Οξείδιο του δημητρίου, Ο μοριακός τύπος είναιCeO2, Κινέζικο ψευδώνυμο:Οξείδιο του δημητρίου (IV), μοριακό βάρος: 172,11500. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό στίλβωσης, καταλύτης, φορέας καταλύτη (βοηθός), απορροφητής υπεριώδους ακτινοβολίας, ηλεκτρολύτης κυψελών καυσίμου, απορροφητής καυσαερίων αυτοκινήτων, ηλεκτροκεραμική κ.λπ.
Χημική ιδιότητα
Σε θερμοκρασία 2000 ℃ και πίεση 15 MPa, το οξείδιο του δημητρίου (III) μπορεί να ληφθεί με αναγωγή υδρογόνου του οξειδίου του δημητρίου. Όταν η θερμοκρασία είναι ελεύθερη στους 2000 ℃ και η πίεση είναι ελεύθερη στα 5 MPa, το οξείδιο του δημητρίου είναι ελαφρώς κίτρινο, ελαφρώς κόκκινο και ροζ.
Φυσική ιδιότητα
Τα καθαρά προϊόντα είναι λευκή βαριά σκόνη ή κυβικοί κρύσταλλοι, ενώ τα ακάθαρτα προϊόντα είναι ανοιχτό κίτρινο ή ακόμα και ροζ έως κοκκινωπό καφέ (λόγω της παρουσίας ιχνοποσοτήτων λανθανίου, πρασεοδυμίου κ.λπ.).
Πυκνότητα 7.13g/cm3, σημείο τήξης 2397 ℃, σημείο βρασμού 3500 ℃..
Αδιάλυτο στο νερό και τα αλκάλια, ελαφρώς διαλυτό σε οξύ.
Τοξική, η μέση θανατηφόρα δόση (αρουραίος, από του στόματος) είναι περίπου 1 g/kg.
Μέθοδος παραγωγής
Η μέθοδος παραγωγής οξειδίου του δημητρίου είναι κυρίως η καθίζηση με οξαλικό οξύ, δηλαδή η λήψη διαλύματος χλωριούχου δημητρίου ή νιτρικών αλάτων δημητρίου ως πρώτης ύλης, η ρύθμιση της τιμής Ph στο 2 με οξαλικό οξύ, η προσθήκη αμμωνίας για την καθίζηση του οξαλικού δημητρίου, η θέρμανση, η ωρίμανση, ο διαχωρισμός, το πλύσιμο, η ξήρανση στους 110 ℃ και η καύση στους 900~1000 ℃ για τον σχηματισμό οξειδίου του δημητρίου.
CeCl2+H2C2O4+2NH4OH → CeC2O4+2H2O+2NH4Cl
Εφαρμογή
Οξειδωτικά μέσα. Καταλύτες για οργανικές αντιδράσεις. Χρήση πρότυπων δειγμάτων σπάνιων γαιών για ανάλυση χάλυβα. Ανάλυση ογκομέτρησης οξειδοαναγωγής. Αποχρωματισμένο γυαλί. Σκίαστρο από σμάλτο γυαλιού. Κράμα ανθεκτικό στη θερμότητα.
Χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στη βιομηχανία γυαλιού, ως υλικό λείανσης για γυάλινες πλάκες, καθώς και ως παράγοντας ανθεκτικός στην υπεριώδη ακτινοβολία στα καλλυντικά. Προς το παρόν, έχει επεκταθεί στην λείανση γυαλιών, οπτικών φακών και λυχνιών εικόνας, παίζοντας ρόλο στον αποχρωματισμό, τη διαύγαση, την απορρόφηση υπεριώδους ακτινοβολίας από το γυαλί και την απορρόφηση ηλεκτρονικών γραμμών.
