Retzemju elementi, pateicoties to unikālajām elektronu apvalka struktūrām un izcilajām magnētiskajām, optiskajām un elektriskajām īpašībām, ir kļuvuši par stratēģiskiem resursiem, par kuriem tiek apstrīdēts visā pasaulē. Paātrinoties jaunai tehnoloģiskās revolūcijas un rūpnieciskās transformācijas kārtai, globālās piegādes ķēdes drošības riski ir kļuvuši nozīmīgi, un lielvalstu resursu drošības uzmanības centrā ir pārcelti no beztaras minerāliem uz kritiskiem minerāliem. Uz šī fona retzemju metālu stratēģiskā vērtība ir strauji pieaugusi, un to stratēģiskā pozīcija ir kļuvusi vēl izteiktāka, padarot tās par galveno uzmanību resursu konkurencei un lielvaru rūpnieciskajai sāncensībai.
Cērija oksīds (CeO₂) piedāvā salīdzinoši bagātīgu rezervju un zemo izmaksu priekšrocības, kā arī īpaši izcilas fizikāli ķīmiskās īpašības, padarot to par vienu no visplašāk pētītajiem un reprezentatīvākajiem retzemju oksīdiem.
No 2025. gada 31. marta līdz 10. aprīlim tikai desmit dienu laikā pēc kārtas tika publicēti trīs cērija oksīda pētījumi.JACS, Zinātne, unDaba, izraisot "trakā cērija oksīda" vilni.
Praktiskās ražošanas pielietojumos retzemju pulēšanas pulveriem ir izcila reputācija ar izcilu veiktspēju precīzas pulēšanas jomā, izpelnoties "pulēšanas materiālu karaļa" titulu. Šo retzemju pulveru galvenā sastāvdaļa ir CeO₂, tāpēc tos sauc arī par retzemju pulveriem uz cērija- bāzes vai vienkārši pulvera pulveriem uz cērija- bāzes, un tos var saukt arī par CeO₂ pulēšanas pulveriem.
Tas ir nopelnījis "karaļa" titulu galvenokārt šādu četru iemeslu dēļ:
(1) CeO₂ kristāliem ir fluorīta-tipa skaldnes-centrēta kubiskā režģa struktūra ar telpu grupu Fm-3m. Fluorīta struktūrā cērija joni atrodas kuba stūros un šķautņu ģeometriskajos centros, bet skābekļa joni cieši iesaiņotā veidā aizpilda cērija jonu veidotās tetraedriskas un oktaedriskas spraugas.
(2) Salīdzinot ar citiem pulēšanas pulveru veidiem, CeO₂ pulēšana nodrošina ātrāku pulēšanas ātrumu, augstāku pulēto izstrādājumu virsmas apdari un lielāku līdzenumu. Turklāt produktiem, kas pulēti ar CeO₂, ir ilgāks kalpošanas laiks.
(3) CeO₂ Mosa cietība ir aptuveni 7, kas nozīmē, ka mehāniskās iedarbības laikā tam ir pietiekama cietība, lai grieztu un pulētu mīkstākus materiālus, tomēr tas nerada pārmērīgus fiziskus pulējamās detaļas bojājumus.
(4) CeO₂ piemīt augsta ķīmiskā reaktivitāte pret silikāta stiklu, kas nozīmē, ka tas var reaģēt ar stikla virsmu, radot ķīmiski mehāniskās pulēšanas (CMP) efektu. Šis process ietver gan fizisku noberšanos, gan ķīmisku reakciju, tāpēc to plaši izmanto stikla pulēšanai.
Četras retzemju cērija oksīda "sintēzes metodes".
Pašlaik retzemju cērija oksīda sagatavošanai ir četras galvenās metodes:
(1) Hidrotermālā sintēze. Šo metodi parasti veic noslēgtā augstspiediena -autoklāvā, kā barotni izmantojot ūdens šķīdumu. Karsējot līdz subkritiskiem vai superkritiskiem apstākļiem, cērija sāls prekursors tieši kristalizējas mineralizatora vai virsmaktīvās vielas klātbūtnē, radot CeO₂ daļiņas.
(2) Ķīmiskie nokrišņi. Nokrišņi ir vissvarīgākā un visplašāk izmantotā metode rūpniecībā. Cērija sāls šķīdumam pievienojot nogulsnētāju (piemēram, nātrija hidroksīdu, amonija bikarbonātu, amonjaka ūdeni utt.), tiek iegūts hidroksīda vai karbonāta prekursors, ko pēc tam kalcinē, lai iegūtu CeO₂.
(3) Sol-gēla metode. Šajā metodē kā prekursorus izmanto metālu organiskos savienojumus vai šķīstošos neorganiskos sāļus, kas tiek izšķīdināti un pēc tam tiek pakļauti hidrolīzes un kondensācijas reakcijām, veidojot caurspīdīgu solu, kas tālāk pārvēršas trīsdimensiju tīkla gēlā un beidzot tiek kalcinēts, lai iegūtu CeO₂.
(4) Mikroemulsijas metode. Šī metode izmanto mikroemulsijas sistēmu, kas sastāv no virsmaktīvām vielām, eļļas fāzes un ūdens fāzes kā "nanoreaktoru", kur notiek nukleācija, saplūšana un termiskā apstrāde, lai iegūtu CeO₂.