背景及概述
氢氧化铈通常指四价铈的氢氧化物,化学式为Ce(OH)₄,是一种重要的稀土化合物,在众多高科技和传统工业领域中扮演着关键角色。
基本信息与理化性质
氢氧化铈的CAS号为12014-56-1,分子量为208.15。它通常呈现为淡黄色或棕黄色的无定形粉末或颗粒,无臭无味。其显著的化学特性是不溶于水和弱酸,但能溶于浓无机酸(如硫酸、硝酸),生成相应的铈盐。它对空气敏感,在空气中长期放置会吸收二氧化碳,逐渐转变为碳酸铈。在储存时,需要密封并于阴凉干燥处保存。

图1 氢氧化铈的性状图
制备与合成方法
工业上制备氢氧化铈主要有以下几种方法:
溶剂萃取法:这是一种从稀土矿中分离并制备氢氧化铈的经典方法。混合型轻稀土矿经碳酸钠焙烧、稀硫酸浸出后,得到含稀土的浸出液。然后利用磷酸三丁酯(TBP)和二(2-乙基己基)磷酸(P204)的煤油溶液作为萃取剂,选择性地将铈与其他三价稀土分离。含铈的萃取液经反萃、沉淀、转化等步骤,最终得到氢氧化铈产品。
氧化沉淀法:这是制备高纯氢氧化铈的常用方法。例如,以碳酸铈或硫酸铈为原料,在特定条件下使用氧化剂(如过氧化氢)将三价铈氧化为四价,并通过控制pH值,使铈以氢氧化物的形式沉淀下来。研究表明,通过氨水-双氧水氧化沉淀法可以高效制备高纯度的氢氧化铈,其氧化率可达98%以上。
水解法:通过加热煮沸四价铈盐(如硫酸高铈)的溶液,或向四价铈盐溶液中加入氢氧化钠、氨水等碱液,即可水解得到水合二氧化铈(CeO₂·xH₂O)的凝胶状沉淀,经干燥后得到产品。
广泛的应用领域
凭借其独特的化学性质,氢氧化铈在多个行业中应用:
玻璃工业:这是氢氧化铈最经典的应用之一。它被用作玻璃的脱色剂和澄清剂,特别是在彩电玻壳的生产中,能有效消除玻璃中杂质铁等引起的绿色,提高玻璃的透明度和白度。同时,它也可用作玻璃的着色剂,用于制造特种光学玻璃。参考文献[1]对高分散纳米氢氧化铈抛光浆料的制备和性能进行研究。
催化与化工:氢氧化铈是制备汽车尾气净化催化剂的关键原料之一,其良好的储放氧能力能有效净化汽车尾气中的有害气体。它还用于合成萘酸铈等,作为油漆的催干剂,加速油漆表面干燥。此外,它也是聚氯乙烯(PVC)塑料的热稳定剂,可以提高塑料的耐热性和加工性能。
冶金工业:在冶金领域,氢氧化铈可用作冶炼球墨铸铁的球化剂,以及冶炼稀土硅铁合金的原料,从而改善金属材料的机械性能。
新材料与电子:作为一种重要的铈盐中间体,氢氧化铈用于制造各种高纯铈盐。它还可用作电镀添加剂,改善镀层性能。在科研领域,它可以与丙烯酸盐等反应,生成可用作树脂助剂和离子交联剂的化合物。其优异的光、电性能也使其在气敏传感器、燃料电池、非线性光学材料等前沿领域展现出应用潜力。
安全与防护
根据全球化学品统一分类和标签制度(GHS),氢氧化铈被归类为皮肤腐蚀性(类别1)和严重眼损伤(类别1)的物质,危险性警示词为“危险”。其危险代码为Xi(刺激性),风险术语R36(刺激眼睛)。操作时应佩戴适当的防护手套、防护服和护目镜,避免吸入粉尘。若不慎接触皮肤或眼睛,应立即用大量清水冲洗并尽快就医。储存容器需保持密闭并加锁,置于阴凉干燥处。在生态方面,通常认为它对水体的危害不大,但仍需避免未经许可排入环境。
参考文献
[1]黄鑫宇.高分散纳米氢氧化铈抛光浆料的制备和性能研究.[J]南昌大学.2025-05-22.