Εφέ στίλβωσης σπάνιων γαιών
Η σκόνη γυαλίσματος σπάνιων γαιών έχει τα πλεονεκτήματα της γρήγορης ταχύτητας γυαλίσματος, της υψηλής απαλότητας και της μεγάλης διάρκειας ζωής. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή σκόνη γυαλίσματος - την κόκκινη σκόνη σιδήρου, δεν μολύνει το περιβάλλον και αφαιρείται εύκολα από το προσκολλημένο αντικείμενο. Η στίλβωση του φακού με σκόνη γυαλίσματος οξειδίου του δημητρίου διαρκεί ένα λεπτό, ενώ η χρήση σκόνης γυαλίσματος οξειδίου του σιδήρου διαρκεί 30-60 λεπτά. Επομένως, η σκόνη γυαλίσματος σπάνιων γαιών έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής δοσολογίας, της γρήγορης ταχύτητας γυαλίσματος και της υψηλής απόδοσης γυαλίσματος. Και μπορεί να αλλάξει την ποιότητα γυαλίσματος και το περιβάλλον λειτουργίας. Γενικά, η σκόνη γυαλίσματος γυαλιού σπάνιων γαιών χρησιμοποιεί κυρίως οξείδια πλούσια σε δημήτριο. Ο λόγος για τον οποίο το οξείδιο του δημητρίου είναι μια εξαιρετικά αποτελεσματική ένωση γυαλίσματος είναι επειδή μπορεί ταυτόχρονα να γυαλίζει το γυαλί μέσω χημικής αποσύνθεσης και μηχανικής τριβής. Η σκόνη γυαλίσματος δημητρίου σπάνιων γαιών χρησιμοποιείται ευρέως για τη στίλβωση φωτογραφικών μηχανών, φακών κάμερας, σωλήνων τηλεόρασης, γυαλιών κ.λπ. Προς το παρόν, υπάρχουν δεκάδες εργοστάσια σκόνης γυαλίσματος σπάνιων γαιών στην Κίνα, με κλίμακα παραγωγής άνω των δέκα τόνων. Η Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., μια ξένη κινεζική κοινοπραξία, είναι σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα εργοστάσια στίλβωσης σπάνιων γαιών στην Κίνα, με ετήσια παραγωγική δυναμικότητα 1200 τόνων και προϊόντα που πωλούνται στην εγχώρια και διεθνή αγορά.
Αποχρωματισμός γυαλιού
Όλα τα γυαλιά περιέχουν οξείδιο του σιδήρου, το οποίο μπορεί να εισαχθεί στο γυαλί μέσω πρώτων υλών, άμμου, ασβεστόλιθου και σπασμένου γυαλιού σε συστατικά γυαλιού. Υπάρχουν δύο μορφές ύπαρξής του: η μία είναι ο δισθενής σίδηρος, ο οποίος μετατρέπει το χρώμα του γυαλιού σε σκούρο μπλε, και η άλλη είναι ο τρισθενής σίδηρος, ο οποίος μετατρέπει το χρώμα του γυαλιού σε κίτρινο. Ο αποχρωματισμός είναι η οξείδωση ιόντων δισθενούς σιδήρου σε τρισθενή σίδηρο, επειδή η ένταση χρώματος του τρισθενούς σιδήρου είναι μόνο το ένα δέκατο αυτής του δισθενούς σιδήρου. Στη συνέχεια, προσθέστε ένα τόνερ για να εξουδετερώσετε το χρώμα σε ανοιχτό πράσινο χρώμα.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται για τον αποχρωματισμό γυαλιού είναι κυρίως το οξείδιο του δημητρίου και το οξείδιο του νεοδυμίου. Η αντικατάσταση του παραδοσιακού αποχρωματιστικού παράγοντα λευκού αρσενικού με παράγοντα αποχρωματισμού γυαλιού σπάνιων γαιών όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση, αλλά και αποφεύγει τη ρύπανση από λευκό αρσενικό. Το οξείδιο του δημητρίου που χρησιμοποιείται για τον αποχρωματισμό γυαλιού έχει πλεονεκτήματα όπως σταθερή απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες, χαμηλή τιμή και μη απορρόφηση ορατού φωτός.
