Về các vật liệu vô cơ – Oxit xeri
oxit xeriCeO₂ là một chất vô cơ có công thức hóa học là CeO₂. Nó là một loại bột màu vàng nhạt hoặc vàng nâu với mật độ 7,13 g/cm³ và điểm nóng chảy 2397°C. Nó không tan trong nước và kiềm, nhưng tan một phần trong axit. Ở 2000°C và 15 MPa, oxit xeri có thể được khử bằng hydro để tạo raxeri trioxitỞ nhiệt độ từ 2000°C và áp suất trên 5 MPa, oxit xeri có màu vàng đỏ, đôi khi hồng. Nó được sử dụng làm vật liệu đánh bóng, chất xúc tác, chất mang xúc tác (phụ gia), chất hấp thụ tia cực tím, chất điện phân cho pin nhiên liệu, chất hấp thụ khí thải ô tô và gốm điện tử.
1. Công dụng
Chất oxy hóa. Chất xúc tác cho các phản ứng hữu cơ. Kim loại đất hiếm tiêu chuẩn để phân tích thép. Phân tích chuẩn độ oxy hóa khử. Khử màu thủy tinh. Lớp phủ chống nắng bằng men thủy tinh. Hợp kim chịu nhiệt.
Được sử dụng như một chất phụ gia trong ngành công nghiệp thủy tinh, như một vật liệu mài cho kính tấm, và trong mỹ phẩm như một chất ức chế tia cực tím. Ứng dụng của nó đã được mở rộng sang bao gồm đánh bóng kính mắt, thấu kính quang học và ống tia cathode, giúp khử màu, làm trong suốt và hấp thụ tia cực tím và tia điện tử.
II. Hiệu ứng đất hiếm
1. Đất hiếmHiệu ứng đánh bóng
Bột đánh bóng đất hiếm mang lại những ưu điểm như tốc độ đánh bóng nhanh, chất lượng hoàn thiện cao và tuổi thọ dài. So với bột đánh bóng oxit sắt truyền thống, chúng thân thiện với môi trường và dễ dàng loại bỏ tạp chất.Bột đánh bóng oxit xeriBột đánh bóng đất hiếm có thể đánh bóng thấu kính trong một phút, trong khi bột đánh bóng oxit sắt cần từ 30 đến 60 phút. Do đó, bột đánh bóng đất hiếm mang lại ưu điểm là liều lượng thấp, tốc độ đánh bóng nhanh và hiệu quả đánh bóng cao. Chúng cũng có thể cải thiện chất lượng đánh bóng và môi trường làm việc. Bột đánh bóng thủy tinh đất hiếm thường được làm từ oxit giàu xeri. Oxit xeri là một hợp chất đánh bóng cực kỳ hiệu quả vì nó có thể đánh bóng thủy tinh đồng thời thông qua sự phân hủy hóa học và ma sát cơ học. Bột đánh bóng xeri đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong việc đánh bóng máy ảnh, ống kính máy quay phim, ống hình tivi, thấu kính mắt kính và các ứng dụng khác. Nước ta có hàng chục nhà máy sản xuất bột đánh bóng đất hiếm, trong đó hơn mười nhà máy có công suất sản xuất vượt quá 100 tấn. Công ty TNHH Bột đánh bóng đất hiếm Baotou Tianjiao Qingmei, một liên doanh Trung-nước ngoài, là một trong những nhà sản xuất bột đánh bóng đất hiếm lớn nhất nước ta, với công suất sản xuất hàng năm là 1.200 tấn. Sản phẩm của công ty được bán trong nước và quốc tế.
2. Khử màu kính
Tất cả các loại thủy tinh đều chứa oxit sắt, có thể được đưa vào thủy tinh thông qua các nguyên liệu thô như cát, đá vôi và thủy tinh vụn trong hỗn hợp sản xuất thủy tinh. Oxit sắt tồn tại ở hai dạng: sắt hóa trị hai, làm cho thủy tinh có màu xanh đậm, và sắt hóa trị ba, làm cho thủy tinh có màu vàng. Quá trình khử màu bao gồm việc oxy hóa các ion sắt hóa trị hai thành sắt hóa trị ba, vì sắt hóa trị ba chỉ có cường độ bằng một phần mười so với sắt hóa trị hai. Sau đó, chất điều chỉnh màu được thêm vào để trung hòa màu sắc thành màu xanh lục nhạt.
