Prvky vzácných zemin se díky svým unikátním strukturám elektronového obalu a výjimečným magnetickým, optickým a elektrickým vlastnostem staly strategickými zdroji, o kterých se po celém světě bojuje. S tím, jak se zrychluje nové kolo technologické revoluce a průmyslové transformace, se rizika pro globální bezpečnost dodavatelského řetězce stala prominentními a těžiště zabezpečení zdrojů hlavních mocností se přesunulo od nerostných surovin k kritickým nerostům. V této souvislosti strategická hodnota vzácných zemin prudce vzrostla a jejich strategická pozice se dále zvýrazňovala, což z nich činí klíčové ohnisko soutěže o zdroje a průmyslového soupeření mezi hlavními mocnostmi.
Oxid ceru (CeO₂) nabízí výhody relativně bohatých zásob a nízkých nákladů ve spojení s obzvláště vynikajícími fyzikálně-chemickými vlastnostmi, což z něj činí jeden z nejvíce studovaných a reprezentativních oxidů vzácných zemin.
Od 31. března do 10. dubna 2025, během pouhých deseti dnů, byly postupně publikovány tři výzkumné práce o oxidu ceru.JACS, VědaaPříroda, což vyvolalo vlnu „šíleného oxidu ceru“.
V praktických výrobních aplikacích se leštící prášky ze vzácných zemin těší hvězdné pověsti pro jejich výjimečný výkon v přesném leštění, čímž si vysloužily titul „král leštících materiálů“. Hlavní složkou těchto leštících prášků vzácných zemin je CeO₂, proto jsou také známé jako lešticí prášky na bázi -vzácných zemin na ceru nebo jednoduše lešticí prášky na bázi ceru-a lze je také označit jako leštící prášky CeO₂.
Titul „král“ si vysloužil především z následujících čtyř důvodů:
(1) Krystaly CeO₂ mají kubickou mřížkovou strukturu se středem fluoritového -obličeje- s prostorovou grupou Fm-3m. Ve fluoritové struktuře jsou ionty ceru umístěny v rozích krychle a geometrických středech stěn, zatímco ionty kyslíku vyplňují tetraedrické a oktaedrické mezery tvořené ionty ceru v těsném shluku.
(2) Ve srovnání s jinými typy leštících prášků nabízí leštění CeO₂ vyšší rychlost leštění, vyšší povrchovou úpravu leštěných výrobků a větší rovinnost. Výrobky leštěné CeO₂ mají navíc delší životnost.
(3) CeO₂ má tvrdost podle Mohse asi 7, což znamená, že během mechanického působení má dostatečnou tvrdost pro řezání a leštění měkčích materiálů, ale nezpůsobuje nadměrné fyzické poškození leštěného obrobku.
(4) CeO₂ vykazuje vysokou chemickou reaktivitu vůči silikátovému sklu, což znamená, že může reagovat s povrchem skla a vytvořit efekt chemicko-mechanického leštění (CMP). Tento proces zahrnuje jak fyzikální abrazi, tak chemickou reakci, a proto je široce používán při leštění skla.
Čtyři „metody syntézy“ oxidu ceru vzácných zemin
V současné době existují čtyři hlavní způsoby přípravy oxidu ceru vzácných zemin:
(1) Hydrotermální syntéza. Tato metoda se obvykle provádí v uzavřeném vysokotlakém -autoklávu s použitím vodného roztoku jako média. Zahříváním na podkritické nebo nadkritické podmínky prekurzor soli ceru přímo krystalizuje v přítomnosti mineralizátoru nebo povrchově aktivní látky, přičemž se získávají částice Ce02.
(2) Chemické srážení. Srážení je nejzákladnější a nejpoužívanější metoda v průmyslových aplikacích. Přidáním srážedla (jako je hydroxid sodný, hydrogenuhličitan amonný, čpavková voda atd.) do roztoku soli ceru se získá prekurzor hydroxidu nebo uhličitanu, který se pak kalcinuje za vzniku CeO2.
(3) Sol-gelová metoda. Tato metoda využívá organické sloučeniny kovů nebo rozpustné anorganické soli jako prekurzory, které jsou rozpuštěny a následně podrobeny hydrolýze a kondenzačním reakcím za vzniku průhledného solu, který se dále transformuje na trojrozměrný síťový gel a nakonec je kalcinován za získání CeO₂.
(4) Mikroemulzní metoda. Tato metoda využívá mikroemulzní systém složený z povrchově aktivních látek, olejové fáze a vodné fáze jako "nanoreaktor", kde dochází k nukleaci, koalescenci a tepelnému zpracování za vzniku Ce02.