌کنند، آمونیاک اضافه می‌کنند تا اگزالات سریم رسوب کند، سپس حرارت می‌دهند، آن را به دمای بلوغ می‌رسانند، جدا می‌کنند، شستشو می‌دهند، در دمای ۱۱۰ درجه سانتیگراد خشک می‌کنند و در دمای ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌سوزانند تا اکسید سریم تشکیل شود.

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

کاربرد

عوامل اکسیدکننده. کاتالیزورها برای واکنش‌های آلی. استفاده از نمونه‌های استاندارد فلزات خاکی کمیاب برای آنالیز فولاد. آنالیز تیتراسیون اکسایش-کاهش. شیشه تغییر رنگ داده. آفتابگیر لعابی شیشه‌ای. آلیاژ مقاوم در برابر حرارت.

به عنوان افزودنی در صنعت شیشه، به عنوان ماده ساینده برای صفحات شیشه‌ای و همچنین به عنوان عامل مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش در لوازم آرایشی استفاده می‌شود. در حال حاضر، این ماده به ساینده عینک، لنزهای اپتیکی و لامپ‌های تصویر گسترش یافته است و در رنگ‌زدایی، شفاف‌سازی، جذب اشعه ماوراء بنفش شیشه و جذب خطوط الکترونیکی نقش دارد.

اثر صیقل‌دهی عناصر کمیاب خاکی

پودر صیقل عناصر کمیاب خاکی مزایای سرعت بالای صیقل‌کاری، صافی بالا و طول عمر بالا را دارد. در مقایسه با پودر صیقل‌کاری سنتی - پودر قرمز آهن - محیط زیست را آلوده نمی‌کند و به راحتی از روی جسم چسبیده جدا می‌شود. صیقل‌کاری لنز با پودر صیقل‌کاری اکسید سریم یک دقیقه طول می‌کشد، در حالی که با استفاده از پودر صیقل‌کاری اکسید آهن 30 تا 60 دقیقه طول می‌کشد. بنابراین، پودر صیقل‌کاری عناصر کمیاب خاکی مزایای دوز پایین، سرعت بالای صیقل‌کاری و راندمان بالای صیقل‌کاری را دارد. و می‌تواند کیفیت صیقل‌کاری و محیط عملیاتی را تغییر دهد. به طور کلی، پودر صیقل‌کاری شیشه عناصر کمیاب خاکی عمدتاً از اکسیدهای غنی از سریم استفاده می‌کند. دلیل اینکه اکسید سریم یک ترکیب صیقل‌کاری بسیار مؤثر است این است که می‌تواند همزمان شیشه را از طریق تجزیه شیمیایی و اصطکاک مکانیکی صیقل دهد. پودر صیقل‌کاری عناصر کمیاب خاکی به طور گسترده برای صیقل‌کاری دوربین‌ها، لنزهای دوربین، لامپ تلویزیون، عینک و غیره استفاده می‌شود. در حال حاضر، ده‌ها کارخانه پودر صیقل‌کاری عناصر کمیاب خاکی در چین وجود دارد که مقیاس تولید آنها بیش از ده تن است. شرکت پودر جلادهنده عناصر نادر خاکی بائوتو تیانجیائو چینگمی، یک سرمایه‌گذاری مشترک خارجی چینی، در حال حاضر یکی از بزرگترین کارخانه‌های پودر جلادهنده عناصر نادر خاکی در چین است که ظرفیت تولید سالانه آن 1200 تن است و محصولات آن در داخل و خارج از کشور به فروش می‌رسد.

رنگ‌زدایی شیشه

تمام شیشه‌ها حاوی اکسید آهن هستند که می‌تواند از طریق مواد اولیه، شن، سنگ آهک و شیشه‌های شکسته موجود در ترکیبات شیشه به شیشه وارد شود. دو نوع از آن وجود دارد: یکی آهن دو ظرفیتی که رنگ شیشه را به آبی تیره تبدیل می‌کند و دیگری آهن سه ظرفیتی که رنگ شیشه را به زرد تبدیل می‌کند. تغییر رنگ، اکسیداسیون یون‌های آهن دو ظرفیتی به آهن سه ظرفیتی است، زیرا شدت رنگ آهن سه ظرفیتی تنها یک دهم آهن دو ظرفیتی است. سپس یک تونر اضافه کنید تا رنگ را خنثی کرده و به رنگ سبز روشن درآید.

