碳酸铈

【背景及概况】^[1][2][3]

近年来，镧系试剂在有机合成中的应用研究，得到了突飞猛进的发展。其中发现不少镧系试剂在碳碳键形成的反应中有明显的选择性催化作用；同时也发现不少镧系试剂在有机氧化反应、有机还原反应将官能团转化的反应中具有优良的特性。稀土农用是我国科技工作者经过多年努力取得的具有中国特色的科研成果，现已作为我国农业增产的一项重要措施大力推广。碳酸稀土易溶于酸，形成相应的盐和二氧化碳，可方便地用于各种稀土盐和配合物的合成，且不引入阴离子杂质。例如与硝酸、盐酸、硝酸、高氯酸、硫酸等强酸反应可形成水溶性盐与磷酸、氢氟酸反应可转变为难溶性稀土磷酸盐和氟化物与许多有机酸反应可形成相应的稀土有机配位化合物，它们随溶液值的不同可以是可溶性的络阳离子或络阴离子，或溶解度较小的中性化合物沉淀。另一方面，碳酸稀土经锻烧可分解为相应的氧化物，直接用于许多稀土新材料的制备。目前，我国的碳酸稀土年产量有万多吨，占所有稀土商品量中的四分之一以上，表明碳酸稀土的工业化生产与应用在稀土产业的发展中占有相当重要的地位。

碳酸铈是一种无机化合物，化学式为C₃Ce₂O₉，分子量为460，logP为-7.40530，PSA为198.80000，沸点333.6ºC at 760 mmHg，闪点169.8ºC。在稀土工业生产中，碳酸铈是制备多种铈产品如各种铈盐及氧化铈的中间原料，其 用途十分广泛，是一种比较重要的轻稀土产品。水合碳酸铈晶体具有镧石型结构，其SEM照片显示水合碳酸铈晶体的基本形态为片状，各片之间以弱相互作用结合在一起呈花瓣状，结构疏松，因而在机械力的作用下易于解理成小碎片目前工业上常规生产出的碳酸铈，经甩干后稀土总量仅为42～46％，限制了碳酸铈的生产效率。

【合成】^[4]

一种耗水量少，质量稳定，生产的碳酸铈离心甩干后无需晾 晒或烘干，其稀土总量即可达72％～74％，工艺简单的一步制备高稀土总量碳酸铈的工艺方法。采用以下技术方案：用一步法制备高稀土总量碳酸铈，即将质量浓度为CeO₂40～90g/L的 铈料液加热95℃‑105℃，在不断搅拌下加入碳酸氢铵沉淀出碳酸铈，加入的碳酸氢铵的 量以使料液的pH值最终调至6.3～6.5，加入速度以料液不发生冒槽为宜，将生成的沉淀离 心甩干后即得到高稀土总量碳酸铈。所述铈料液为氯化铈水溶液、硫酸铈水溶液或硝酸铈水溶液中的至少一种。本发明加入的碳酸氢铵为固体或碳酸氢铵水溶液。

【应用】^[3][5]

碳酸铈可用于制备氧化铈、二氧化铈以及其他纳米材料等，应用及举例如下：

1. 一种能够强烈地吸收紫外线和可见光的黄光部分的强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃。以普通钠钙硅浮法玻璃的组成作为基础，包括下列原料的 重量百分比组分；氧化硅 72~82％，氧化钠 6~15％，氧化钙 4~13％，氧化镁 2~8％，氧化铝 0~3％、氧化铁 0.05~0.3％，碳酸铈0.1~3％，碳酸钕 0.4~1.2％，二氧化锰0.5~3％。该种4mm厚玻璃具有大于80％的可见光透过率，小于15％的紫外线透过率，568~590nm波长的透过率小于15％。

2. 一种吸热节能涂料，其特征是由填料和成膜料混合而成，所述填料按以下重量份数的原料混合而成：二氧化硅20～35份，氧化铝8～20份，氧化钛4～10份，氧化锆4～10份，氧化锌1～5份，氧化镁1～5份，碳化硅0.8～5份，氧化钇0.02～0.5份，三氧化二铬0.01～1.5份，高岭土 0.01～1.5份，稀土材料0.01～1.5份，炭黑0.8～5份，各原料的粒径为1～5μm；其中，所述稀土材料包括碳酸镧0.01～1.5份、碳酸铈0.01～1.5份、碳酸镨0.01～1.5 份、碳酸钕0.01～1.5份和硝酸钷0.01～1.5份；所述成膜料为碳酸钾钠；所述碳酸钾钠为相同重量的碳酸钾与碳酸钠混合而成；所述填料与成膜料的重量混合比为2.5：7.5、3.8：6.2或者4.8：5.2。进一步，一种吸热节能涂料的制备方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一，填料的制备，首先按重量份数分别称取二氧化硅20～35份，氧化铝8～20份，氧 化钛4～10份，氧化锆4～10份，氧化锌1～5份，氧化镁1～5份，碳化硅0.8～5份，氧化钇0.02 ～0.5份，三氧化二铬0.01～1.5份，高岭土0.01～1.5份，稀土材料0.01～1.5份，炭黑0.8～5份，然后在混料机中将其混合均匀后得到填料；其中，所述稀土材料包括碳酸镧0.01～1.5份、碳酸铈0.01～1.5份、碳酸镨0.01～1.5 份、碳酸钕0.01～1.5份和硝酸钷0.01～1.5份；

步骤二，成膜料的制备，所述成膜料为碳酸钾钠；首先按重量份数分别称取碳酸钾与碳 酸钠，然后将其混合均匀后得到成膜料；所述碳酸钾钠为相同重量的碳酸钾与碳酸钠混合而成；

步骤三，将填料和膜料按重量混合比为2.5：7.5、3.8：6.2或者4.8：5.2进行混合分散均 匀后得到混合料；

步骤四，将混合料进行球磨6～8小时，然后过筛网得到成品，所述筛网的目数为1～5μ m。

3. 制备超细氧化铈：以水合碳酸铈为前驱体，采用直接球磨和煅烧的方法制备了中位粒径小于3μm的超细氧化铈。所得产物均具有立方萤石型结构，随着煅烧温度的升高，产物粒径呈下降趋势，粒度分布也越来越窄，结晶度提高。但对三种不同玻璃的抛光能力均在900℃ ～ 1000℃之间呈现出极大值。因此认为抛光过程中玻璃表面物质的去除速率受抛光粉粒度、结晶度和表面活性的影响较大。

【参考文献】

[1] 黄婷. 碳酸钇，碳酸钕的结晶及相关技术研究[D]. 南昌大学， 2005.

[2] 周雪珍, 程昌明, 胡建东, 等. 以碳酸铈为前驱体制备超细氧化铈及其抛光性能[J]. 稀土, 2006, 27(1): 1-3.

[3] 陈建利;牟保畏;代永久;姚龙君;王永利;彭婧;萨如拉;李赫;刘磊;赵军;谢军;亢璟轩.一步制备高稀土总量碳酸铈的工艺方法. CN201210139102.2，申请日2012-04-24

[4] 李梅：柳召刚：张晓伟：胡艳宏：王觅堂：张永强.强吸收紫外线的防眩目紫色玻璃. CN200910258727.9，申请日2009-12-11

[5] 张积喜.一种吸热节能涂料及其制备方法. CN201710930983.2，申请日2017-10-0