Елементи ретких земаља, захваљујући својим јединственим структурама електронске љуске и изузетним магнетним, оптичким и електричним својствима, постали су стратешки ресурси који се оспоравају на глобалном нивоу. Како се нови круг технолошке револуције и индустријске трансформације убрзава, ризици по безбедност глобалног ланца снабдевања постали су истакнути, а фокус безбедности ресурса великих сила се померио са минерала у великим количинама на критичне минерале. У том контексту, стратешка вредност ретких земаља је нагло порасла, а њихов стратешки положај је постао још израженији, што их чини кључним фокусом конкуренције ресурса и индустријског ривалства међу великим силама.
Церијум оксид (ЦеО₂) нуди предности релативно богатих резерви и ниске цене, заједно са посебно изванредним физичко-хемијским својствима, што га чини једним од најчешће проучаваних и репрезентативних оксида ретких земаља.
Од 31. марта до 10. априла 2025. године, у року од само десет дана, узастопно су објављена три истраживачка рада о церијум оксиду.ЈАЦС, Наука, иПрирода, што је изазвало талас „лудог церијум оксида“.
У практичним производним апликацијама, прашкови за полирање ретких земаља уживају звјездану репутацију због својих изузетних перформанси у прецизном полирању, заслужујући титулу „краља материјала за полирање“. Главна компонента ових прашкова за полирање ретких земаља је ЦеО₂, стога су познати и као прашкови за полирање на бази церијума- или једноставно прашкови за полирање на бази церијума{2}}, а такође се могу назвати и прахови за полирање ЦеО₂.
Добио је титулу "краља" углавном из следећа четири разлога:
(1) Кристали ЦеО₂ имају флуорит-тип лице-центриране кубичне решеткасте структуре, са просторном групом Фм-3м. У структури флуорита, јони церијума се налазе на угловима коцке и геометријским центрима лица, док јони кисеоника испуњавају тетраедарске и октаедарске међупросторе формиране од јона церијума на тесно збијени начин.
(2) У поређењу са другим врстама прахова за полирање, ЦеО₂ полирање нуди веће брзине полирања, већу завршну обраду полираних производа и већу равност. Поред тога, производи полирани ЦеО₂ имају дужи век трајања.
(3) ЦеО₂ има Мохс-ову тврдоћу од око 7, што значи да током механичког деловања има довољну тврдоћу да сече и полира мекше материјале, али не изазива прекомерна физичка оштећења на радном предмету који се полира.
(4) ЦеО₂ показује високу хемијску реактивност према силикатном стаклу, што значи да може да реагује са стакленом површином и створи ефекат хемијског механичког полирања (ЦМП). Овај процес укључује и физичку абразију и хемијску реакцију, због чега се широко користи у полирању стакла.
Четири "методе синтезе" за ретке земље церијум оксида
Тренутно постоје четири главне методе за припрему ретке земље церијум оксида:
(1) Хидротермална синтеза. Ова метода се обично изводи у затвореном аутоклаву високог-притиска, користећи водени раствор као медијум. Загревањем до субкритичних или суперкритичних услова, прекурсор соли церијума директно кристалише у присуству минерализатора или сурфактанта, дајући честице ЦеО₂.
(2) Хемијске падавине. Падавине су најосновнији и најчешће коришћени метод у индустријским применама. Додавањем преципитанта (као што је натријум хидроксид, амонијум бикарбонат, амонијачна вода, итд.) у раствор церијумове соли, добија се прекурсор хидроксида или карбоната, који се затим калцинише да би се добио ЦеО₂.
(3) Сол-гел метода. Овај метод користи метална органска једињења или растворљиве неорганске соли као прекурсоре, који се растварају и затим подвргавају реакцијама хидролизе и кондензације да би се формирао провидни сол, који се даље трансформише у тродимензионални мрежни гел, и на крају се калцинише да би се добио ЦеО₂.
(4) Метода микроемулзије. Ова метода користи микроемулзиони систем састављен од сурфактаната, уљне фазе и водене фазе као „нанореактора“, где се одвија нуклеација, коалесценција и топлотна обрада да би се добио ЦеО₂.