- Kết cấu
- Danh pháp
- Tính chất
- Tình trạng thể chất
- Độ cứng Mohs
- Trọng lượng phân tử
- Độ nóng chảy
- Tỉ trọng
- Độ hòa tan
- Chỉ số khúc xạ
- Các tài sản khác
- Các ứng dụng
- - Trong công nghiệp luyện kim
- - Trong ngành thủy tinh
- Đánh bóng kính
- Kính chống bức xạ
- Kính cảm quang
- - Trong men
- - Bằng gốm zirconium
- - Trong chất xúc tác để kiểm soát khí thải xe
- Hoạt động như một chất ổn định cho alumin diện tích bề mặt cao
- Nó hoạt động như một chất khử đệm oxy
- Khác
- - Xúc tác các phản ứng hóa học
- - Trong các ứng dụng sinh học và y sinh
- - Các mục đích sử dụng khác
- Người giới thiệu
Các oxit xeri (IV) oxit hoặc dịch ceri IV là một màu trắng hoặc màu vàng nhạt rắn vô cơ được tạo ra bởi quá trình oxy hóa của Cerium (Ce) cho oxy hóa trị của nó 4+. Công thức hóa học của oxit xeric là CeO 2 và nó là oxit bền nhất của xeri.
Xeri (Ce) là một nguyên tố của loạt đèn lồng, được bao gồm trong nhóm đất hiếm. Nguồn tự nhiên của oxit này là khoáng chất libenasit. Trong tinh chất thương mại của khoáng chất này, CeO 2 có thể được tìm thấy với tỷ lệ gần đúng lên đến 30% trọng lượng.
Một mẫu xeri (IV) oxit. Hình chụp tháng 8 năm 2005 bởi Người dùng: Walkerma. {{PD-self}} Nguồn: Wikipedia Commons
CeO 2 có thể dễ dàng thu được bằng cách đun nóng xeri (III) hydroxit, Ce (OH) 3 , hoặc bất kỳ muối nào của xeri (III), chẳng hạn như oxalat, cacbonat hoặc nitrat, trong không khí hoặc oxy .
Đẳng áp CeO 2 có thể thu được bằng phản ứng nhiệt độ cao của xeri (III) oxit với oxi nguyên tố. Ôxy phải dư và phải có đủ thời gian để hoàn thành quá trình chuyển đổi các pha không phân cực khác nhau đang được hình thành.
Các pha này bao gồm các sản phẩm nhiều màu có công thức CeO x (trong đó x thay đổi từ 1,5 đến 2,0). Chúng còn được gọi là CeO 2-x , trong đó x có thể có giá trị lên đến 0,3. CeO 2 là dạng Ce được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp. Nó có một phân loại độc tính thấp, đặc biệt là do khả năng hòa tan kém trong nước.
Mẫu khoáng chất Bastnasite. Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0 Nguồn: Wikipedia Commons
Kết cấu
Ôxít xeri (IV) đẳng tích kết tinh trong mạng lập phương giống fluorit (CaF 2 ), với 8 ion O 2- trong cấu trúc lập phương phối trí với 4 ion Ce 4+ .
Cấu trúc tinh thể xeri (IV) oxit. Benjah-bmm27 Nguồn: Wikipedia Commons
Danh pháp
- Xeri (IV) oxit.
- Ôxít ceric.
- Xeri đioxit.
- Ceria.
- Ôxit xeri đo phân đoạn: vật liệu được tạo thành hoàn toàn bởi CeO 2 .
- Oxit xeri không phân vị: vật liệu được tạo thành bởi các oxit hỗn hợp từ CeO 2 đến CeO 1,5
Tính chất
Tình trạng thể chất
Chất rắn màu vàng nhạt. Màu sắc nhạy cảm với phép đo phân lớp và sự hiện diện của các đèn lồng khác. Các oxit không phân biệt thường có màu xanh lam.
Độ cứng Mohs
6-6,1 xấp xỉ.
Trọng lượng phân tử
172,12 g / mol.
Độ nóng chảy
Khoảng 2600 ºC.
Tỉ trọng
7,122 g / cm 3
Độ hòa tan
Không hòa tan trong nước nóng và lạnh. Tan trong axit sunfuric đặc và axit nitric đặc. Không tan trong axit loãng.
Chỉ số khúc xạ
2.2.
Các tài sản khác
CeO 2 là một chất trơ, nó không bị tấn công bởi axit hoặc kiềm mạnh. Tuy nhiên, nó có thể bị hòa tan bởi axit khi có mặt các chất khử, chẳng hạn như hydro peroxit (H 2 O 2 ) hoặc thiếc (II), trong số những chất khác, tạo ra dung dịch xeri (III).