Các nguyên tố đất hiếm được sử dụng để khử màu thủy tinh chủ yếu là oxit xeri và oxit neodymi. Chất khử màu thủy tinh bằng đất hiếm thay thế các chất khử màu asen trắng truyền thống, giúp nâng cao hiệu quả đồng thời tránh ô nhiễm asen. Oxit xeri có ưu điểm là ổn định ở nhiệt độ cao, chi phí thấp và không hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được, thích hợp cho việc khử màu thủy tinh.
3.Màu thủy tinh
Các ion đất hiếm thể hiện màu sắc rực rỡ, ổn định ở nhiệt độ cao và được sử dụng để tạo ra nhiều loại thủy tinh màu khác nhau bằng cách thêm chúng vào chất lỏng. Các oxit đất hiếm như neodymium, praseodymium, erbium và cerium là những chất tạo màu thủy tinh tuyệt vời. Khi thủy tinh trong suốt có chứa các chất tạo màu này hấp thụ ánh sáng nhìn thấy được trong khoảng từ 400 đến 700 nanomet, nó sẽ thể hiện những màu sắc tuyệt đẹp. Những loại thủy tinh màu này có thể được sử dụng để tạo ra các tấm che đèn báo hiệu cho hàng không, hàng hải và các phương tiện giao thông khác nhau, cũng như nhiều đồ trang trí nghệ thuật cao cấp.
Khi thêm oxit neodymium vào thủy tinh soda-lime và thủy tinh chì, độ đậm nhạt của màu sắc thủy tinh phụ thuộc vào độ dày, hàm lượng neodymium và cường độ nguồn sáng. Thủy tinh mỏng có màu hồng nhạt, trong khi thủy tinh dày hơn có màu tím xanh. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng lưỡng sắc neodymium. Oxit praseodymium tạo ra màu xanh lục tương tự như crom. Oxit erbium, được sử dụng trong thủy tinh đổi màu và thủy tinh pha lê, tạo ra màu hồng. Oxit cerium kết hợp với dioxit titan tạo ra màu vàng. Oxit praseodymium và oxit neodymium có thể được sử dụng trong thủy tinh đen praseodymium-neodymium.
4. Chất làm trong đất hiếm
Thay vì oxit asen truyền thống, oxit xeri được sử dụng làm chất làm trong thủy tinh để loại bỏ bọt khí và các nguyên tố tạo màu vi lượng. Điều này đặc biệt hiệu quả trong việc sản xuất chai thủy tinh không màu, tạo ra thủy tinh trắng tinh khiết với độ trong suốt tuyệt vời, độ bền thủy tinh được tăng cường và khả năng chịu nhiệt được cải thiện. Nó cũng loại bỏ ô nhiễm asen đối với môi trường và chính bản thân thủy tinh.
Ngoài ra,oxit xeriCó thể thêm neodymium oxide vào các loại kính thông thường, như kính kiến trúc, kính ô tô và kính pha lê, để giảm độ truyền tia cực tím. Ứng dụng này đã được áp dụng rộng rãi ở Nhật Bản và Hoa Kỳ. Với sự cải thiện mức sống ở nước ta, ứng dụng này cũng được kỳ vọng sẽ có thị trường tiềm năng. Neodymium oxide, khi được thêm vào kính ống tia cathode, giúp loại bỏ sự tán xạ ánh sáng đỏ và tăng cường độ trong suốt. Các loại kính chuyên dụng có thêm các nguyên tố đất hiếm bao gồm: kính lanthanum, với chỉ số khúc xạ cao và độ tán xạ thấp, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loại thấu kính và ống kính máy ảnh, máy quay phim tiên tiến, đặc biệt là các thiết bị chụp ảnh ở độ cao lớn; kính chống bức xạ cerium, được sử dụng trong kính ô tô và kính tivi; và kính neodymium, một vật liệu lý tưởng cho các laser lớn, chủ yếu trong các thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát.