การใช้งานหลักสี่ประการของนาโนซีเรีย

นาโนซีเรียมีราคาถูกและใช้กันอย่างแพร่หลายออกไซด์ของธาตุหายากด้วยขนาดอนุภาคที่เล็ก การกระจายขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ และมีความบริสุทธิ์สูง ไม่ละลายในน้ำและด่าง ละลายได้ในกรดเล็กน้อย สามารถใช้เป็นวัสดุขัดเงา ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวพาตัวเร่งปฏิกิริยา (สารเติมแต่ง) ตัวดูดซับไอเสียของรถยนต์ ตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต อิเล็กโทรไลต์เซลล์เชื้อเพลิง เซรามิกอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ ซีเรียระดับนาโนสามารถส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของวัสดุ เช่น การเติมนาโนซีเรียที่มีความละเอียดเป็นพิเศษลงในเซรามิก ซึ่งสามารถลดอุณหภูมิการเผาผนึกของเซรามิก ยับยั้งการเจริญเติบโตของโครงตาข่าย และปรับปรุงความหนาแน่นของเซรามิก พื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่สามารถเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ดีขึ้น คุณสมบัติวาเลนซ์แปรผันทำให้มีคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีเยี่ยม ซึ่งสามารถเจือในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ เพื่อการดัดแปลง ปรับปรุงประสิทธิภาพของการเคลื่อนย้ายโฟตอน และปรับปรุงผลการกระตุ้นด้วยแสงของวัสดุ

นำไปใช้กับการดูดซับรังสียูวี

ตามการวิจัย แสงอัลตราไวโอเลตในช่วง 280 นาโนเมตรถึง 320 นาโนเมตรอาจทำให้เกิดผิวสีแทน ผิวไหม้แดด และแม้แต่มะเร็งผิวหนังได้ในกรณีที่รุนแรง การเติมซีเรียมออกไซด์ระดับนาโนลงในเครื่องสำอางสามารถลดอันตรายจากรังสีอัลตราไวโอเลตต่อร่างกายมนุษย์ได้ นาโนซีเรียมออกไซด์มีผลการดูดซึมที่แข็งแกร่งต่อรังสีอัลตราไวโอเลต และสามารถใช้เป็นตัวดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตสำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น เครื่องสำอางครีมกันแดด กระจกรถยนต์ เส้นใยครีมกันแดด สารเคลือบ พลาสติก ฯลฯ ซีเรียมออกไซด์ใช้ในเครื่องสำอางครีมกันแดดซึ่งไม่มีลักษณะเฉพาะ การดูดซับแสงที่มองเห็น การส่องผ่านที่ดีและผลการป้องกันรังสียูวีที่ดี นอกจากนี้ การเคลือบซิลิคอนออกไซด์อสัณฐานบนซีเรียมออกไซด์สามารถลดกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาได้ จึงป้องกันการเปลี่ยนสีและการเสื่อมสภาพของเครื่องสำอางที่เกิดจากกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของซีเรียมออกไซด์

 นำไปใช้กับตัวเร่งปฏิกิริยา

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คน รถยนต์จึงได้รับความนิยมมากขึ้นในชีวิตของผู้คน ปัจจุบันรถยนต์ส่วนใหญ่ใช้น้ำมันเบนซิน สิ่งนี้ไม่สามารถหลีกเลี่ยงการสร้างก๊าซที่เป็นอันตรายได้ ปัจจุบันมีการแยกสารออกจากไอเสียรถยนต์มากกว่า 100 ชนิด ซึ่งมากกว่า 80 ชนิดเป็นสารอันตรายที่ประกาศโดยอุตสาหกรรมปกป้องสิ่งแวดล้อมของจีน ซึ่งส่วนใหญ่ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน ไนโตรเจนออกไซด์ อนุภาค (PM) ฯลฯ ในไอเสียรถยนต์ ยกเว้นไนโตรเจน ออกซิเจน และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ไม่เป็นอันตราย ส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมดล้วนเป็นอันตราย ดังนั้นการควบคุมและแก้ไขปัญหามลพิษจากไอเสียรถยนต์จึงกลายเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องแก้ไข

