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铈
Ce 58

Cerium

铈是一种化学元素,符号为 Ce,原子序数为 58。它是银白色的软稀土金属,熔点 799°C,是地壳中最丰富的稀土元素(约 0.006%),也是全球产量最大的稀土。工业上,铈最大宗用途是汽车尾气催化净化器——氧化铈(CeO₂)具有极强的储氧/释氧能力(Ce⁴⁺ ↔ Ce³⁺ 变价),可缓冲贫燃/富燃废气波动,是三元催化转化器的核心组分,消耗全球铈产量的约 60%。其次是打火石——铈铁合金(Mischmetal,混合稀土合金)是打火机产生火花的材料。新兴用途包括铈基 perovskite 太阳能电池。

镧系(稀土) USGS 2025 银白色
原子序数 58Z
原子量 140.116u
价电子数 2
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 4f1
密度
6.77g/cm³
熔点
795°C
地壳丰度
60.0ppm
年产量
24000tonnes REO
回收利用率
1%(低回收率;从催化剂和稀土永磁体中回收

为什么用它

铈是丰度最高的稀土,其三价/四价态可逆,在汽车尾气三效催化与石油裂化中作助催化剂;氧化铈抛光粉因切削效率高几乎垄断了光学玻璃抛光,还用于玻璃脱色。

应用

催化剂玻璃抛光打火石

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

铈是镧系稀土中丰度最高、价格相对最低的一种,也是工业上实际用量最大的稀土元素之一,因为它有一个其他稀土少有的本领——在三价和四价之间灵活切换,于是成了天生的氧化还原多面手。汽车尾气三效催化剂里,铈基氧化物是不可或缺的储氧助剂:发动机空燃比波动时,氧化铈能临时储存或释放氧气,让铂、钯、铑等贵金属催化剂始终工作在最佳窗口,是现代汽油车三元催化涂层的基础成分。玻璃工业是铈的另一大块:氧化铈抛光粉是光学镜片、液晶玻璃和石英晶片最主流的化学机械抛光材料,抛光效率和表面光洁度远优于传统氧化铁粉;同时,二氧化铈加入玻璃中还能吸收紫外线和铁的绿色杂色,用于生产不透紫外线的太阳眼镜玻璃和脱色玻璃。打火石(铈铁合金)是打火机和信号枪里那一刮就出火花的材料,主要成分就是铈铁混合稀土,因为铈在摩擦下极易氧化自燃。在冶金上,铈作为稀土添加剂加入钢和铸铁,脱硫脱氧、球化石墨,生产出更纯净、韧性更好的钢材和球墨铸铁。

常见化合物及其用途

二氧化铈(CeO2,也写作氧化高铈)是铈最重要的工业化合物,浅黄色或白色粉末,因为 Ce4+/Ce3+ 变价特性,它既是汽车尾气催化剂的储氧组分,又是光学玻璃和液晶基板的抛光粉,还用于紫外线屏蔽玻璃、陶瓷釉料和固体氧化物燃料电池电解质掺杂。三氧化二铈(Ce2O3)是铈的低价氧化物,紫色或蓝紫色粉末,主要在实验室和陶瓷、玻璃着色中作为还原性铈源,也用于某些光学晶体和电子陶瓷。氟化铈(CeF3)是白色晶体,用于电弧碳棒芯(提高电弧亮度和稳定性)、稀土电解工业的电解质组分,以及某些光学晶体和金属卤化物灯的添加剂,也用作抛光和润滑剂添加剂。

元素小史

1803 年 Berzelius 发现

相关元素

La · Pr · Nd · Pm · Sm · Eu · Gd · Tb ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

铈的熔点是多少?
795 °C
铈的沸点是多少?
3443 °C
铈的密度是多少?
6.77 g/cm³
铈的原子序数和元素分类是什么?
58 · 镧系(稀土)
铈主要从哪种矿石中提取?
独居石,氟碳铈矿
铈的全球储量是多少?
6000000 tonnes REO
铈的年产量是多少?
24000 tonnes REO
铈主要用在哪些领域?
铈是丰度最高的稀土,其三价/四价态可逆,在汽车尾气三效催化与石油裂化中作助催化剂;氧化铈抛光粉因切削效率高几乎垄断了光学玻璃抛光,还用于玻璃脱色。
铈是谁在什么时候发现的?
马丁·海因里希·克拉普罗特 · 1803