عناصر خاکی کمیاب مورد استفاده برای رنگ‌زدایی شیشه عمدتاً اکسید سریم و اکسید نئودیمیم هستند. جایگزینی عامل رنگ‌زدایی سنتی آرسنیک سفید با عامل رنگ‌زدایی شیشه از عناصر خاکی کمیاب نه تنها راندمان را بهبود می‌بخشد، بلکه از آلودگی آرسنیک سفید نیز جلوگیری می‌کند. اکسید سریم مورد استفاده برای رنگ‌زدایی شیشه مزایایی مانند عملکرد پایدار در دمای بالا، قیمت پایین و عدم جذب نور مرئی دارد.

رنگ آمیزی شیشه

یون‌های عناصر خاکی کمیاب در دماهای بالا رنگ‌های پایدار و درخشانی دارند و برای ترکیب با مواد و ساخت شیشه‌های رنگی مختلف استفاده می‌شوند. اکسیدهای عناصر خاکی کمیاب مانند نئودیمیم، پرازئودیمیم، اربیوم و سریم رنگ‌دهنده‌های شیشه‌ای عالی هستند. وقتی شیشه شفاف با رنگ‌دهنده‌های عناصر خاکی کمیاب، نور مرئی با طول موج‌های بین ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر را جذب می‌کند، رنگ‌های زیبایی از خود نشان می‌دهد. این شیشه‌های رنگی را می‌توان برای ساخت آباژورهای نشانگر برای هوانوردی و ناوبری، وسایل نقلیه مختلف حمل و نقل و تزئینات هنری لوکس مختلف استفاده کرد.

وقتی اکسید نئودیمیم به شیشه سدیم کلسیم و شیشه سربی اضافه می‌شود، رنگ شیشه به ضخامت شیشه، محتوای نئودیمیم و شدت منبع نور بستگی دارد. شیشه نازک به رنگ صورتی روشن و شیشه ضخیم به رنگ آبی-بنفش است. این پدیده دورنگی نئودیمیم نامیده می‌شود؛ اکسید پراسئودیمیم رنگ سبزی شبیه به کروم تولید می‌کند؛ اکسید اربیوم (III) هنگام استفاده در شیشه فتوکرومیسم و ​​شیشه کریستالی صورتی است؛ ترکیب اکسید سریم و دی اکسید تیتانیوم شیشه را زرد می‌کند؛ اکسید پراسئودیمیم و اکسید نئودیمیم را می‌توان برای شیشه سیاه پراسئودیمیم نئودیمیم استفاده کرد.

زلال‌ساز عناصر نادر خاکی

استفاده از اکسید سریم به جای اکسید آرسنیک سنتی به عنوان عامل شفاف‌کننده شیشه برای حذف حباب‌ها و عناصر رنگی ناچیز، تأثیر قابل توجهی در تهیه بطری‌های شیشه‌ای بی‌رنگ دارد. محصول نهایی دارای فلورسانس کریستال سفید، شفافیت خوب و استحکام شیشه و مقاومت حرارتی بهبود یافته است. در عین حال، آلودگی آرسنیک به محیط زیست و شیشه را نیز از بین می‌برد.

علاوه بر این، افزودن اکسید سریم به شیشه‌های مصرفی روزمره، مانند شیشه ساختمان و خودرو، شیشه کریستال، می‌تواند عبور نور فرابنفش را کاهش دهد و این کاربرد در ژاپن و ایالات متحده ترویج یافته است. با بهبود کیفیت زندگی در چین، بازار خوبی نیز وجود خواهد داشت. افزودن اکسید نئودیمیوم به پوسته شیشه‌ای لامپ تصویر می‌تواند پراکندگی نور قرمز را از بین ببرد و وضوح را افزایش دهد. شیشه‌های مخصوص با افزودنی‌های عناصر خاکی کمیاب شامل شیشه لانتانیم است که دارای ضریب شکست بالا و ویژگی‌های پراکندگی کم است و به طور گسترده در ساخت لنزهای مختلف، دوربین‌های پیشرفته و لنزهای دوربین، به ویژه برای دستگاه‌های عکاسی در ارتفاع بالا استفاده می‌شود. شیشه ضد تابش سریم، که برای شیشه خودرو و پوسته شیشه تلویزیون استفاده می‌شود. شیشه نئودیمیوم به عنوان ماده لیزر استفاده می‌شود و ایده‌آل‌ترین ماده برای لیزرهای غول‌پیکر است که عمدتاً برای دستگاه‌های همجوشی هسته‌ای کنترل‌شده استفاده می‌شود.