Cerium, grundämne 58 i det periodiska systemet.
Ceriumär den vanligast förekommande sällsynta jordartsmetallen, och tillsammans med det tidigare upptäckta yttriumelementet öppnar det dörren för upptäckten av andrasällsynta jordartsmetallerelement.
År 1803 upptäckte den tyske vetenskapsmannen Klaprott ett nytt grundämne, oxid, i en röd tung sten som producerades i den lilla svenska staden Västras, vilken fick en ockrafärg när den brändes. Samtidigt upptäckte de svenska kemisterna Bezilius och Hissinger även oxiden av samma grundämne i malmen. Fram till 1875 utvann man metallen cerium från smält ceriumoxid genom elektrolys.
Ceriummetallär mycket aktiv och kan brinna för att bilda pulveriserad ceriumoxid. Ceriumjärnlegering blandad med andra sällsynta jordartsmetaller kan producera vackra gnistor när den gnuggas mot hårda föremål, vilket antänder omgivande brännbara ämnen och är ett viktigt material i tändanordningar som tändare och tändstift. Den brinner också själv, tillsammans med vackra gnistor, tillsatt järn och andra lantanider, bara för att förstärka effekten av dessa gnistor. Ett nät tillverkat av cerium eller impregnerat med ceriumsalter kan öka effektiviteten av bränsleförbränningen och bli ett mycket utmärkt förbränningshjälpmedel, vilket kan spara bränsle. Cerium är också ett bra glastillsatsmedel, som kan absorbera ultravioletta och infraröda strålar, och används ofta i bilglas. Det kan inte bara förhindra ultravioletta strålar, utan också sänka temperaturen i bilen, vilket sparar el för luftkonditionering.
Fler tillämpningar av cerium baseras på omvandlingen mellan trevärt cerium och fyrvärt cerium, vilka har ganska unika egenskaper hos sällsynta jordartsmetaller. Denna egenskap gör att cerium effektivt kan lagra och frigöra syre, vilket kan användas i fastoxidbränsleceller för att katalysera redox, vilket ger elektronerna en riktningsförflyttning för att bilda ström. Zeoliter impregnerade med cerium och lantan kan fungera som katalysatorer för petroleumkrackning under raffineringsprocessen. Användningen av ceriumoxid och ädelmetaller i ternära katalysatorer för bilar kan omvandla skadliga bränslegaser till föroreningsfritt kväve, koldioxid och vatten, vilket effektivt förhindrar en stor mängd avgaser från bilar. På grund av dess förmåga att absorbera syre utforskar man också hur man kan använda ceriumoxid-nanopartiklar i antioxidantbehandling. Ett fastfaslasersystem som utvecklats av USA innehåller cerium, som kan användas för att upptäcka biologiska vapen genom att övervaka koncentrationen av tryptofan, och kan även användas för medicinsk detektion.
På grund av sina unika fotofysikaliska egenskaper är cerium också en mycket viktig katalysator, vilket gör det billigtCerium(IV)oxidgynnas av forskare inom katalysatorområdet. Den 27 juli 2018 publicerade tidskriften Science en stor vetenskaplig forskningsprestation av Zuo Zhiweis team från School of Material Science and Technology vid ShanghaiTech University – att främja metanomvandling med ljus. Nyckeln i omvandlingsprocessen är att hitta ett billigt och effektivt synergistiskt katalyssystem av ceriumbaserad katalysator och alkoholkatalysator, vilket effektivt löser det vetenskapliga problemet med att använda ljusenergi för att omvandla metan till flytande produkter vid rumstemperatur i ett steg. Det ger en ny, ekonomisk och miljövänlig lösning för omvandling av metan till kemiska produkter med högt förädlingsvärde, såsom raketbränsle.
Publiceringstid: 1 augusti 2023