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L'oxyde de cérium est une poudre jaune-blanche pâle composée de cérium, l'un des éléments des terres rares, et d'oxygène, de formule chimique CeO₂.
La capacité exceptionnelle de l'oxyde de cérium à stocker et à libérer de l'oxygène dans des conditions variables en fait un matériau clé pour les applications environnementales, notamment le traitement de l'eau et la production d'hydrogène.
L'oxyde de cérium est considéré comme l'agent de polissage du verre le plus efficace pour le polissage optique de précision, surpassant d'autres matériaux comme l'oxyde de fer et l'oxyde d'étain.
Numéro CAS : 1306-38-3
Numéro CE : 215-150-4
Formule chimique : CeO2
Masse molaire : 172,115 g/mol
Synonymes : Dioxyde de cérium, Oxyde cérique, dioxocérium, 1306-38-3, Cérine, Dioxyde cérique, Dioxyde de cérium(IV), Needlal, Nidoral, Opaline, Oxyde de cérium(4+), Oxyde de cérium (CeO2), Needlal U15, Needlal W15, Molycomp 5310, CeO2, Needlal W10-01, CCRIS 2288, EINECS 215-150-4, UNII-619G5K328Y, CERAMICS-A Oxyde d'oxyde ... nanopoudre, oxyde de cérium(IV), puriss., oxyde de cérium(IV), hydraté, oxyde de cérium(IV), REacton?, DTXCID2020214, oxyde de cérium(IV), >=99,0 %, oxyde de cérium(IV), poudre, 90 %, poudre d'oxyde de cérium / poudre CeO2, MFCD00010927, AKOS025310685, oxyde de cérium(IV) (99,9 %-Ce) (REO), poudre d'oxyde de cérium, 99,9 % (REO) Nano, NS00129461, oxyde de cérium(IV), composé de polissage, 2 oz (57 g), oxyde de cérium(IV), poudre, 99,995 % de traces de métaux, oxyde de cérium(IV), nanopoudre, taille de particule < 25 nm (BET), oxyde de cérium(IV), poudre, < 5 mum, 99,9 % base de traces de métaux, oxyde de cérium (IV), fondu, morceaux, 3-6 mm, 99,9 % base de traces de métaux, oxyde de cérium (IV), NanoArc CE-6440, 25 % dans H2O, dispersion colloïdale, oxyde de cérium, 20 % dans H2O, dispersion colloïdale, particules de 0,01 à 0,02 micron, pH 3,0, oxyde de cérium (IV), dispersion, 20 % en poids de dispersion colloïdale dans 2,5 % d'acide acétique, taille moyenne des parties de 30 à 50 nm
L'oxyde de cérium est une poudre jaune-blanche pâle composée de cérium, l'un des éléments des terres rares, et d'oxygène.
L'oxyde de cérium est très apprécié pour sa polyvalence et ses propriétés chimiques uniques, telles que sa capacité à passer de l'état d'oxyde de cérium (IV) (Ce⁴) à l'état d'oxyde de cérium (III) (Ce³⁺), ce qui fait de l'oxyde de cérium un excellent catalyseur.
En particulier, l’oxyde de cérium est largement utilisé dans les convertisseurs catalytiques des automobiles pour réduire les émissions nocives en favorisant la conversion des oxydes d’azote, du monoxyde de carbone et des hydrocarbures en gaz moins nocifs.
De plus, l’oxyde de cérium est utilisé comme agent de polissage pour les optiques de précision, les miroirs et les dispositifs semi-conducteurs en raison de ses qualités abrasives douces et de son inertie chimique.
Les nanoparticules d’oxyde de cérium ont attiré une attention considérable ces dernières années pour leurs propriétés antioxydantes, montrant un potentiel dans des applications biomédicales telles que la protection des cellules contre le stress oxydatif.
L’oxyde de cérium est également utilisé dans la céramique, la fabrication du verre, les filtres UV et même les piles à combustible.
La capacité exceptionnelle de l'oxyde de cérium à stocker et à libérer de l'oxygène dans des conditions variables en fait un matériau clé pour les applications environnementales, notamment le traitement de l'eau et la production d'hydrogène.
Bien qu’abondant par rapport aux autres métaux des terres rares, l’extraction et le traitement de l’oxyde de cérium impliquent toujours des défis environnementaux et économiques importants.
L'oxyde de cérium, également connu sous le nom d'oxyde cérique, dioxyde cérique, cérine, oxyde de cérium ou dioxyde de cérium, est un oxyde du métal des terres rares cérium.
L'oxyde de cérium est une poudre jaune-blanche pâle dont la formule chimique est CeO2.
