Редкоземните елементи, благодарение на техните уникални структури на електронна обвивка и изключителни магнитни, оптични и електрически свойства, се превърнаха в стратегически ресурси, оспорвани в световен мащаб. С ускоряването на нов кръг от технологична революция и индустриална трансформация, рисковете за сигурността на глобалната верига за доставки станаха важни и фокусът на сигурността на ресурсите на големите сили се измести от насипни минерали към критични минерали. На този фон стратегическата стойност на редкоземните метали нарасна рязко и стратегическата им позиция стана още по-ясно изразена, което ги направи ключов фокус на конкуренцията за ресурси и индустриалното съперничество между големите сили.
Цериевият оксид (CeO₂) предлага предимствата на относително изобилни запаси и ниска цена, съчетани с особено изключителни физикохимични свойства, което го прави един от най-широко изследваните и представителни редкоземни оксиди.
От 31 март до 10 април 2025 г., само в рамките на десет дни, бяха последователно публикувани три научни статии за цериев оксид вJACS, Наука, иПриродата, предизвиквайки вълна от „луд цериев оксид“.
В практическите производствени приложения редкоземните полиращи прахове се радват на звездна репутация заради изключителната си производителност при прецизно полиране, спечелвайки титлата "цар на полиращите материали". Основният компонент на тези редкоземни полиращи прахове е CeO₂, поради което те са известни също като редкоземни полиращи прахове на основата на церий-или просто полиращи прахове на базата на церий-и могат също да се наричат полиращи прахове CeO₂.
Той е спечелил титлата "цар" главно поради следните четири причини:
(1) Кристалите CeO₂ имат флуорит-тип лицева-центрирана кубична решетъчна структура с пространствена група Fm-3m. Във флуоритната структура цериевите йони са разположени в ъглите на куба и геометричните центрове на лицата, докато кислородните йони запълват тетраедричните и октаедричните междини, образувани от цериевите йони по плътно опакован начин.
(2) В сравнение с други видове полиращи прахове, CeO₂ полирането предлага по-бързи скорости на полиране, по-високо покритие на повърхността на полираните продукти и по-голяма плоскост. Освен това продуктите, полирани с CeO₂, имат по-дълъг експлоатационен живот.
(3) CeO₂ има твърдост по Моос от около 7, което означава, че по време на механично въздействие има достатъчна твърдост за рязане и полиране на по-меки материали, но не причинява прекомерно физическо увреждане на детайла, който се полира.
(4) CeO₂ проявява висока химическа реактивност към силикатно стъкло, което означава, че може да реагира със стъклената повърхност, за да създаде ефект на химично механично полиране (CMP). Този процес включва както физическа абразия, така и химическа реакция, поради което се използва широко при полиране на стъкло.
Четири "метода на синтез" за редкоземен цериев оксид
Понастоящем има четири основни метода за получаване на редкоземен цериев оксид:
(1) Хидротермален синтез. Този метод обикновено се извършва в запечатан автоклав с високо-налягане, като се използва воден разтвор като среда. Чрез нагряване до субкритични или суперкритични условия, прекурсорът на цериевата сол директно кристализира в присъствието на минерализатор или повърхностно активно вещество, като се получават частици CeO₂.
(2) Химическо утаяване. Утаяването е най-фундаменталният и най-широко използван метод в индустриалните приложения. Чрез добавяне на утаител (като натриев хидроксид, амониев бикарбонат, амонячна вода и др.) към разтвор на цериева сол се получава хидроксиден или карбонатен прекурсор, който след това се калцинира, за да се получи CeO₂.
(3) Сол-метод. Този метод използва метални органични съединения или разтворими неорганични соли като прекурсори, които се разтварят и след това претърпяват реакции на хидролиза и кондензация, за да образуват прозрачен зол, който допълнително се трансформира в три-мрежест гел и накрая се калцинира, за да се получи CeO₂.
(4) Микроемулсионен метод. Този метод използва микроемулсионна система, съставена от повърхностноактивни вещества, маслена фаза и водна фаза като "нанореактор", където се извършва нуклеация, коалесценция и топлинна обработка, за да се получи CeO₂.