Informazioni sui materiali inorganici – Ossido di cerio
Ossido di cerioè una sostanza inorganica con formula chimica CeO₂. Si presenta come una polvere di colore giallo pallido o giallo-brunastro con una densità di 7,13 g/cm₃ e un punto di fusione di 2397 °C. È insolubile in acqua e alcali, ma leggermente solubile in acidi. A 2000 °C e 15 MPa, l'ossido di cerio può essere ridotto con idrogeno per produrretriossido di cerioA temperature comprese tra 2000 °C e pressioni superiori a 5 MPa, l'ossido di cerio presenta una colorazione giallo-rossastra, a volte rosa. Viene utilizzato come materiale lucidante, catalizzatore, supporto per catalizzatori (additivo), assorbitore di raggi UV, elettrolita per celle a combustibile, assorbitore di gas di scarico per automobili e ceramiche elettroniche.
I.Usi
Ossidante. Catalizzatore per reazioni organiche. Standard di metalli delle terre rare per l'analisi dell'acciaio. Analisi di titolazione redox. Decolorante per vetro. Protezione solare per smalto vetroso. Lega resistente al calore.
Utilizzato come additivo nell'industria del vetro, come materiale abrasivo per lastre di vetro e in cosmetica come inibitore dei raggi UV. Il suo impiego si è esteso alla lucidatura di vetri per occhiali, lenti ottiche e tubi catodici, garantendo decolorazione, trasparenza e assorbimento di raggi ultravioletti e fasci di elettroni.
II. Effetti delle terre rare
1. Terre rareEffetti lucidanti
Le polveri lucidanti a base di terre rare offrono i vantaggi di una rapida velocità di lucidatura, un'elevata qualità di finitura e una lunga durata. Rispetto alle tradizionali polveri lucidanti a base di ossido di ferro, sono ecocompatibili e facili da pulire dai contaminanti.Polveri lucidanti all'ossido di cerioLe polveri lucidanti a base di terre rare possono lucidare le lenti in un minuto, mentre le polveri lucidanti a base di ossido di ferro ne impiegherebbero dai 30 ai 60. Pertanto, le polveri lucidanti a base di terre rare offrono i vantaggi di un basso dosaggio, una velocità di lucidatura elevata e un'alta efficienza. Possono anche migliorare la qualità della lucidatura e l'ambiente operativo. Le polveri lucidanti per vetro a base di terre rare sono tipicamente prodotte con ossidi ricchi di cerio. L'ossido di cerio è un composto lucidante estremamente efficace perché può lucidare il vetro simultaneamente attraverso la decomposizione chimica e l'attrito meccanico. Le polveri lucidanti a base di cerio e terre rare sono ampiamente utilizzate nella lucidatura di fotocamere, obiettivi per videocamere, tubi catodici per televisori, lenti per occhiali e altre applicazioni. Il mio paese ha decine di fabbriche di polveri lucidanti a base di terre rare, di cui oltre dieci vantano una capacità produttiva superiore alle 100 tonnellate. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., una joint venture sino-straniera, è uno dei maggiori produttori di polveri lucidanti a base di terre rare del mio paese, con una capacità produttiva annua di 1.200 tonnellate. I suoi prodotti vengono venduti sia sul mercato nazionale che su quello internazionale.
2. Decolorazione del vetro
Tutto il vetro contiene ossido di ferro, che può essere introdotto nel vetro attraverso le materie prime, la sabbia, il calcare e il vetro riciclato presenti nella miscela di vetro. Esiste in due forme: ferro bivalente, che conferisce al vetro una colorazione blu scuro, e ferro trivalente, che lo rende giallo. La decolorazione consiste nell'ossidare gli ioni di ferro bivalente a ferro trivalente, poiché quest'ultimo ha un'intensità luminosa pari a un decimo di quella del suo omologo bivalente. Successivamente, viene aggiunto un correttore di colore per neutralizzare la colorazione e ottenere un verde chiaro.
Gli elementi delle terre rare utilizzati per la decolorazione del vetro sono principalmente l'ossido di cerio e l'ossido di neodimio. I decoloranti per vetro a base di terre rare sostituiscono i tradizionali decoloranti a base di arsenico bianco, migliorandone l'efficienza ed evitando la contaminazione da arsenico. L'ossido di cerio presenta i vantaggi di un'elevata stabilità termica, un basso costo e la non assorbimento della luce visibile, caratteristiche fondamentali per la decolorazione del vetro.
3.Colorazione del vetro
Gli ioni delle terre rare mostrano colori stabili e brillanti ad alte temperature e vengono utilizzati per creare vetri colorati di vario tipo aggiungendoli a liquidi. Gli ossidi di terre rare come neodimio, praseodimio, erbio e cerio sono eccellenti coloranti per il vetro. Quando il vetro trasparente contenente questi coloranti assorbe la luce visibile tra 400 e 700 nanometri, mostra splendide colorazioni. Questi vetri colorati possono essere utilizzati per realizzare coperture per spie luminose in ambito aeronautico, di navigazione e per vari veicoli di trasporto, nonché per diverse decorazioni artistiche di alta gamma.
Quando l'ossido di neodimio viene aggiunto al vetro sodico-calcico e al vetro al piombo, l'intensità del colore del vetro dipende dallo spessore, dal contenuto di neodimio e dall'intensità della sorgente luminosa. Il vetro sottile appare rosa pallido, mentre quello più spesso appare blu-violaceo. Questo fenomeno è noto come dicroismo del neodimio. L'ossido di praseodimio produce un verde simile al cromo. L'ossido di erbio, utilizzato nel vetro fotocromatico e nel vetro cristallo, produce una tonalità rosa. L'ossido di cerio combinato con il biossido di titanio crea una tonalità gialla. L'ossido di praseodimio e l'ossido di neodimio possono essere utilizzati nel vetro nero praseodimio-neodimio.
4. Chiarificatori di terre rare
L'ossido di cerio, al posto del tradizionale ossido di arsenico, viene utilizzato come agente chiarificante per il vetro, al fine di eliminare bolle e tracce di coloranti. Questo processo è particolarmente efficace nella produzione di bottiglie di vetro incolore, ottenendo un vetro bianco cristallino con eccellente trasparenza, maggiore resistenza e migliore resistenza al calore. Inoltre, elimina l'inquinamento da arsenico sia nell'ambiente che nel vetro stesso.
Inoltre,ossido di cerioPuò essere aggiunto al vetro di uso comune, come il vetro architettonico e automobilistico, e al cristallo, per ridurre la trasmissione UV. Questa applicazione è stata ampiamente adottata in Giappone e negli Stati Uniti. Con il miglioramento del tenore di vita nel mio paese, si prevede che troverà un mercato forte anche lì. L'ossido di neodimio, aggiunto al vetro dei tubi catodici, elimina la dispersione della luce rossa e migliora la nitidezza. I vetri speciali con aggiunte di terre rare includono: il vetro al lantanio, con il suo alto indice di rifrazione e la bassa dispersione, è ampiamente utilizzato nella produzione di varie lenti e obiettivi avanzati per fotocamere e videocamere, in particolare quelli per apparecchiature fotografiche ad alta quota; il vetro anti-radiazioni al cerio, utilizzato nel vetro automobilistico e nel vetro televisivo; e il vetro al neodimio, un materiale ideale per i laser di grandi dimensioni, principalmente nei dispositivi di fusione nucleare controllata.