Nó có độ ổn định nhiệt cao. Nó không trải qua những thay đổi tinh thể trong khoảng thời gian gia nhiệt thông thường.
Dẫn xuất ngậm nước của nó ( CeO 2 .nH 2 O) là kết tủa màu vàng và sền sệt thu được khi xử lý dung dịch xeri (IV) với bazơ.
CeO 2 hấp thu kém qua đường tiêu hóa nên không gây độc.
Các ứng dụng
- Trong công nghiệp luyện kim
CeO 2 được sử dụng trong các điện cực của một số công nghệ hàn, chẳng hạn như hàn hồ quang vonfram khí trơ.
Oxit được phân tán mịn khắp ma trận vonfram. Ở điện áp thấp, các hạt CeO 2 này cho độ tin cậy cao hơn so với chỉ riêng vonfram.
- Trong ngành thủy tinh
Đánh bóng kính
CeO 2 có thể làm đổi màu ly soda-vôi cho chai, bình và các loại tương tự. Ce (IV) oxi hóa tạp chất Fe (II) tạo màu xanh lam, thành Fe (III) tạo màu vàng yếu hơn 10 lần.
Kính chống bức xạ
Việc bổ sung 1% CeO 2 vào kính sẽ ngăn chặn sự đổi màu hoặc tối của kính do sự bắn phá của các điện tử năng lượng cao trong kính TV. Điều này cũng đúng với thủy tinh được sử dụng trong cửa sổ trong các tế bào nóng trong ngành công nghiệp hạt nhân, vì nó ngăn chặn sự đổi màu do tia gamma gây ra.
Cơ chế triệt tiêu được cho là phụ thuộc vào sự hiện diện của các ion Ce 4+ và Ce 3+ trong mạng tinh thể thủy tinh.
Kính cảm quang
Một số công thức thủy tinh có thể phát triển hình ảnh tiềm ẩn sau đó có thể được chuyển đổi thành cấu trúc hoặc màu sắc vĩnh viễn.
Loại kính này có chứa CeO 2 hấp thụ bức xạ UV và giải phóng các điện tử vào ma trận thủy tinh.
Sau khi xử lý, sự phát triển của các tinh thể của các hợp chất khác trong thủy tinh được tạo ra, tạo ra các mẫu chi tiết cho các ứng dụng điện tử hoặc trang trí.
- Trong men
Do chỉ số khúc xạ cao, CeO 2 là chất làm trắng trong các chế phẩm men được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ kim loại.
Độ ổn định nhiệt cao và hình dạng tinh thể độc đáo của nó trong toàn bộ phạm vi nhiệt độ đạt được trong quá trình tráng men, làm cho nó thích hợp để sử dụng trong men sứ.
Trong ứng dụng này, CeO 2 cung cấp lớp phủ trắng mong muốn trong quá trình cháy men. Nó là thành phần cung cấp độ mờ.
- Bằng gốm zirconium
Gốm Zirconia là chất cách nhiệt và được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao. Nó đòi hỏi một chất phụ gia để có độ bền và độ dẻo dai cao. Thêm CeO 2 vào zirconia tạo ra vật liệu có độ dẻo dai và chịu lực tốt.
Ôxít zirconi pha tạp CeO 2- được sử dụng trong lớp phủ để hoạt động như một rào cản nhiệt trên bề mặt kim loại.
Ví dụ, trong các bộ phận động cơ máy bay, các lớp phủ này bảo vệ khỏi nhiệt độ cao mà kim loại có thể tiếp xúc.
Động cơ phản lực. Jeff Dahl, bản dịch tiếng Tây Ban Nha của Xavigivax Nguồn: Wikipedia Commons
- Trong chất xúc tác để kiểm soát khí thải xe
CeO 2 là một thành phần tích cực trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ khí thải xe. Điều này phần lớn là do khả năng lưu trữ hoặc giải phóng oxy tùy thuộc vào các điều kiện xung quanh nó.
Bộ chuyển đổi xúc tác trong xe có động cơ nằm giữa động cơ và cửa xả khí thải. Nó có một chất xúc tác phải oxy hóa các hydrocacbon không cháy hết, chuyển CO thành CO 2 và khử các oxit nitơ, NO x , thành N 2 và O 2 .
Bộ chuyển đổi xúc tác cho khí thải từ động cơ đốt trong của xe cơ giới. Ahanix1989 tại Wikipedia tiếng Anh Nguồn: Wikipedia Commons
Bên cạnh bạch kim và các kim loại xúc tác khác, thành phần hoạt động chính của các hệ thống đa chức năng này là CeO 2 .