L'oxyde de cérium est un produit commercial important et un intermédiaire dans la purification de l'élément à partir des minerais.
La propriété distinctive de l’oxyde de cérium est sa conversion réversible en un oxyde non stoechiométrique.
La poudre d'oxyde de cérium est une poudre blanche ou jaune pâle.
L'oxyde de cérium est utilisé comme matériau de polissage, catalyseur, support de catalyseur (assistant), absorbeur d'ultraviolets, électrolyte de pile à combustible, absorbeur d'échappement automobile, céramique électronique, etc.
Selon la pureté, l'oxyde de cérium peut être divisé en : faible pureté (la pureté n'est pas supérieure à 99 %), haute pureté (99,9 % ~ 99,99 %) et ultra-haute pureté (plus de 99,999 %).
L'oxyde de cérium peut également être divisé en poudre grossière, au niveau micronique, au niveau submicronique et au niveau nanométrique, selon la taille des particules.
L'oxyde de cérium est une poudre jaune-blanche pâle dont la formule chimique est CeO2.
En tant que l’un des métaux des terres rares les plus abondants, dérivé du minéral cérite, l’oxyde de cérium se distingue par son point de fusion élevé et sa stabilité remarquable.
L'oxyde de cérium fait partie intégrante de nombreuses applications, améliorant les processus technologiques, industriels et environnementaux grâce à ses capacités uniques.
L'oxyde de cérium est une source de cérium hautement insoluble et thermiquement stable adaptée aux applications de verre, d'optique et de céramique.
L'oxyde de cérium est produit par la calcination de l'oxalate de cérium ou de l'hydroxyde de cérium.
Les compositions de très haute pureté et de haute pureté améliorent à la fois la qualité optique et l’utilité en tant que normes scientifiques.
L'oxyde de cérium peut être envisagé comme forme alternative à grande surface spécifique.
Les nombreuses applications commerciales du cérium comprennent la métallurgie, le verre et le polissage du verre, la céramique, les catalyseurs et les phosphores.
Dans la fabrication de l'acier, l'oxyde de cérium est utilisé pour éliminer l'oxygène et le soufre libres en formant des oxysulfures stables en poudre d'oxyde de cérium de haute pureté (99,999 %) et en liant les oligo-éléments indésirables, tels que le plomb et l'antimoine.
L'oxyde de cérium est considéré comme l'agent de polissage du verre le plus efficace pour le polissage optique de précision.
L'oxyde de cérium est généralement immédiatement disponible dans la plupart des volumes.
L'oxyde de cérium est un composé chimique inorganique dont la formule chimique est CeO2.
L'oxyde de cérium est de couleur blanche ou jaune pâle avec une densité de 7,13 g/cc, un point de fusion d'environ 2 600 °C et une pression de vapeur de 10-4 Torr à 2 310 °C.
L'oxyde de cérium est principalement utilisé pour le polissage, mais peut également être trouvé comme capteur dans les convertisseurs catalytiques des automobiles.
L'oxyde de cérium est évaporé sous vide pour former des couches antireflets pour les revêtements optiques et comme couches tampons dans les supraconducteurs à haute température.
L'oxyde de cérium est un type de fluorite cubique dans un arrangement fcc.
Les nanoparticules d’oxyde de cérium se présentent généralement sous forme de poudre blanc pâle.
Contrairement aux autres éléments de la série des lanthanides, le cérium peut exister dans les états d'oxydation trivalent (Ce+3) et quadrivalent (Ce+4).
Le changement rapide et rapide de son état d'oxydation fait de l'oxyde de cérium un excellent candidat pour les catalyseurs.
L'activité catalytique de l'oxyde de cérium est utilisée dans diverses applications différentes telles que la production et la purification de l'hydrogène et l'élimination du monoxyde de carbone des gaz d'échappement des automobiles.
Étant donné que l’état d’oxydation quadrivalent de l’oxyde de cérium est beaucoup plus stable que son état trivalent, l’oxyde de cérium peut être utilisé efficacement dans le stockage et le transport de l’oxygène.
D'autres domaines d'application de l'oxyde de cérium sont les suivants : matériaux résistants à l'oxygène, capteurs d'oxygène, absorbeurs UV, dispositifs de récupération de lumière et affichages optiques, couches tampons avec une plaquette de silicium, nanomédecine et ingénierie tissulaire.
L'oxyde de cérium est le principal abrasif utilisé dans le processus de polissage chimico-mécanique (CMP) de l'isolation par tranchées peu profondes (STI) dans la fabrication de circuits intégrés.
