Оксид церия(III)
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид церия(III) | |
| Другие имена Церий полуторный оксид | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.014.289 |
| Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| Се2О3 | |
| Молярная масса | 328,229 г·моль −1 |
| Появление | желто-зеленая пыль [ необходима ссылка ] |
| Плотность | 6,2 г/см 3 |
| Температура плавления | 2177 °C (3951 °F; 2450 K) |
| Точка кипения | 3730 °C (6750 °F; 4000 K) |
| нерастворимый | |
| Растворимость в серной кислоте | растворимый |
| Растворимость в соляной кислоте | нерастворимый |
| Структура | |
| Шестигранный, л.с. 5 | |
| П 3 м1, № 164 | |
| Опасности | |
| Маркировка СГС : | |
  | |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид церия(III) |
Другие катионы | Оксид лантана(III) , оксид празеодима(III) |
Родственные соединения | Оксид церия(IV) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид церия(III) , также известный как оксид церия , триоксид церия , полуторный оксид церия , оксид церия или триоксид дицерия , является оксидом редкоземельного металла церия . Он имеет химическую формулу Ce2O3 и имеет золотисто-желтый цвет. Согласно рентгеновской кристаллографии , ионы Ce(III) имеют семь координат, что типично для других трехвалентных оксидов лантаноидов. [ 1]
Приложения
Оксид церия представляет коммерческий интерес как катализатор окисления оксида углерода и восстановления NOx . Эти приложения используют возможности окислительно-восстановительной пары Ce(III)/Ce(IV). [2] Он используется в каталитических нейтрализаторах («трехкомпонентный каталитический нейтрализатор») для минимизации выбросов CO в выхлопных газах автомобилей. При нехватке кислорода оксид церия(IV) окисляет оксид углерода до безвредного диоксида: [3] [4]
- 2 CeO 2 + CO → Ce 2 O 3 + CO 2
При избытке кислорода процесс идет в обратном направлении, и оксид церия (III) окисляется до оксида церия (IV):
- 2 Ce2O3 + O2 → 4 CeO2
Катализаторы на основе оксида церия интенсивно исследовались для селективного каталитического восстановления (SCR) NO x . Такие технологии, которые, как правило, используют катализаторы на основе оксида ванадия, а не церия, связаны с электростанциями, литейными цехами, цементными заводами и другими энергоемкими объектами. [5]
Оксид церия находит применение в качестве топливной добавки к дизельному топливу [ необходимо разъяснение ], что приводит к повышению топливной экономичности и снижению выбросов твердых частиц , образующихся в результате воздействия углеводородов [6], однако влияние на здоровье выхлопных газов двигателей, содержащих оксид церия, является предметом изучения и спора. [7] [8] [9]
Другие свойства
Расщепление воды
Цикл оксид церия(IV)–оксид церия(III) или цикл CeO2 / Ce2O3 представляет собой двухэтапный термохимический процесс расщепления воды на основе оксида церия(IV) и оксида церия(III) для производства водорода . [10] [2]
Фотолюминесценция
Оксид церия(III) в сочетании с оксидом олова(II) (SnO) в керамической форме используется для освещения ультрафиолетовым светом. Он поглощает свет с длиной волны 320 нм и излучает свет с длиной волны 412 нм. [11] Эта комбинация оксида церия(III) и оксида олова(II) встречается редко и ее трудно получить в лабораторных условиях. [ требуется ссылка ]
Производство
Оксид церия(III) получают путем восстановления оксида церия(IV) водородом при температуре около 1400 °C (2550 °F). Образцы , полученные таким образом, лишь медленно окисляются воздухом обратно в диоксид при комнатной температуре. [12]
Ссылки
- ^ Бернигхаузен, Х.; Шиллер , Г. (1985) . "Кристаллическая структура A-Ce2O3 " . Журнал менее распространенных металлов . 110 ( 1–2 ): 385–390 . doi :10.1016/0022-5088(85)90347-9.
- ^ аб Монтини, Тициано; Мельчионна, Мишель; Монаи, Маттео; Форнасьеро, Паоло (2016). «Основы и каталитические применения материалов на основе CeO 2 ». Химические обзоры . 116 (10): 5987–6041 . doi :10.1021/acs.chemrev.5b00603. hdl : 11368/2890051 . ПМИД 27120134.
- ^ Блейвас, DI (2013). Потенциал извлечения церия, содержащегося в автомобильных каталитических нейтрализаторах. Рестон, Вирджиния: Министерство внутренних дел США , Геологическая служба США .
- ^ "Argonne's deNOx Catalyst Begins Extensive Diesel Engine Exhaust Testing". Архивировано из оригинала 2015-09-07 . Получено 2014-06-02 .
- ^ Хан, Лупэн; Цай, Сиксян; Гао, Минь; Хасэгава, Цзюнь-я; Ван, Пэнлу; Чжан, Цзяньпин; Ши, Лийи; Чжан, Дэнсун (2019). «Селективное каталитическое восстановление NO x с помощью NH 3 с использованием новых катализаторов: современное состояние и перспективы на будущее». Chemical Reviews . 119 (19): 10916– 10976. doi :10.1021/acs.chemrev.9b00202. PMID 31415159.
- ^ «Исследование наноразмерных топливных присадок. Ученые Агентства по охране окружающей среды изучают влияние наночастиц на выбросы транспортных средств и загрязнение воздуха».
- ^ «Наночастицы, используемые в качестве добавок к дизельному топливу, могут перемещаться из легких в печень», 18 ноября 2011 г. Исследовательская корпорация Университета Маршалла.
- ^ Парк, Б.; Дональдсон, К.; Даффин, Р.; Тран, Л.; Келли, Ф.; Мадвэй, И.; Морин, Дж. П.; Гест, Р.; Дженкинсон, П.; Самарас, З.; Джаннули, М.; Куридис, Х.; Мартин, П. (апрель 2008 г.). «Оценка опасности и риска присадки к дизельному топливу на основе наночастиц оксида церия — пример». Inhal Toxicol . 20 (6): 547– 66. Bibcode : 2008InhTx..20..547P. doi : 10.1080/08958370801915309. PMID 18444008.
- ^ «Исследование наноразмерных топливных присадок. Ученые Агентства по охране окружающей среды изучают влияние наночастиц на выбросы транспортных средств и загрязнение воздуха».
- ^ Производство водорода с помощью циклов термохимического расщепления воды на солнечной энергии. Архивировано 30 августа 2009 г. на Wayback Machine.
- ^ Peplinski, DR; Wozniak, WT; Moser, JB (1980). «Спектральные исследования новых люминофоров для стоматологического фарфора». Журнал стоматологических исследований . 59 (9): 1501– 1509. doi :10.1177/00220345800590090801. PMID 6931128.
- ^ Y. Wetzel (1963). "Скандий, иттрий, редкоземельные элементы". В G. Brauer (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 1. NY, NY: Academic Press. стр. 1151.
Внешние ссылки
- Преобразование пленок CeO2(1 1 1) в Ce2O3(0 0 0 1)