ในส่วนของตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสียรถยนต์ โลหะทั่วไปส่วนใหญ่ที่ผู้คนใช้ในยุคแรกๆ ได้แก่ โครเมียม ทองแดง และนิกเกิล แต่ข้อเสียคืออุณหภูมิติดไฟสูง ไวต่อพิษ และกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาไม่ดี ต่อมาโลหะมีค่า เช่น แพลทินัม โรเดียม แพลเลเดียม ฯลฯ ถูกนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งมีข้อดี เช่น อายุการใช้งานยาวนาน มีฤทธิ์สูง และมีผลในการทำให้บริสุทธิ์ที่ดี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากราคาและต้นทุนของโลหะมีค่าที่สูง จึงมีแนวโน้มที่จะเป็นพิษจากฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ ตะกั่ว ฯลฯ ทำให้ยากต่อการส่งเสริม

การเพิ่มนาโนเซียเรียลงในสารฟอกไอเสียรถยนต์มีข้อดีดังต่อไปนี้เมื่อเปรียบเทียบกับการเพิ่มที่ไม่ใช่นาโนเซียเรีย: พื้นที่ผิวจำเพาะของอนุภาคของนาโนเซียเรียมีขนาดใหญ่ ปริมาณการเคลือบสูง ปริมาณสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายต่ำ และความสามารถในการกักเก็บออกซิเจนคือ เพิ่มขึ้น; นาโนซีเรียอยู่ที่ระดับนาโน จึงมั่นใจได้ว่าพื้นที่ผิวจำเพาะสูงของตัวเร่งปฏิกิริยาในบรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูง จึงช่วยปรับปรุงกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก เนื่องจากเป็นสารเติมแต่ง จึงสามารถลดปริมาณแพลตตินัมและโรเดียมที่ใช้ ปรับอัตราส่วนเชื้อเพลิงอากาศและผลการเร่งปฏิกิริยาได้โดยอัตโนมัติ และปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลของตัวพา

นำไปใช้กับอุตสาหกรรมเหล็ก

เนื่องจากโครงสร้างอะตอมและกิจกรรมพิเศษ ธาตุหายากจึงสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งปริมาณน้อยในเหล็ก เหล็กหล่อ อลูมิเนียม นิกเกิล ทังสเตน และวัสดุอื่นๆ เพื่อกำจัดสิ่งเจือปน ปรับแต่งเมล็ดข้าว และปรับปรุงองค์ประกอบของวัสดุ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกล ทางกายภาพ และ คุณสมบัติการประมวลผลของโลหะผสมและปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนและความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสม ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมเหล็ก ธาตุหายากที่เป็นสารเติมแต่งสามารถทำให้เหล็กหลอมเหลวบริสุทธิ์ เปลี่ยนลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการกระจายตัวของสิ่งเจือปนในใจกลางของเหล็ก ปรับแต่งเมล็ดพืช และเปลี่ยนโครงสร้างและประสิทธิภาพ การใช้นาโนเซียเรียเป็นสารเคลือบและสารเติมแต่งสามารถปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน การกัดกร่อนที่ร้อน การกัดกร่อนของน้ำ และคุณสมบัติซัลเฟอร์ไรเซชันของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงและเหล็กกล้าไร้สนิม และยังสามารถใช้เป็นหัวเชื้อสำหรับเหล็กดัดได้อีกด้วย

 นำไปใช้กับด้านอื่น ๆ

นาโนซีเรียมออกไซด์ มีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย เช่น การใช้คอมโพสิตออกไซด์ที่ใช้ซีเรียมออกไซด์เป็นอิเล็กโทรไลต์ในเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งสามารถมีความหนาแน่นกระแสการแยกตัวของออกซิเจนสูงเพียงพอระหว่าง 500 ℃ ถึง 800 ℃; การเติมซีเรียมออกไซด์ในระหว่างกระบวนการวัลคาไนซ์ของยางอาจส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของยาง ซีเรียมออกไซด์ยังมีบทบาทสำคัญในสาขาต่างๆ เช่น วัสดุเรืองแสงและวัสดุแม่เหล็ก