On pense généralement que les ions cérium trivalents (Ce3+) à la surface des particules d'oxyde de cérium peuvent former des liaisons Ce-O-Si avec le diélectrique en dioxyde de silicium.
Par conséquent, l’application de l’oxyde de cérium dans le procédé CMP moyen a été largement étudiée.
La taille des particules et la morphologie des particules d'oxyde de cérium, la concentration en Ce3+ et la modification de surface affecteront toutes les performances du CMP diélectrique SiO2.
De plus, en raison de la présence de la couche barrière de nitrure de silicium, la sélectivité des taux d'élimination du dioxyde de silicium et du nitrure de silicium est également un facteur important à prendre en compte dans le processus CMP.
Les recherches actuelles sur les abrasifs à base d’oxyde de cérium se concentrent principalement sur la modification et le dopage des particules abrasives, ainsi que sur le contrôle de la taille des particules.
De plus, la présence de liaisons Ce-O-Si conduit à l'adsorption de particules d'oxyde de cérium sur la surface du support après polissage, et le problème de l'adsorption des particules est particulièrement important lors de l'utilisation d'oxyde de cérium de petite taille de particules pour réduire les défauts.
Les chercheurs ont également réalisé de nombreux travaux pour obtenir une meilleure qualité de surface.
La manière d’obtenir un taux d’élimination élevé, une sélectivité élevée et de faibles défauts de surface après CMP est actuellement un point chaud de la recherche.
Ce travail passe principalement en revue le mécanisme de polissage de l'oxyde de cérium, les facteurs affectant le taux de CMP et les méthodes d'amélioration.
Dans l'aspect du nettoyage CMP, l'introduction d'additifs, le nettoyage à l'eau, le nettoyage chimique et d'autres méthodes de nettoyage sont résumés.
Sur cette base, quelques suggestions ont été proposées pour fournir des références précieuses pour le STI CMP et le post-nettoyage à base d'abrasif à base d'oxyde de cérium.
L'oxyde de cérium est un catalyseur très efficace car il absorbe plus de lumière que le ZnO et le TiO2.
Cependant, la quantité de lumière absorbée n’était pas suffisante pour la photodégradation des polluants.
Par conséquent, l’oxyde de cérium a été dopé avec d’autres nanoparticules pour augmenter l’absorption de la lumière visible.
Cette étude montre les avantages du dopage de l’oxyde de cérium avec des métaux, des non-métaux, des métaux nobles et d’autres hybrides.
En général, cela conduit à une diminution de la bande interdite, à la séparation des électrons et des trous et à une amélioration de l'activité photocatalytique.
La synthèse de ces nanocomposites dopés à l’oxyde de cérium devrait être économique, écologique et éviter la contamination croisée.
Dans cette revue, nous avons discuté du processus d’oxydation chimique avancée, du processus d’oxydation photochimique avancée et de l’adsorption pour l’élimination des polluants des eaux usées à l’aide d’oxyde de cérium dopé.
Cet article traite de l’efficacité et de la voie suivie pour la dégradation des polluants présents dans les eaux usées.
Ce domaine est en pleine évolution et peut encore être amélioré.
Cette revue a discuté du développement futur qui devrait être réalisé pour améliorer l’efficacité des nanocomposites dopés à l’oxyde de cérium pour le traitement de l’eau et des eaux usées.
Le cérium, un métal rare très répandu et abondant dans la croûte terrestre, trouve diverses applications dans les secteurs pharmaceutique et industriel.
Parmi ses différentes formes, le dioxyde de cérium a suscité une attention considérable sur le marché mondial de la nanotechnologie, en raison de son rôle central dans les catalyseurs, les piles à combustible et les additifs pour carburants.
Jusqu'aux années 1940, l'oxyde de fer était généralement utilisé dans les procédures de polissage du verre, bien que d'autres matériaux tels que la silice et l'oxyde d'étain aient également été utilisés.
Dans les années 1950, l'oxyde de cérium s'est avéré être un agent de polissage supérieur et est toujours utilisé de préférence aujourd'hui.
L'oxyde de cérium, appartenant au groupe d'éléments connus sous le nom de terres rares, est présent dans la nature sous diverses formes.
Les deux plus importants commercialement sont la bastanite, qui est un fluorocarbonate complexe, et la monazite, qui est un phosphate.
Pour produire la poudre de polissage, environ 80 % d'oxyde de cérium et 20 % d'autres terres rares sont utilisés.
Lorsque la poudre de polissage est appliquée sur le verre, l'oxyde de cérium réagit avec la surface pour produire un composé complexe cérium-oxygène-silicium plus mou que le verre.
