ซีเรียม (Ce) เป็นธาตุหายาก (rare earths) ธาตุหนึ่งที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ตั้งแต่การใช้ผสมในเหล็กหล่อชนิดพิเศษ การผลิตผงขัดเลนส์ การเติมให้เกิดสีในแก้ว การเติมในสีทนแสงยูวี การผลิตสารเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นน้ำมัน และการลดมลพิษจากท่อไอเสียรถยนต์ ปัจจุบันมีการศึกษาวิจัยอย่างกว้างขวาง ในการใช้สารประกอบซีเรียมเป็นอิเล็กโทรไลต์ และขั้วไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็ง (solid oxide fuel cell) และการผลิตสารเร่งปฏิกิริยา (catalyst) ในการแยกไฮโดรเจนจากสารไฮโดรคาร์บอน เพื่อใช้ป้อนเซลล์เชื้อเพลิง โดยงานวิจัยส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีการสังเคราะห์อนุภาคนาโน (nano-sized particle) ของสารประกอบของซีเรียมออกไซด์ โดยมีธาตุอื่น ๆ เจือปน (dope) เข้ามาด้วยในปริมาณที่เหมาะสม ทำให้สามารถนำไฟฟ้าได้ดี ลดอุณหภูมิการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงแบบออกไซด์ของแข็งลงมา และเพิ่มประสิทธิภาพการเป็นสารเร่งปฏิกิริยาในการแยกไฮโดรเจนได้ เนื่องจากมีการพบว่าสารประกอบซีเรียมออกไซด์ที่มีขนาดดนุภาคในระดับนาโนเมตรนี้ ช่วยลดอุณหภูมิที่ใช้ในการขึ้นรูป (sintering) ทำให้เนื้อวัสดุมีความสม่ำเสมอสูง มีสมบัติที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานทางด้านสารเร่งปฏิกิริยาและเซลล์เชื้อเพลิงได้ดี
ประเทศไทยมีแร่โมนาไซต์ (monazite ore) ที่เป็นแร่พลอยได้จากการทำเหมืองแร่ดีบุก และการแต่งแร่จากทรายชายหาดในภาคใต้ แร่โมนาไซต์นี้มีซีเรียมเป็นองค์ประกอบสูงประมาณ 20-25% และมีธาตุหายากอื่น เช่น แลนทานัม นีโอดิเมียม ซาแมเรียม เพรซิโอดิเมียม แกโดลิเนียม และอิตเทรียม ปนอยู่ด้วยจำนวนหนึ่ง นอกจากมีธาตุหายากเป็นองค์ประกอบแล้ว ยังพบว่ามียูเรเนียม และทอเรียมปนอยู่ในปริมาณค่อนข้างสูง แร่โมนาไซต์จึงจัดเป็นแร่วัสดุนิวเคลียร์ชนิดหนึ่ง ซึ่งศูนย์วิจัยและพัฒนาธาตุหายาก ที่เทคโนธานี คลองห้า จ.ปทุมธานี และปัจจุบันเป็นหน่วยงานในสังกัดสถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้ดำเนินการแปรสภาพแร่โมนาไซต์ จนสามารถแยกซีเรียมและธาตุหายากอื่น ๆ ที่เป็นองค์ประกอบในแร่ออกมาได้
สารประกอบของซีเรียมออกไซด์ที่มีขนาดอนุภาคเล็กในระดับนาโนเมตรนี้ สามารถสังเคราะห์ได้จากสารประกอบของซีเรียมหลายประเภท โดยใช้วิธีการที่หลากหลาย เช่น วิธีไมโครอิมัลชัน (microemulsion) วิธีการพ่นให้แยกสลายด้วยความร้อน (spray pyrolysis) วิธีโซลเจล (sol-gel) และวิธีการเผาไหม้โดยตรง (direct combustion) แต่ละวิธีก็จะมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันออกไป ซึ่งการที่จะเลือกวิธีใดนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดของสารตั้งต้นที่มีอยู่ รวมทั้งความต้องการของขนาดและการกระจายตัวของอนุภาคซีเรียมออกไซด์ที่ผลิตได้ |