À propos des matériaux inorganiques – Oxyde de cérium
Oxyde de cériumL'oxyde de cérium (CeO₂) est une substance inorganique. Il se présente sous forme de poudre jaune pâle ou brun jaunâtre, d'une densité de 7,13 g/cm³ et d'un point de fusion de 2397 °C. Il est insoluble dans l'eau et les alcalis, mais légèrement soluble dans les acides. À 2000 °C et 15 MPa, l'oxyde de cérium peut être réduit par l'hydrogène pour produire du cérium.trioxyde de cériumÀ des températures comprises entre 2 000 °C et à des pressions supérieures à 5 MPa, l’oxyde de cérium présente une couleur jaune-rougeâtre, parfois rosée. Il est utilisé comme matériau de polissage, catalyseur, support de catalyseur (additif), absorbeur d’UV, électrolyte pour piles à combustible, absorbeur de gaz d’échappement automobile et céramique électronique.
I. Utilisations
Oxydant. Catalyseur pour réactions organiques. Étalon de terres rares pour l'analyse de l'acier. Analyse par titrage redox. Décolorant pour verre. Émail pour verre avec protection solaire. Alliage résistant à la chaleur.
Utilisé comme additif dans l'industrie verrière, comme abrasif pour le verre plat et en cosmétique comme inhibiteur d'UV, son usage s'est étendu au polissage du verre de lunettes, des lentilles optiques et des tubes cathodiques, permettant la décoloration, la clarification et l'absorption des rayons ultraviolets et des faisceaux d'électrons.
II. Effets des terres rares
1. Terres raresEffets de polissage
Les poudres de polissage à base de terres rares offrent l'avantage d'un polissage rapide, d'une finition de haute qualité et d'une longue durée de vie. Comparées aux poudres de polissage traditionnelles à base d'oxyde de fer, elles sont écologiques et faciles à nettoyer.Poudres de polissage à l'oxyde de cériumLes poudres de polissage aux terres rares permettent de polir des lentilles en une minute, tandis que les poudres à polir à base d'oxyde de fer nécessitent entre 30 et 60 minutes. Elles offrent ainsi l'avantage d'un faible dosage, d'une vitesse de polissage rapide et d'une grande efficacité. Elles améliorent également la qualité du polissage et l'environnement de travail. Ces poudres sont généralement composées d'oxydes riches en cérium. L'oxyde de cérium est un agent de polissage extrêmement efficace car il polit le verre simultanément par décomposition chimique et friction mécanique. Les poudres de polissage au cérium sont largement utilisées pour le polissage des objectifs d'appareils photo, de caméras vidéo, de tubes cathodiques de télévision, de verres de lunettes et pour d'autres applications. Mon pays compte des dizaines d'usines de fabrication de poudres de polissage aux terres rares, dont plus d'une dizaine affichent une capacité de production supérieure à 100 tonnes. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., une coentreprise sino-étrangère, est l'un des plus importants fabricants chinois de poudres de polissage aux terres rares, avec une capacité de production annuelle de 1 200 tonnes. Ses produits sont commercialisés sur les marchés nationaux et internationaux.
2. Décoloration du verre
Tout verre contient de l'oxyde de fer, qui peut provenir des matières premières, du sable, du calcaire et du calcin utilisés lors de sa fabrication. Il existe sous deux formes : le fer divalent, qui donne au verre une teinte bleu foncé, et le fer trivalent, qui lui donne une teinte jaune. La décoloration consiste à oxyder les ions de fer divalent en fer trivalent, ce dernier ayant une intensité lumineuse dix fois moindre que l'ion divalent. Un correcteur de couleur est ensuite ajouté pour neutraliser la teinte et obtenir un vert clair.
Les terres rares utilisées pour la décoloration du verre sont principalement l'oxyde de cérium et l'oxyde de néodyme. Les décolorants pour verre à base de terres rares remplacent les décolorants traditionnels à l'arsenic blanc, améliorant ainsi l'efficacité tout en évitant la contamination par l'arsenic. L'oxyde de cérium présente l'avantage d'une grande stabilité à haute température, d'un faible coût et de ne pas absorber la lumière visible, ce qui est un atout pour la décoloration du verre.
3.Coloration du verre
Les ions de terres rares présentent des couleurs stables et éclatantes à haute température et sont utilisés pour créer divers verres colorés par incorporation dans des liquides. Les oxydes de terres rares tels que le néodyme, le praséodyme, l'erbium et le cérium sont d'excellents colorants pour le verre. Lorsqu'un verre transparent contenant ces colorants absorbe la lumière visible entre 400 et 700 nanomètres, il révèle de magnifiques couleurs. Ces verres colorés peuvent servir à la fabrication de couvercles de feux de signalisation pour l'aviation, la navigation et divers véhicules de transport, ainsi qu'à la réalisation de décorations artistiques haut de gamme.
L'ajout d'oxyde de néodyme au verre sodocalcique et au verre au plomb modifie l'intensité de la couleur du verre, qui dépend de son épaisseur, de sa teneur en néodyme et de l'intensité de la source lumineuse. Un verre fin apparaît rose pâle, tandis qu'un verre plus épais prend une teinte bleu-violet. Ce phénomène est appelé dichroïsme du néodyme. L'oxyde de praséodyme produit une teinte verte semblable à celle du chrome. L'oxyde d'erbium, utilisé dans les verres photochromiques et le cristal, donne une nuance rosée. L'oxyde de cérium, combiné au dioxyde de titane, crée une teinte jaune. L'oxyde de praséodyme et l'oxyde de néodyme peuvent être utilisés dans la fabrication du verre noir praséodyme-néodyme.
4. Clarificateurs de terres rares
L'oxyde de cérium, en remplacement de l'oxyde d'arsenic traditionnel, est utilisé comme agent de clarification du verre pour éliminer les bulles et les traces de colorants. Ce procédé est particulièrement efficace pour la production de bouteilles en verre incolore, permettant d'obtenir un verre d'une blancheur cristalline, d'une transparence exceptionnelle, d'une résistance accrue et d'une meilleure tenue à la chaleur. Il contribue également à éliminer la pollution à l'arsenic de l'environnement et du verre lui-même.
En plus,oxyde de cériumOn peut ajouter de l'oxyde de néodyme au verre courant, comme le verre architectural, le verre automobile et le cristal, afin de réduire la transmission des UV. Cette application est largement répandue au Japon et aux États-Unis. Avec l'amélioration du niveau de vie dans mon pays, on s'attend également à ce qu'elle trouve un marché important. L'oxyde de néodyme, ajouté au verre des tubes cathodiques, élimine la dispersion de la lumière rouge et améliore la netteté. Parmi les verres spéciaux contenant des terres rares, on trouve : le verre au lanthane, grâce à son indice de réfraction élevé et sa faible dispersion, largement utilisé dans la fabrication de diverses lentilles et d'objectifs de pointe pour appareils photo et caméscopes, notamment pour la photographie en haute altitude ; le verre au cérium résistant aux radiations, utilisé dans le verre automobile et le verre des téléviseurs ; et le verre au néodyme, un matériau idéal pour les lasers de grande puissance, principalement dans les dispositifs de fusion nucléaire contrôlée.