Cette couche de surface plus douce peut ensuite être appliquée plus facilement pour produire la surface polie finale.
Le polissage étant l’étape finale du processus de surfaçage, l’oxyde de cérium ne doit pas être censé éliminer les erreurs commises lors des étapes précédentes lors de la formation et du lissage de la forme.
Il est donc nécessaire que les étapes précédentes, le chanfreinage et le lissage, soient réalisées correctement et avec précision.
Gamme de produits d'oxyde de cérium :
La catégorie Oxyde de cérium offre une sélection diversifiée de produits conçus pour répondre à un large éventail de besoins :
Poudre d'oxyde de cérium :
Conçu pour diverses applications, du polissage du verre à la catalyse, disponible en plusieurs tailles de particules et niveaux de pureté.
Poudre de polissage à l'oxyde de cérium :
Spécialement formulé pour le polissage de précision des composants optiques, offrant une finition de surface et une clarté inégalées.
Nano oxyde de cérium :
Nanoparticules conçues pour des applications de haute performance en électronique, catalyse et biomédecine, offrant des propriétés améliorées grâce à leur taille nanométrique.
Solutions personnalisées d'oxyde de cérium :
Nous fournissons des formulations et des mélanges spécialisés pour répondre aux exigences uniques de différents secteurs.
Matériaux d'évaporation de l'oxyde de cérium :
Essentiels pour le dépôt de couches minces, ces matériaux sont essentiels pour produire des revêtements sur le verre, les métaux et les composants électroniques afin d'améliorer leur durabilité, leurs propriétés optiques et leur fonctionnalité électronique.
Cibles de pulvérisation d'oxyde de cérium :
Conçues pour les processus de pulvérisation utilisés dans les applications de revêtement et de couches minces, ces cibles sont essentielles dans la fabrication de semi-conducteurs, de composants optiques et de revêtements protecteurs, offrant un contrôle précis du processus de dépôt et des caractéristiques de film de haute qualité.
Merveille de la nanotechnologie : les nanoparticules d'oxyde de cérium :
Les nanoparticules de dioxyde de cérium sont devenues des merveilles nanotechnologiques, contribuant de manière significative aux catalyseurs, aux piles à combustible et à la fabrication de produits électroniques.
Cependant, la production croissante de nanoparticules d’oxyde de cérium dans les usines de traitement industriel soulève des préoccupations environnementales.
Les prévisions issues d’études de modélisation du flux massique indiquent que ces nanoparticules peuvent pénétrer dans les environnements terrestres, impactant les décharges et les sols.
Utilisations de l'oxyde de cérium :
L'oxyde de cérium est utilisé pour polir et décolorer le verre, pour opacifier les émaux, pour analyser les produits chimiques, pour catalyser les réactions organiques et pour fabriquer des revêtements pour les alliages résistants à la chaleur et les filtres infrarouges.
Les nanoparticules d’oxyde de cérium sont utilisées dans le carburant diesel comme catalyseurs de combustion.
Les nanoparticules d’oxyde de cérium sont utilisées dans les cellules solaires et à combustible, les capteurs de gaz, les abrasifs, les pompes à oxygène et d’autres applications métallurgiques, verrières et céramiques.
Utilisations industrielles :
Catalyseur
Intermédiaire
Abrasifs
Autre
Modificateur de surface
Opacifère
Additifs pour peinture et additifs de revêtement non décrits par d'autres catégories
Inconnu ou raisonnablement déterminable
Auxiliaires technologiques, spécifiques à la production pétrolière
Adsorbants et absorbants
Agent oxydant
Stabilisateur de chaleur
Pigment
Agent semi-conducteur et photovoltaïque
Régulateurs de processus
Autre (préciser)
Utilisations grand public :
Catalyseur
Additifs pour peinture et additifs de revêtement non décrits par d'autres catégories
Pigment
Autre (préciser)
Applications de l'oxyde de cérium :
L'oxyde de cérium est largement utilisé dans la fabrication de verre, de céramique et de catalyseurs.
Dans l’industrie du verre, l’oxyde de cérium est considéré comme l’agent de polissage du verre le plus efficace pour le polissage optique de précision.
L'oxyde de cérium est également utilisé pour décolorer le verre en conservant le fer dans son état ferreux.
La capacité du verre dopé au cérium à bloquer la lumière ultraviolette est utilisée dans la fabrication de verrerie médicale et de fenêtres aérospatiales.
L’oxyde de cérium est également utilisé pour empêcher les polymères de noircir au soleil et pour supprimer la décoloration du verre des téléviseurs.
