Os elementos de terras raras, devido às suas estruturas únicas de camadas eletrônicas e propriedades magnéticas, ópticas e elétricas excepcionais, tornaram-se recursos estratégicos contestados globalmente. À medida que uma nova ronda de revolução tecnológica e de transformação industrial se acelera, os riscos para a segurança da cadeia de abastecimento global tornaram-se proeminentes e o foco da segurança dos recursos das grandes potências passou dos minerais a granel para os minerais críticos. Neste contexto, o valor estratégico das terras raras aumentou acentuadamente e a sua posição estratégica tornou-se ainda mais pronunciada, tornando-as um foco principal da competição de recursos e da rivalidade industrial entre grandes potências.
O óxido de cério (CeO₂) oferece as vantagens de reservas relativamente abundantes e baixo custo, juntamente com propriedades físico-químicas particularmente notáveis, tornando-o um dos óxidos de terras raras mais amplamente estudados e representativos.
De 31 de março a 10 de abril de 2025, em apenas dez dias, três artigos de pesquisa sobre óxido de cério foram publicados sucessivamente emJACS, Ciência, eNatureza, provocando uma onda de "óxido de cério maluco".
Em aplicações práticas de produção, os pós de polimento de terras raras desfrutam de uma excelente reputação por seu desempenho excepcional em polimento de precisão, ganhando o título de “rei dos materiais de polimento”. O principal componente desses pós de polimento de terras raras é o CeO₂, por isso eles também são conhecidos como pós de polimento de terras raras à base de cério-ou simplesmente pós de polimento à base de cério-e também podem ser chamados de pós de polimento de CeO₂.
Ganhou o título de “rei” principalmente pelas quatro razões seguintes:
(1) Os cristais de CeO₂ têm uma estrutura de rede cúbica centrada na-face do tipo fluorita-, com o grupo espacial Fm-3m. Na estrutura da fluorita, os íons cério estão localizados nos cantos do cubo e nos centros geométricos das faces, enquanto os íons oxigênio preenchem os interstícios tetraédricos e octaédricos formados pelos íons cério de maneira compacta.
(2) Comparado com outros tipos de pós de polimento, o polimento CeO₂ oferece velocidades de polimento mais rápidas, maior acabamento superficial dos produtos polidos e maior planicidade. Além disso, os produtos polidos com CeO₂ têm uma vida útil mais longa.
(3) CeO₂ tem dureza Mohs de cerca de 7, o que significa que durante a ação mecânica, possui dureza suficiente para cortar e polir materiais mais macios, mas não causa danos físicos excessivos à peça que está sendo polida.
(4) CeO₂ exibe alta reatividade química com o vidro de silicato, o que significa que pode reagir com a superfície do vidro para criar um efeito de polimento químico-mecânico (CMP). Esse processo envolve abrasão física e reação química, por isso é amplamente utilizado no polimento de vidros.
Quatro "métodos de síntese" para óxido de cério de terras raras
Atualmente, existem quatro métodos principais para preparar óxido de cério de terras raras:
(1) Síntese hidrotérmica. Esse método normalmente é realizado em uma autoclave selada de alta-pressão, usando uma solução aquosa como meio. Ao aquecer a condições subcríticas ou supercríticas, o precursor do sal de cério cristaliza diretamente na presença de um mineralizador ou surfactante, produzindo partículas de CeO₂.
(2) Precipitação química. A precipitação é o método mais fundamental e mais amplamente utilizado em aplicações industriais. Ao adicionar um precipitante (como hidróxido de sódio, bicarbonato de amônio, água de amônia, etc.) a uma solução de sal de cério, obtém-se um precursor de hidróxido ou carbonato, que é então calcinado para produzir CeO₂.
(3) Método Sol-gel. Este método utiliza compostos orgânicos metálicos ou sais inorgânicos solúveis como precursores, que são dissolvidos e depois passam por reações de hidrólise e condensação para formar um sol transparente, que se transforma posteriormente em um gel de rede tridimensional e é finalmente calcinado para obter CeO₂.
(4) Método de microemulsão. Este método utiliza um sistema de microemulsão composto por surfactantes, uma fase oleosa e uma fase aquosa como um "nanorreator", onde ocorrem nucleação, coalescência e tratamento térmico para produzir CeO₂.