O materiałach nieorganicznych – tlenek ceru
Tlenek ceruCeO₂ to substancja nieorganiczna o wzorze chemicznym CeO₂. Jest to jasnożółty lub żółtobrązowy proszek o gęstości 7,13 g/cm₃ i temperaturze topnienia 2397°C. Jest nierozpuszczalny w wodzie i alkaliach, ale słabo rozpuszczalny w kwasach. W temperaturze 2000°C i ciśnieniu 15 MPa tlenek ceru można zredukować wodorem, otrzymująctrójtlenek ceruW temperaturach od 2000°C do ciśnienia powyżej 5 MPa tlenek ceru wykazuje żółtoczerwonawy, a czasem różowy kolor. Jest stosowany jako materiał polerski, katalizator, nośnik katalizatora (dodatek), absorber promieniowania UV, elektrolit w ogniwach paliwowych, absorber spalin samochodowych oraz ceramika elektroniczna.
Ⅰ.Użycia
Utleniacz. Katalizator reakcji organicznych. Wzorzec metali ziem rzadkich do analizy stali. Analiza miareczkowania redoks. Odbarwianie szkła. Filtr przeciwsłoneczny do emalii szklanej. Stop żaroodporny.
Stosowany jako dodatek w przemyśle szklarskim, jako materiał ścierny do szkła płaskiego oraz w kosmetyce jako inhibitor promieniowania UV. Został rozszerzony o polerowanie szkła okularowego, soczewek optycznych i lamp elektronopromieniowych, zapewniając odbarwianie, klarowanie i absorpcję wiązek promieniowania ultrafioletowego i elektronów.
II.Wpływ pierwiastków ziem rzadkich
1.Ziemia rzadkaEfekty polerowania
Proszki polerskie z pierwiastkami ziem rzadkich oferują dużą prędkość polerowania, wysoką jakość wykończenia i długą żywotność. W porównaniu z tradycyjnymi proszkami polerskimi z tlenkiem żelaza, są przyjazne dla środowiska i łatwe do usunięcia z zanieczyszczeń.Proszki polerskie na bazie tlenku cerumogą wypolerować soczewki w ciągu jednej minuty, podczas gdy proszki polerujące na bazie tlenku żelaza wymagają od 30 do 60 minut. Dlatego proszki polerujące z pierwiastkami ziem rzadkich oferują zalety niskiej dawki, szybkiego polerowania i wysokiej wydajności. Mogą również poprawić jakość polerowania i środowisko pracy. Proszki polerujące do szkła z pierwiastkami ziem rzadkich są zazwyczaj wytwarzane z tlenków bogatych w cer. Tlenek ceru jest niezwykle skutecznym związkiem polerującym, ponieważ może polerować szkło jednocześnie poprzez rozkład chemiczny i tarcie mechaniczne. Proszki polerujące z pierwiastkami ziem rzadkich z cerem są szeroko stosowane w polerowaniu aparatów fotograficznych, obiektywów kamer wideo, kineskopów telewizyjnych, soczewek okularowych i innych zastosowań. W moim kraju działają dziesiątki fabryk proszków polerujących z pierwiastkami ziem rzadkich, z czego ponad dziesięć może pochwalić się zdolnością produkcyjną przekraczającą 100 ton. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., chińsko-zagraniczne joint venture, jest jednym z największych producentów proszków polerujących z pierwiastkami ziem rzadkich w moim kraju, z roczną zdolnością produkcyjną wynoszącą 1200 ton. Produkty firmy sprzedawane są na rynku krajowym i zagranicznym.
2. Odbarwianie szkła
Każde szkło zawiera tlenek żelaza, który może być wprowadzany do szkła poprzez surowce, piasek, wapień i stłuczkę szklaną w partii produkcyjnej. Występuje on w dwóch postaciach: żelaza dwuwartościowego, które nadaje szkłu ciemnoniebieski kolor, oraz żelaza trójwartościowego, które nadaje mu żółty kolor. Odbarwianie polega na utlenianiu jonów żelaza dwuwartościowego do żelaza trójwartościowego, ponieważ żelazo trójwartościowe ma zaledwie jedną dziesiątą intensywności swojego odpowiednika dwuwartościowego. Następnie dodaje się korektor koloru, aby zneutralizować kolor do jasnozielonego.