Χρωματισμός γυαλιού
Τα ιόντα σπάνιων γαιών έχουν σταθερά και φωτεινά χρώματα σε υψηλές θερμοκρασίες και χρησιμοποιούνται για την ανάμειξη με το υλικό για την κατασκευή διαφόρων χρωματιστών γυαλιών. Τα οξείδια σπάνιων γαιών όπως το νεοδύμιο, το πρασεοδύμιο, το έρβιο και το δημήτριο είναι εξαιρετικές χρωστικές γυαλιού. Όταν το διαφανές γυαλί με χρωστικές σπάνιων γαιών απορροφά ορατό φως με μήκη κύματος που κυμαίνονται από 400 έως 700 νανόμετρα, εμφανίζει όμορφα χρώματα. Αυτά τα χρωματιστά γυαλιά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ενδεικτικών αμπαζούρ για την αεροπορία και την πλοήγηση, διάφορα οχήματα μεταφοράς και διάφορες καλλιτεχνικές διακοσμήσεις υψηλής ποιότητας.
Όταν προστίθεται οξείδιο του νεοδυμίου σε γυαλί νατρίου-ασβεστίου και μολύβδινο γυαλί, το χρώμα του γυαλιού εξαρτάται από το πάχος του γυαλιού, την περιεκτικότητα σε νεοδυμίου και την ένταση της πηγής φωτός. Το λεπτό γυαλί είναι ανοιχτό ροζ και το παχύ γυαλί είναι μπλε-μωβ. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διχρωισμός νεοδυμίου. Το οξείδιο του πρασεοδυμίου παράγει ένα πράσινο χρώμα παρόμοιο με το χρώμιο. Το οξείδιο του ερβίου(III) είναι ροζ όταν χρησιμοποιείται σε γυαλί φωτοχρωμισμού και κρυστάλλινο γυαλί. Ο συνδυασμός οξειδίου του δημητρίου και διοξειδίου του τιτανίου κάνει το γυαλί κίτρινο. Το οξείδιο του πρασεοδυμίου και το οξείδιο του νεοδυμίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μαύρο γυαλί πρασεοδυμίου νεοδυμίου.
Διαυγαστής σπάνιων γαιών
Η χρήση οξειδίου του δημητρίου αντί του παραδοσιακού οξειδίου του αρσενικού ως διαυγαστικού παράγοντα γυαλιού για την απομάκρυνση φυσαλίδων και ιχνών χρωματιστών στοιχείων έχει σημαντική επίδραση στην παρασκευή άχρωμων γυάλινων φιαλών. Το τελικό προϊόν έχει φθορισμό λευκών κρυστάλλων, καλή διαφάνεια και βελτιωμένη αντοχή και αντοχή στη θερμότητα του γυαλιού. Ταυτόχρονα, εξαλείφει επίσης τη ρύπανση του περιβάλλοντος και του γυαλιού από αρσενικό.
Επιπλέον, η προσθήκη οξειδίου του δημητρίου σε γυαλί καθημερινής χρήσης, όπως γυαλί κτιρίων και αυτοκινήτων, κρυστάλλινο γυαλί, μπορεί να μειώσει τη διαπερατότητα του υπεριώδους φωτός, και αυτή η χρήση έχει προωθηθεί στην Ιαπωνία και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Με τη βελτίωση της ποιότητας ζωής στην Κίνα, θα υπάρξει επίσης μια καλή αγορά. Η προσθήκη οξειδίου του νεοδυμίου στο γυάλινο κέλυφος ενός σωλήνα εικόνας μπορεί να εξαλείψει τη διασπορά του κόκκινου φωτός και να αυξήσει τη διαύγεια. Ειδικά γυαλιά με προσθήκες σπάνιων γαιών περιλαμβάνουν το γυαλί λανθανίου, το οποίο έχει υψηλό δείκτη διάθλασης και χαρακτηριστικά χαμηλής διασποράς, και χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή διαφόρων φακών, προηγμένων φωτογραφικών μηχανών και φακών κάμερας, ειδικά για συσκευές φωτογραφίας μεγάλου υψομέτρου. Γυαλί ανθεκτικό στην ακτινοβολία Ce, που χρησιμοποιείται για γυαλί αυτοκινήτων και γυάλινο κέλυφος τηλεόρασης. Το γυαλί νεοδυμίου χρησιμοποιείται ως υλικό λέιζερ και είναι το ιδανικότερο υλικό για γιγάντια λέιζερ, που χρησιμοποιούνται κυρίως για ελεγχόμενες συσκευές πυρηνικής σύντηξης.
Ώρα δημοσίευσης: 06 Ιουλίου 2023