L'oxyde de cérium est appliqué aux composants optiques pour améliorer les performances.
L'oxyde de cérium de haute pureté est également utilisé dans les phosphores et les dopants pour les cristaux.
La poudre de polissage au cérium est largement utilisée dans le polissage de l'appareil photo, de l'objectif de l'appareil photo, du tube cathodique du téléviseur, des lunettes, etc.
L'oxyde de cérium présente les avantages d'une vitesse de polissage rapide, d'une finition élevée et d'une longue durée de vie.
L'oxyde de cérium et l'oxyde de néodyme sont les principaux éléments des terres rares utilisés pour la décoloration du verre.
Le décolorant pour verre aux terres rares peut non seulement améliorer l'efficacité, mais également éviter la pollution par l'arsenic blanc.
L'oxyde de cérium présente les avantages d'une stabilité à haute température, d'un prix bas et d'aucune absorption de la lumière visible.
Les ions de terres rares ont des couleurs stables et brillantes à haute température.
Ils sont utilisés pour mélanger l'oxyde de cérium liquide afin de fabriquer différentes couleurs de verre.
Le néodyme, le praséodyme, l’erbium, le cérium et d’autres oxydes de terres rares sont d’excellents colorants pour le verre.
L'oxyde de cérium est ajouté au verre quotidien, comme le verre de construction et d'automobile et le verre cristal, ce qui peut réduire la transmission de la lumière ultraviolette.
L'insolubilité de l'oxyde de cérium dans l'eau et l'acide dilué en fait un matériau polyvalent avec un spectre d'applications.
L’une des principales utilisations de l’oxyde de cérium est comme abrasif, utilisé dans le meulage et le polissage de divers matériaux.
Historiquement, l’oxyde de cérium a joué un rôle crucial dans le polissage du verre spécialisé, comme les miroirs de télescopes.
Au-delà des abrasifs, l'oxyde de cérium trouve une application dans les revêtements en alliage résistant à la chaleur et les revêtements céramiques.
Tirant parti de ses propriétés exceptionnelles, l’oxyde de cérium est essentiel dans de nombreux secteurs :
Polissage du verre :
L'oxyde de cérium est réputé pour son rôle dans le polissage des surfaces en verre pour obtenir des finitions de haute qualité, des miroirs et lentilles optiques aux écrans de télévision et d'ordinateur.
Catalyse:
L'oxyde de cérium catalyse la réduction des émissions nocives dans les systèmes d'échappement des automobiles et facilite les réactions chimiques critiques.
Céramique:
L'oxyde de cérium contribue à l'amélioration de la couleur et à la durabilité des produits céramiques et est essentiel dans la fabrication de piles à combustible à oxyde solide.
Électronique:
En tant que dopant, l’oxyde de cérium améliore les performances des matériaux semi-conducteurs.
Absorption UV :
La capacité de l’oxyde de cérium à absorber la lumière ultraviolette en fait un ingrédient clé des crèmes solaires et des plastiques protecteurs.
Le cérium a deux applications principales, qui sont énumérées ci-dessous :
La principale application industrielle de l'oxyde de cérium est le polissage, en particulier la planarisation chimico-mécanique (CMP).
À cette fin, l'oxyde de cérium a remplacé de nombreux autres oxydes utilisés auparavant, tels que l'oxyde de fer et la zircone.
Pour les amateurs, l'oxyde de cérium est également connu sous le nom de « rouge d'opticien ».
Dans son autre application principale, l’oxyde de cérium est utilisé pour décolorer le verre.
L'oxyde de cérium fonctionne en convertissant les impuretés ferreuses teintées de vert en oxydes ferriques presque incolores.
Autres applications de niche et émergentes :
Catalyse:
L’oxyde de cérium a attiré beaucoup d’attention dans le domaine de la catalyse hétérogène.
L'oxyde de cérium catalyse la réaction de décalage eau-gaz.
L'oxyde de cérium oxyde le monoxyde de carbone.
Le dérivé réduit de l'oxyde de cérium, Ce2O3, réduit l'eau, avec libération d'hydrogène.
L'interconvertibilité des matériaux CeOx est la base de l'utilisation de l'oxyde de cérium comme catalyseur d'oxydation.
Une utilisation modeste mais illustrative est l'utilisation de l'oxyde de cérium dans les parois des fours autonettoyants comme catalyseur d'oxydation des hydrocarbures pendant le processus de nettoyage à haute température.
Un autre exemple à petite échelle mais célèbre est le rôle de l’oxyde de cérium dans l’oxydation du gaz naturel dans les manteaux gazeux.
