铈的发现历史及含量分布
在稀土这个元素大家族中,铈是当之无愧的“老大哥”。其一,稀土在地壳中总的丰度为ppm,其中铈为68ppm,占稀土总配分的28%,居第一位;其二,铈是在发现钇(年)9年之后,被发现的第二个稀土元素。
年,瑞典化学家伯采利乌斯和他的老师黑新格尔在分析瑞典产的Tungsten矿(“重石”之意)时,发现了一种与“钇土”性质十分相似但又完全不同的新元素——“铈土”。在他们提出的发现报告中,将其命名为Cemm(铈),以纪念年发现的小行星——谷神星(Ceres)。
铈是代替贵金属的环保材料
铈被用作优良的环保材料,最有代表性的应用是汽车尾气净化催化剂。在普遍使用的贵金属(铂、铑、钯等)三元催化剂中加入铈,可以提高催化剂性能并减少贵金属用量,汽车尾气主要污染物为一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物,他们会影响人体造血机能,形成光化学有毒烟雾并产生致癌物,对人、动物和植物都会造成损害。
三元净化催化技术可以使碳氢化合物和一氧化碳充分氧化生成二氧化碳和水,使氮氧化物分解成氮气和氧气(故名三元催化)。铂、铑、钯等贵金属是尾气净化的优良催化材料。但价格昂贵且对发动机和汽油均有较高要求,限制了它们的广泛应用。
在催化剂中加人铈可明显减少贵金属用量并改善催化性能,使催化器的价格大幅下降。在美国,汽车尾气净化催化剂已成为消费稀土的第一大用户。氧化铈还能与纳米氧化钛制成光催化剂,用于抗菌陶瓷和富氧离子环保涂料等。
硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属用作塑料红色着色剂,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。法国罗地亚公司掌握领先技术。富铈轻稀土环烷酸盐等有机化合物还被用于油漆催干剂、PVC塑料稳定剂和MC尼龙改性剂等方面,既可以取代铅盐等毒性大的物质,又可以减少钴盐等昂贵材料。
用刀刮就会自燃?
铈是镧系金属中自然丰度最高的一种。弯折铈条时常迸溅出火星。
铈在室温下很容易氧化,在空气中很容易失去光泽,用刀刮即可在空气中燃烧(纯的铈不易自燃,但稍氧化或与铁生成合金时,极易自燃)。加热时,在空气中燃烧生成二氧化铈。能与沸水作用产生氢氧化铈,溶于酸,不溶于碱。
铈也能在卤素中燃烧,如在氯气中燃烧,产生三氯化铈(CeCl3)受低温和高压时,出现一种反磁性体,比普通形式的铈致密18%。用于制造打火石、陶瓷和合金等。铈是除铕外稀土元素中最活泼的。铈在冷水中缓慢反应,在热水中反应加快。
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