Over anorganische materialen – ceriumoxide
CeriumoxideCeriumoxide is een anorganische stof met de chemische formule CeO₂. Het is een lichtgeel of geelbruin poeder met een dichtheid van 7,13 g/cm³ en een smeltpunt van 2397 °C. Het is onoplosbaar in water en alkali, maar licht oplosbaar in zuur. Bij 2000 °C en 15 MPa kan ceriumoxide met waterstof worden gereduceerd tot ...ceriumtrioxideBij temperaturen tussen 2000 °C en drukken boven 5 MPa vertoont ceriumoxide een geelachtig-roodachtige, soms roze kleur. Het wordt gebruikt als polijstmiddel, katalysator, katalysatordrager (additief), UV-absorber, elektrolyt voor brandstofcellen, uitlaatgasabsorber voor auto's en in elektronische keramiek.
I. Gebruik
Oxidatiemiddel. Katalysator voor organische reacties. Standaard voor zeldzame aardmetalen voor staalanalyse. Redox-titratieanalyse. Ontkleuring van glas. Glasemaille zonnefilter. Hittebestendige legering.
Het wordt gebruikt als additief in de glasindustrie, als slijpmiddel voor vlakglas en in cosmetica als UV-remmer. Het toepassingsgebied is uitgebreid naar het polijsten van brillenglazen, optische lenzen en kathodestraalbuizen, waarbij het zorgt voor ontkleuring, verheldering en absorptie van ultraviolette en elektronenstralen.
II. Effecten van zeldzame aardmetalen
1. Zeldzame aardmetalenPolijsteffecten
Polijstpoeders van zeldzame aardmetalen bieden de voordelen van een hoge polijstsnelheid, een hoge afwerkingskwaliteit en een lange levensduur. In vergelijking met traditionele ijzeroxidepolijstpoeders zijn ze milieuvriendelijk en gemakkelijk te reinigen van verontreinigingen.Polijstpoeders van ceriumoxideMet zeldzame-aardemetalen kunnen lenzen in één minuut gepolijst worden, terwijl polijstpoeders van ijzeroxide daar 30 tot 60 minuten voor nodig hebben. Daarom bieden polijstpoeders van zeldzame aardmetalen de voordelen van een lage dosering, een hoge polijstsnelheid en een hoge polijstefficiëntie. Ze kunnen ook de polijstkwaliteit en de werkomgeving verbeteren. Polijstpoeders van zeldzame aardmetalen voor glas worden doorgaans gemaakt van ceriumrijke oxiden. Ceriumoxide is een uiterst effectieve polijstverbinding omdat het glas tegelijkertijd kan polijsten door chemische ontleding en mechanische wrijving. Polijstpoeders van zeldzame aardmetalen met cerium worden veel gebruikt voor het polijsten van camera's, videocameralenzen, beeldbuizen van televisies, brillenglazen en andere toepassingen. Mijn land telt tientallen fabrieken voor polijstpoeders van zeldzame aardmetalen, waarvan er meer dan tien een productiecapaciteit van meer dan 100 ton hebben. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., een Chinees-buitenlandse joint venture, is een van de grootste fabrikanten van polijstpoeders van zeldzame aardmetalen in mijn land, met een jaarlijkse productiecapaciteit van 1.200 ton. De producten worden zowel nationaal als internationaal verkocht.
2. Ontkleuring van glas
Alle glas bevat ijzeroxide, dat via de grondstoffen, zand, kalksteen en glasscherven in het glasmengsel terecht kan komen. Het bestaat in twee vormen: tweewaardig ijzer, dat het glas donkerblauw kleurt, en driewaardig ijzer, dat het geel kleurt. Ontkleuring houdt in dat de tweewaardige ijzerionen worden geoxideerd tot driewaardig ijzer, omdat driewaardig ijzer slechts een tiende van de intensiteit heeft van zijn tweewaardige tegenhanger. Vervolgens wordt een kleurcorrector toegevoegd om de kleur te neutraliseren tot een lichtgroene tint.
De zeldzame aardmetalen die worden gebruikt voor het ontkleuren van glas zijn voornamelijk ceriumoxide en neodymiumoxide. Ontkleuringsmiddelen op basis van zeldzame aardmetalen vervangen de traditionele ontkleuringsmiddelen op basis van wit arseen, waardoor de efficiëntie wordt verbeterd en arseenverontreiniging wordt voorkomen. Ceriumoxide heeft als voordelen een hoge temperatuurstabiliteit, lage kosten en het feit dat het geen zichtbaar licht absorbeert, wat gunstig is voor het ontkleuren van glas.
3.Glas kleuren
Zeldzame-aardionen vertonen stabiele, levendige kleuren bij hoge temperaturen en worden gebruikt om gekleurd glas te maken door ze aan vloeistoffen toe te voegen. Zeldzame-aardoxiden zoals neodymium, praseodymium, erbium en cerium zijn uitstekende kleurstoffen voor glas. Wanneer transparant glas met deze kleurstoffen zichtbaar licht absorbeert tussen 400 en 700 nanometer, vertoont het prachtige kleuren. Dit gekleurde glas kan worden gebruikt voor het maken van indicatorlampjes voor vliegtuigen, navigatie- en diverse transportvoertuigen, evenals voor diverse hoogwaardige artistieke decoraties.
Wanneer neodymiumoxide wordt toegevoegd aan soda-kalk- en loodglas, hangt de intensiteit van de kleur van het glas af van de dikte, het neodymiumgehalte en de lichtsterkte. Dun glas lijkt lichtroze, terwijl dikker glas blauwpaars lijkt. Dit fenomeen staat bekend als neodymiumdichroïsme. Praseodymiumoxide produceert een groene kleur die lijkt op die van chroom. Erbiumoxide, gebruikt in fotochromisch glas en kristalglas, produceert een roze tint. Ceriumoxide in combinatie met titaniumdioxide creëert een gele tint. Praseodymiumoxide en neodymiumoxide kunnen worden gebruikt in praseodymium-neodymium zwart glas.
4. Zeldzame aardmetalen als zuiveringsmiddelen
In plaats van het traditionele arseenoxide wordt ceriumoxide gebruikt als glashelderingsmiddel om luchtbellen en sporen van kleurstoffen te verwijderen. Dit is met name effectief bij de productie van kleurloze glazen flessen, wat resulteert in kristalwit glas met een uitstekende transparantie, verhoogde glassterkte en verbeterde hittebestendigheid. Bovendien wordt hiermee de arseenverontreiniging van het milieu en het glas zelf voorkomen.
Aanvullend,ceriumoxideNeodymiumoxide kan worden toegevoegd aan alledaags glas, zoals architectuur- en autoglas, en kristalglas, om de UV-doorlaatbaarheid te verminderen. Deze toepassing is in Japan en de Verenigde Staten alom geaccepteerd. Met de verbetering van de levensstandaard in mijn land wordt verwacht dat het ook daar een sterke markt zal vinden. Neodymiumoxide, toegevoegd aan kathodestraalbuisglas, elimineert de dispersie van rood licht en verbetert de helderheid. Speciale glassoorten met toevoeging van zeldzame aardmetalen zijn onder andere: lanthaanglas, met zijn hoge brekingsindex en lage dispersie, dat veel wordt gebruikt bij de productie van diverse lenzen en geavanceerde camera- en camcorderlenzen, met name voor fotografieapparatuur op grote hoogte; ceriumstralingsbestendig glas, gebruikt in autoglas en televisieglas; en neodymiumglas, een ideaal materiaal voor grote lasers, voornamelijk in gecontroleerde kernfusie-installaties.