S'appuyant sur ses interactions de surface distinctes, l'oxyde de cérium trouve une autre utilisation comme capteur dans les convertisseurs catalytiques dans les applications automobiles, contrôlant le rapport air-échappement pour réduire les émissions de NOx et de monoxyde de carbone.
Energie et carburants :
En raison de la conduction ionique et électronique importante de l'oxyde de cérium, ce dernier est bien adapté à une utilisation comme conducteur mixte.
En tant que tel, l'oxyde de cérium est un matériau intéressant pour les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) par rapport à l'oxyde de zirconium.
D'un point de vue thermochimique, le cycle oxyde de cérium(IV)–oxyde de cérium(III) ou cycle CeO2/Ce2O3 est un processus de séparation de l'eau en deux étapes qui a été utilisé pour la production d'hydrogène.
Étant donné que l’oxyde de cérium exploite les lacunes d’oxygène entre les systèmes, cela permet à l’oxyde de cérium dans l’eau de former des groupes hydroxyles (OH).
Les groupes hydroxyles peuvent ensuite être libérés lorsque l’oxygène s’oxyde, fournissant ainsi une source d’énergie propre.
Optique:
L'oxyde de cérium est très apprécié dans l'industrie optique pour ses capacités de polissage exceptionnelles.
L'oxyde de cérium élimine efficacement les rayures et les imperfections mineures des surfaces en verre grâce à l'abrasion mécanique et à l'interaction chimique, produisant une finition lisse et brillante.
L'oxyde de cérium peut également améliorer la durabilité des surfaces optiques en formant une couche protectrice qui augmente la résistance aux rayures et à l'usure environnementale.
L'oxyde de cérium a également trouvé une utilisation dans les filtres infrarouges et comme substitut au dioxyde de thorium dans les manchons incandescents.
Soudage:
L'oxyde de cérium est utilisé comme ajout aux électrodes de tungstène pour le soudage à l'arc au gaz de tungstène.
L'oxyde de cérium offre des avantages par rapport aux électrodes en tungstène pur, tels que la réduction du taux de consommation des électrodes et un démarrage et une stabilité de l'arc plus faciles.
Les électrodes en oxyde de cérium ont été introduites pour la première fois sur le marché américain en 1987 et sont utiles dans les électrodes positives en courant alternatif, en courant continu et en courant continu négatif.
Structure et comportement des défauts de l'oxyde de cérium :
L'oxyde de cérium adopte la structure de la fluorite, groupe spatial Fm3m, #225 contenant Ce4+ à 8 coordonnées et O2− à 4 coordonnées.
À haute température, l'oxyde de cérium libère de l'oxygène pour donner une forme non stoechiométrique et déficiente en anions qui conserve le réseau de fluorite.
L'oxyde de cérium a pour formule CeO(2−x), où 0 < x < 0,28.
La valeur de x dépend à la fois de la température, de la terminaison de surface et de la pression partielle d'oxygène.
La forme non stoechiométrique a une couleur bleue à noire et présente une conduction ionique et électronique, la conduction ionique étant la plus importante à des températures > 500 °C.
Le nombre de lacunes d'oxygène est fréquemment mesuré en utilisant la spectroscopie de photoélectrons à rayons X pour comparer le rapport entre Ce3+ et Ce4+.
Chimie des défauts :
Dans la phase fluorite la plus stable de l'oxyde de cérium, elle présente plusieurs défauts en fonction de la pression partielle d'oxygène ou de l'état de contrainte de l'oxyde de cérium.
Les principaux défauts préoccupants sont les lacunes d’oxygène et les petits polarons (électrons localisés sur les cations cérium).
L'augmentation de la concentration de défauts d'oxygène augmente le taux de diffusion des anions oxydes dans le réseau, comme le reflète une augmentation de la conductivité ionique.
Ces facteurs confèrent à l’oxyde de cérium des performances favorables dans les applications comme électrolyte solide dans les piles à combustible à oxyde solide.
L'oxyde de cérium dopé et non dopé présente également une conductivité électronique élevée à de faibles pressions partielles d'oxygène en raison de la réduction de l'ion cérium conduisant à la formation de petits polarons.
Étant donné que les atomes d'oxygène dans un cristal d'oxyde de cérium se trouvent dans des plans, la diffusion de ces anions est facile.
Le taux de diffusion augmente à mesure que la concentration de défauts augmente.
La présence de lacunes d'oxygène au niveau des plans terminaux d'oxyde de cérium régit l'énergétique des interactions de l'oxyde de cérium avec les molécules d'adsorbat et sa mouillabilité.
Le contrôle de ces interactions de surface est essentiel pour exploiter l’oxyde de cérium dans les applications catalytiques.