Mỗi bộ chuyển đổi xúc tác chứa 50-100 g CeO 2 được chia nhỏ , phục vụ một số chức năng. Những điều quan trọng nhất là:
Hoạt động như một chất ổn định cho alumin diện tích bề mặt cao
Alumina có diện tích bề mặt cao có xu hướng bị nung kết, làm mất diện tích bề mặt cao trong quá trình hoạt động ở nhiệt độ cao. Điều này bị trì hoãn bởi sự hiện diện của CeO 2 .
Nó hoạt động như một chất khử đệm oxy
Do khả năng tạo thành oxit không phân tầng CeO 2-x , xeri (IV) oxit cung cấp oxy nguyên tố có cấu trúc riêng của nó trong chu kỳ chu kỳ giàu oxy / nhiên liệu.
Do đó, quá trình oxy hóa các hydrocacbon chưa cháy từ động cơ và quá trình chuyển hóa CO thành CO 2 có thể tiếp tục , ngay cả khi oxy ở thể khí không đủ.
Sau đó, trong chu kỳ giàu oxy, nó hấp thụ oxy và tái oxy hóa, phục hồi dạng cân bằng CeO 2 của nó .
Khác
Nó hoạt động như một yếu tố cải thiện khả năng xúc tác của rhodi trong việc khử oxit nitơ NO x thành nitơ và oxy.
- Xúc tác các phản ứng hóa học
Trong quá trình cracking xúc tác của các nhà máy lọc dầu, CeO 2 hoạt động như một chất oxy hóa xúc tác giúp chuyển đổi SO 2 thành SO 3 và thúc đẩy sự hình thành các sulfat trong các bẫy cụ thể của quá trình.
CeO 2 cải thiện hoạt tính của chất xúc tác gốc oxit sắt được sử dụng để thu được styren bắt đầu từ etylbenzen. Điều này có thể là do sự tương tác thuận giữa các cặp khử oxit Fe (II) - Fe (III) và Ce (III) - Ce (IV).
- Trong các ứng dụng sinh học và y sinh
Các hạt nano CeO 2 đã được phát hiện hoạt động bằng cách quét các gốc tự do, chẳng hạn như superoxide, hydrogen peroxide, hydroxyl và gốc oxit nitric.
Chúng có thể bảo vệ các mô sinh học khỏi tổn thương do bức xạ, tổn thương võng mạc do laser gây ra, tăng tuổi thọ của tế bào cảm thụ ánh sáng, giảm chấn thương cột sống, giảm viêm mãn tính và thúc đẩy hình thành mạch hoặc hình thành mạch máu.
Ngoài ra, một số sợi nano có chứa hạt nano CeO 2 đã được chứng minh là có độc tính chống lại các chủng vi khuẩn, là ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các ứng dụng diệt khuẩn.
- Các mục đích sử dụng khác
CeO 2 là vật liệu cách điện do tính ổn định hóa học tuyệt vời, tính cho phép tương đối cao (nó có xu hướng phân cực cao khi có điện trường đặt vào) và mạng tinh thể tương tự như silicon.
Nó đã được ứng dụng trong các tụ điện và lớp giảm chấn của vật liệu siêu dẫn.
Nó cũng được sử dụng trong cảm biến khí, vật liệu điện cực pin nhiên liệu oxit rắn, máy bơm oxy và máy theo dõi oxy.
Người giới thiệu
- Cotton, F. Albert và Wilkinson, Geoffrey. (1980). Hóa học Vô cơ nâng cao. Ấn bản thứ tư. John Wiley và các con trai.
- Khiêu vũ, JC; Emeléus, HJ; Ngài Ronald Nyholm và Trotman-Dickenson, AF (1973). Hóa học vô cơ toàn diện. Tập 4. Nhấn Pergamon.
- Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Tập 5. Tái bản lần thứ tư. John Wiley và các con trai.
- Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Phiên bản thứ năm. Tập A6. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
- Casals, Eudald và cộng sự. (2012). Phân tích và rủi ro của vật liệu nano trong các mẫu thực phẩm và môi trường. Trong Hóa học Phân tích Toàn diện. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Mailadil T. Sebastian. (2008). Alumina, Titania, Ceria, Silicate, Tungstate và các vật liệu khác. Trong Vật liệu điện môi cho truyền thông không dây. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Afeesh Rajan Unnithan, et al. (2015). Vách ngăn có đặc tính kháng khuẩn. Trong Ứng dụng Công nghệ Nano cho Kỹ thuật Mô. Được khôi phục từ sciricalirect.com.
- Gottardi V., và cộng sự. (Năm 1979). Đánh bóng bề mặt kính được điều tra bằng kỹ thuật hạt nhân. Bản tin của Hiệp hội Gốm sứ và Thủy tinh Tây Ban Nha, Tập 18, Số 3. Phục hồi từ boletines.secv.es.