Pierwiastki ziem rzadkich używane do odbarwiania szkła to przede wszystkim tlenek ceru i tlenek neodymu. Odbarwiacze do szkła z pierwiastkami ziem rzadkich zastępują tradycyjne białe odbarwiacze arsenowe, zwiększając wydajność i jednocześnie zapobiegając zanieczyszczeniu arsenem. Tlenek ceru charakteryzuje się stabilnością w wysokich temperaturach, niskim kosztem i brakiem absorpcji światła widzialnego w procesie odbarwiania szkła.
3.Barwienie szkła
Jony pierwiastków ziem rzadkich charakteryzują się stabilnymi, żywymi kolorami w wysokich temperaturach i są wykorzystywane do tworzenia szkła o różnych kolorach poprzez dodanie ich do cieczy. Tlenki pierwiastków ziem rzadkich, takie jak neodym, prazeodym, erb i cer, są doskonałymi barwnikami do szkła. Gdy przezroczyste szkło z tymi barwnikami absorbuje światło widzialne o długości fali od 400 do 700 nanometrów, uzyskuje piękne kolory. Te kolorowe szkła mogą być wykorzystywane do produkcji osłon lampek sygnalizacyjnych w lotnictwie, nawigacji i różnych pojazdach transportowych, a także do tworzenia wysokiej jakości dekoracji artystycznych.
Po dodaniu tlenku neodymu do szkła sodowo-wapniowego i ołowiowego, głębia koloru szkła zależy od grubości, zawartości neodymu oraz natężenia źródła światła. Cienkie szkło ma bladoróżowy kolor, a grubsze – niebieskofioletowy. Zjawisko to znane jest jako dichroizm neodymowy. Tlenek prazeodymu daje odcień zielony podobny do chromu. Tlenek erbu, stosowany w szkle fotochromowym i kryształowym, nadaje różowy odcień. Tlenek ceru w połączeniu z dwutlenkiem tytanu nadaje odcień żółty. Tlenek prazeodymu i tlenek neodymu można stosować w czarnym szkle prazeodymowo-neodymowym.
4.Klarowniki ziem rzadkich
Tlenek ceru, zamiast tradycyjnego tlenku arsenu, jest stosowany jako środek klarujący szkło w celu usunięcia pęcherzyków powietrza i śladowych ilości barwników. Jest to szczególnie skuteczne w produkcji bezbarwnych butelek szklanych, dając krystalicznie białe szkło o doskonałej przejrzystości, zwiększonej wytrzymałości i lepszej odporności na ciepło. Eliminuje również zanieczyszczenie środowiska i samego szkła arsenem.
Dodatkowo,tlenek ceruMożna go dodawać do codziennego szkła, takiego jak szkło architektoniczne i samochodowe, a także do szkła kryształowego, w celu zmniejszenia przepuszczalności promieniowania UV. To zastosowanie jest szeroko stosowane w Japonii i Stanach Zjednoczonych. Wraz z poprawą standardów życia w moim kraju, oczekuje się również silnego rynku zbytu. Tlenek neodymu, dodany do szkła lamp elektronopromieniowych, eliminuje dyspersję światła czerwonego i poprawia przejrzystość. Do specjalistycznych szkieł z dodatkami pierwiastków ziem rzadkich należą: szkło lantanowe, o wysokim współczynniku załamania światła i niskiej dyspersji, szeroko stosowane w produkcji różnych soczewek oraz zaawansowanych obiektywów do aparatów fotograficznych i kamer, zwłaszcza do sprzętu do fotografii wysokogórskiej; szkło cerowe odporne na promieniowanie, stosowane w szkle samochodowym i telewizyjnym; oraz szkło neodymowe, idealny materiał do dużych laserów, głównie w urządzeniach do kontrolowanej syntezy jądrowej.