Présence naturelle d'oxyde de cérium :
L'oxyde de cérium se présente naturellement sous la forme du minéral cérianite (Ce).
L'oxyde de cérium est un exemple rare de minéral de cérium tétravalent, les autres exemples étant la stétindite-(Ce) et la dyrnaésite-(La).
Le suffixe « -(Ce) » est connu sous le nom de modificateur de Levinson et est utilisé pour montrer quel élément domine dans un site particulier de la structure.
L'oxyde de cérium se retrouve souvent dans les noms de minéraux contenant des éléments de terres rares (ETR).
La présence de cérianoite-(Ce) est liée à certains exemples d'anomalie de cérium, où le Ce - qui s'oxyde facilement - est séparé des autres terres rares qui restent trivalents et s'adaptent ainsi aux structures d'autres minéraux que la cérianoite-(Ce).
Production d'oxyde de cérium :
Le cérium se présente naturellement sous forme d’oxydes, toujours en mélange avec d’autres éléments des terres rares.
Les principaux minerais d'oxyde de cérium sont la bastnaésite et la monazite.
Après extraction des ions métalliques dans une base aqueuse, le Ce est séparé de ce mélange par ajout d'un oxydant suivi d'un ajustement du pH.
Cette étape exploite la faible solubilité de l’oxyde de cérium et le fait que d’autres éléments des terres rares résistent à l’oxydation.
L'oxyde de cérium est formé par la calcination de l'oxalate de cérium ou de l'hydroxyde de cérium.
Le cérium forme également de l’oxyde de cérium (III), Ce2O3, qui est instable et s’oxyde en oxyde de cérium (IV).
Informations générales sur la fabrication de l'oxyde de cérium :
Secteurs de transformation industrielle :
Fabrication de produits pétrochimiques
Fabrication de tous les autres produits chimiques organiques de base
Autre (nécessite des informations supplémentaires)
Fabrication de tous les autres produits chimiques inorganiques de base
Fabrication de peintures et de revêtements
Fabrication de produits minéraux non métalliques (y compris la fabrication d'argile, de verre, de ciment, de béton, de chaux, de gypse et d'autres produits minéraux non métalliques)
Fabrication de machines
Fabrication de matières plastiques et de résines
Fabrication d'équipements de transport
Fabrications diverses
Fabrication de produits informatiques et électroniques
Fabrication de tous les autres produits et préparations chimiques
Raffineries de pétrole
Histoire du Cérium ou de l'Oxyde de Cérium :
La découverte du cérium sous forme d'oxyde remonte à 1803, avec des rapports simultanés de scientifiques en Suède et en Allemagne.
Jons Jacob Berzelius en Suède a inventé le terme « cérine » pour cet oxyde.
Le cérium se trouve couramment dans diverses classes de minéraux, notamment les carbonates, les phosphates, les silicates, les oxydes et les hydroxydes.
Les sources industrielles impliquent principalement des minéraux comme la bastnäsite et la monazite.
Manipulation et stockage de l'oxyde de cérium :
Manutention:
Évitez de créer de la poussière lors de la manipulation de l’oxyde de cérium, car l’inhalation de particules de poussière peut présenter des risques pour la santé.
Utiliser dans des zones bien ventilées ou utiliser une ventilation par extraction locale pour réduire l'exposition aux particules en suspension dans l'air.
Minimiser le contact direct avec la peau et les yeux.
Portez un équipement de protection individuelle (EPI) approprié tel que des gants, des lunettes de sécurité et des masques anti-poussière.
Évitez d’inhaler la poussière ou les fumées générées par le chauffage.
Conserver l'oxyde de cérium à l'écart des substances incompatibles, en particulier des acides forts, qui peuvent provoquer des réactions.
Stockage:
Conserver dans un endroit frais, sec et bien ventilé, à l'écart des sources de chaleur ou d'inflammation.
Assurez-vous que les récipients sont bien fermés pour éviter l’absorption d’humidité ou la contamination.
Évitez de stocker avec des produits chimiques réactifs tels que des agents oxydants forts ou des acides.
Conserver dans les récipients d’origine ou dans des récipients compatibles constitués de matériaux non réactifs.
Stabilité et réactivité de l'oxyde de cérium :
Stabilité:
L'oxyde de cérium est généralement stable dans des conditions normales d'utilisation et de stockage.
Stable à haute température mais peut réagir dans des conditions extrêmes avec des acides forts ou d’autres produits chimiques réactifs.
Réactivité:
L'oxyde de cérium peut réagir avec les acides forts, produisant des sels de cérium et générant de la chaleur.
