Elementi rijetkih zemalja, zahvaljujući svojim jedinstvenim strukturama elektronskih ljuski i iznimnim magnetskim, optičkim i električnim svojstvima, postali su globalno osporavani strateški resursi. Kako se novi krug tehnološke revolucije i industrijske transformacije ubrzava, rizici za sigurnost globalnog opskrbnog lanca postali su istaknuti, a fokus sigurnosti resursa velikih sila pomaknuo se s minerala u rasutom stanju na kritične minerale. U tom kontekstu, strateška vrijednost rijetkih zemalja naglo je porasla, a njihov strateški položaj postao je još izraženiji, čineći ih ključnim žarištem nadmetanja resursa i industrijskog rivalstva među velikim silama.
Cerijev oksid (CeO₂) nudi prednosti relativno velikih rezervi i niske cijene, zajedno s posebno izvanrednim fizikalno-kemijskim svojstvima, što ga čini jednim od najproučavanijih i reprezentativnih oksida rijetkih zemalja.
Od 31. ožujka do 10. travnja 2025., u roku od samo deset dana, sukcesivno su objavljena tri istraživačka rada o cerijevom oksidu.JACS, Znanost, iPriroda, što je izazvalo val "ludog cerijevog oksida".
U praktičnim proizvodnim primjenama, praškovi za poliranje rijetkih zemalja uživaju zvjezdanu reputaciju zbog svoje iznimne učinkovitosti u preciznom poliranju, zaradivši titulu "kralja materijala za poliranje". Glavna komponenta ovih praškova za poliranje rijetkih zemalja je CeO₂, stoga su poznati i kao praškovi za poliranje na bazi cerija-rijetkih zemalja ili jednostavno praškovi za poliranje na bazi cerija-, a mogu se nazivati i praškovi za poliranje CeO₂.
Titulu "kralja" zaslužio je uglavnom iz sljedeća četiri razloga:
(1) Kristali CeO₂ imaju fluorit-tip lica-centrirane kubične rešetkaste strukture, s prostornom grupom Fm-3m. U strukturi fluorita, ioni cerija smješteni su u kutovima kocke i geometrijskim središtima stranica, dok ioni kisika ispunjavaju tetraedarske i oktaedarske međuprostore koje tvore ioni cerija na tijesan način.
(2) U usporedbi s drugim vrstama praškova za poliranje, poliranje CeO₂ nudi veće brzine poliranja, bolju površinsku obradu poliranih proizvoda i veću ravnost. Osim toga, proizvodi polirani s CeO₂ imaju dulji vijek trajanja.
(3) CeO₂ ima Mohsovu tvrdoću od oko 7, što znači da tijekom mehaničkog djelovanja ima dovoljnu tvrdoću za rezanje i poliranje mekših materijala, ali ipak ne uzrokuje pretjerano fizičko oštećenje obratka koji se polira.
(4) CeO₂ pokazuje visoku kemijsku reaktivnost prema silikatnom staklu, što znači da može reagirati sa staklenom površinom i stvoriti učinak kemijskog mehaničkog poliranja (CMP). Ovaj proces uključuje fizičku abraziju i kemijsku reakciju, zbog čega se široko koristi u poliranju stakla.
Četiri "metode sinteze" cerijevog oksida rijetke zemlje
Trenutno postoje četiri glavne metode za pripremu cerijevog oksida rijetke zemlje:
(1) Hidrotermalna sinteza. Ova se metoda obično provodi u zatvorenom visoko{2}}autoklavu, koristeći vodenu otopinu kao medij. Zagrijavanjem do subkritičnih ili superkritičnih uvjeta, prekursor cerijeve soli izravno kristalizira u prisutnosti mineralizatora ili površinski aktivne tvari, dajući čestice CeO₂.
(2) Kemijsko taloženje. Taloženje je najosnovnija i najčešće korištena metoda u industrijskim primjenama. Dodavanjem sredstva za taloženje (kao što je natrijev hidroksid, amonijev bikarbonat, amonijačna voda, itd.) u otopinu cerijeve soli, dobiva se prekursor hidroksida ili karbonata, koji se zatim kalcinira da bi se proizveo CeO₂.
(3) Sol-gel metoda. Ova metoda koristi metalne organske spojeve ili topljive anorganske soli kao prekursore, koji se otapaju, a zatim prolaze kroz reakcije hidrolize i kondenzacije kako bi se formirao prozirni sol, koji se dalje transformira u tro-mrežasti gel, i na kraju se kalcinira da bi se dobio CeO₂.
(4) Metoda mikroemulzije. Ova metoda koristi mikroemulzijski sustav sastavljen od surfaktanata, uljne faze i vodene faze kao "nanoreaktora", gdje se odvijaju nukleacija, koalescencija i toplinska obrada da bi se dobio CeO₂.