Pengenalan dan Penggunaan Cerium Oxide
I. Gambaran Keseluruhan Produk
Serium oksida (CeO₂), juga dikenali sebagai serium dioksida,ialah oksida unsur nadir bumi serium, dengan rupa serbuk kuning pucat hingga putih. Sebagai wakil penting sebatian nadir bumi, serium oksida digunakan secara meluas dalam penggilap kaca, penulenan ekzos kereta, seramik elektronik, tenaga baharu dan medan lain kerana sifat kimianya yang unik dan sifat pemangkin. Takat leburnya adalah kira-kira 2400 ℃, ia mempunyai kestabilan kimia yang baik, tidak larut dalam air, dan boleh kekal stabil di bawah suhu tinggi dan persekitaran pengoksidaan yang kuat.
Dalam pengeluaran perindustrian,serium oksidabiasanya diekstrak daripada mineral yang mengandungi serium (seperti bijih serium fluorokarbon dan monazit) dan diperoleh melalui larut lesap asid, pengekstrakan, pemendakan, pengkalsinan dan proses lain. Mengikut ketulenan dan saiz zarah, ia boleh dibahagikan kepada gred penggilap, gred pemangkin, gred elektronik dan produk gred nano, antaranya nano cerium oksida ketulenan tinggi adalah bahan teras untuk aplikasi mewah.
II. Ciri-ciri Produk
Prestasi penggilap yang sangat baik:Cerium oksidamempunyai keupayaan penggilap mekanikal kimia, yang boleh menghilangkan kecacatan permukaan kaca dengan cepat dan memperbaiki kemasan permukaan.
Keupayaan redoks yang kuat: Transformasi boleh balik antara Ce⁴⁺ dan Ce³⁺ memberikannya fungsi penyimpanan dan pelepasan oksigen yang unik, terutamanya sesuai untuk tindak balas pemangkin.
Kestabilan kimia yang kuat: Ia tidak mudah untuk bertindak balas dengan kebanyakan asid dan bes, dan boleh mengekalkan prestasi dalam keadaan yang teruk.
Rintangan suhu tinggi: Takat lebur yang tinggi dan kestabilan haba menjadikannya sesuai untuk proses suhu tinggi dan seramik elektronik.
Saiz zarah yang boleh dikawal: Saiz zarah produk boleh dilaraskan daripada mikron ke nanometer untuk memenuhi keperluan industri yang berbeza.
III. Kawasan aplikasi utama
1. Penggilap kaca dan optik
Serbuk penggilap cerium oksida adalah bahan utama untuk pemprosesan kaca moden. Tindakan mekanikal kimianya boleh menghilangkan calar kecil dengan berkesan dan membentuk kesan cermin. Digunakan terutamanya untuk:
Menggilap telefon bimbit dan skrin sentuh komputer;
Pengisaran ketepatan kanta optik mewah dan kanta kamera;
Rawatan permukaan skrin LCD dan kaca TV;
Pemprosesan produk kristal dan kaca optik ketepatan.
Berbanding dengan bahan penggilap oksida besi tradisional, serium oksida mempunyai kelajuan penggilapan yang cepat, kecerahan permukaan yang lebih tinggi dan hayat perkhidmatan yang panjang.
2. Pemangkin ekzos kereta
Cerium oksida ialah komponen utama dalam pemangkin tiga hala kereta. Ia boleh menyimpan dan membebaskan oksigen dengan berkesan, merealisasikan penukaran pemangkin karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NOₓ) dan hidrokarbon (HC), sekali gus mengurangkan pelepasan bahan pencemar ekzos kereta dan memenuhi piawaian alam sekitar yang semakin ketat.
3. Tenaga baharu dan sel bahan api
Nano cerium oksida boleh meningkatkan kekonduksian dan ketahanan bateri dengan ketara sebagai elektrolit atau bahan interlayer dalam sel bahan api oksida pepejal (SOFC). Pada masa yang sama, serium oksida juga menunjukkan prestasi cemerlang dalam bidang penguraian pemangkin hidrogen dan bahan tambahan bateri litium-ion.
4. Seramik elektronik dan bahan tambahan kaca
Sebagai bahan mentah yang penting untuk seramik elektronik, serium oksida boleh digunakan untuk mengeluarkan kapasitor, termistor, bahan penapis optik, dan lain-lain. Apabila ditambah kepada kaca, ia boleh memainkan peranan dalam penyahwarnaan, peningkatan ketelusan, dan perlindungan UV, dan meningkatkan ketahanan dan sifat optik kaca.
5. Kosmetik dan bahan pelindung
Zarah nano cerium oksida boleh menyerap sinar ultraviolet dan sering digunakan dalam pelindung matahari dan produk penjagaan kulit. Mereka mempunyai kelebihan kestabilan bukan organik dan tidak mudah diserap oleh kulit. Pada masa yang sama, ia ditambah pada salutan industri untuk meningkatkan ketahanan kakisan dan keupayaan anti-penuaan.
6. Tadbir urus alam sekitar dan pemangkinan kimia
Cerium oksida mempunyai aplikasi penting dalam pembersihan gas sisa industri, pengoksidaan pemangkin kumbahan dan bidang lain. Aktiviti pemangkinnya yang tinggi menjadikannya digunakan secara meluas dalam proses seperti keretakan petroleum dan sintesis kimia.
IV. Aliran pembangunan
Dengan perkembangan pesat tenaga baharu, optik, perlindungan alam sekitar dan industri lain, permintaan untukserium oksidaterus berkembang. Arah pembangunan utama pada masa hadapan termasuk:
Nano dan berprestasi tinggi: meningkatkan kawasan permukaan tertentu dan aktiviti tindak balas serium oksida melalui nanoteknologi.
Bahan pengilat hijau dan mesra alam: bangunkan serbuk pengilat dengan pencemaran rendah, pemulihan tinggi untuk meningkatkan penggunaan sumber.
Peluasan medan tenaga baharu: Terdapat prospek pasaran yang lebih luas dalam tenaga hidrogen, sel bahan api dan bahan simpanan tenaga.
Kitar semula sumber: Mengukuhkan pemulihan nadir bumi serbuk penggilap sisa dan pemangkin ekzos untuk mengurangkan sisa sumber.
V. Kesimpulan
Oleh kerana prestasi penggilapan yang sangat baik, aktiviti pemangkin dan kestabilan, serium oksida telah menjadi bahan penting untuk pemprosesan kaca, rawatan ekzos kereta, seramik elektronik dan industri tenaga baharu. Dengan kemajuan teknologi dan pertumbuhan permintaan untuk industri hijau, skop aplikasi cerium oksida akan diperluaskan lagi, dan nilai pasaran serta potensi pembangunannya akan menjadi tidak terhad.