L'oxyde de cérium n'est pas considéré comme un matériau hautement réactif, mais peut présenter certaines réactions d'oxydoréduction dans des environnements spécifiques.
Conditions à éviter :
Éviter le contact avec des acides forts ou des agents oxydants forts.
L’exposition à une humidité élevée peut entraîner l’absorption d’humidité par l’oxyde de cérium.
Produits de décomposition dangereux :
En cas d'incendie ou de décomposition thermique, l'oxyde de cérium peut libérer des fumées nocives, notamment des composés de cérium et d'autres oxydes métalliques.
Mesures de premiers secours en cas d'oxyde de cérium :
Inhalation:
En cas d’inhalation, déplacer immédiatement la personne à l’air frais.
Si la respiration est difficile, donnez de l’oxygène et consultez un médecin.
Si des symptômes tels que la toux ou une irritation respiratoire persistent, consultez un médecin.
Contact avec la peau :
Lavez soigneusement la zone affectée avec de l’eau et du savon.
Retirer les vêtements contaminés et bien rincer la peau.
Consultez un médecin en cas d’irritation ou d’éruption cutanée.
Contact visuel :
Rincer immédiatement les yeux à grande eau pendant au moins 15 minutes.
Assurez-vous que les paupières sont maintenues ouvertes pendant le rinçage pour nettoyer soigneusement les yeux.
Consultez un médecin si l’irritation persiste.
Ingestion:
En cas d'ingestion, rincer abondamment la bouche avec de l'eau.
Ne pas faire vomir sauf avis contraire du personnel médical.
Consultez immédiatement un médecin.
Mesures de lutte contre l'incendie d'oxyde de cérium :
Moyens d'extinction appropriés :
Utiliser des moyens d’extinction adaptés à l’incendie environnant, tels que de l’eau pulvérisée, du dioxyde de carbone, un produit chimique sec ou de la mousse.
L'oxyde de cérium n'est pas inflammable mais peut se décomposer sous l'effet d'une chaleur extrême.
Instructions de lutte contre l'incendie :
Les pompiers doivent porter un appareil respiratoire autonome (ARA) et un équipement de protection complet pour éviter l’exposition aux fumées toxiques.
Empêcher le ruissellement des eaux de lutte contre l’incendie de pénétrer dans les égouts ou les plans d’eau.
Dangers spécifiques :
Bien que l'oxyde de cérium lui-même ne soit pas combustible, il peut libérer des fumées toxiques (oxydes métalliques) lorsqu'il est exposé au feu ou à une chaleur extrême.
Mesures à prendre en cas de rejet accidentel d’oxyde de cérium :
Précautions personnelles :
Portez un équipement de protection approprié, notamment une protection respiratoire, des gants et des lunettes de protection, pour éviter l’inhalation ou le contact avec la peau et les yeux.
Assurer une ventilation adéquate dans la zone du déversement.
Précautions environnementales :
Empêcher l’oxyde de cérium de pénétrer dans les cours d’eau, les égouts ou le sol.
Contenir le déversement en utilisant des matériaux non combustibles (comme du sable, de la terre) et éviter de créer de la poussière.
Procédures de nettoyage :
Utilisez un aspirateur ou un balayage humide pour recueillir l'oxyde de cérium, en évitant le balayage à sec qui peut créer de la poussière en suspension dans l'air.
Placer le matériel collecté dans des conteneurs correctement étiquetés pour élimination.
Éliminer conformément aux réglementations environnementales locales.
Contrôles d'exposition/protection individuelle à l'oxyde de cérium :
Limites d'exposition :
Aucune limite d'exposition spécifique n'a été établie pour l'oxyde de cérium, mais des limites d'exposition générales pour les particules et la poussière (par exemple, la PEL de l'OSHA pour les particules) peuvent s'appliquer.
Contrôles d'ingénierie :
Utiliser une ventilation par aspiration locale ou d’autres mesures d’ingénierie pour maintenir les concentrations dans l’air en dessous des limites d’exposition recommandées.
Assurez-vous que les zones de travail sont bien ventilées, en particulier là où une génération de poussière est possible.
Équipement de protection individuelle (EPI) :
Protection respiratoire :
S’il existe un risque d’inhalation de poussière, utilisez un respirateur homologué (N95 ou similaire) pour vous protéger contre les particules en suspension dans l’air.
Protection de la peau :
Portez des gants résistants aux produits chimiques et des vêtements de protection pour éviter toute exposition cutanée.
Protection des yeux :
Utilisez des lunettes de sécurité ou des lunettes de protection pour vous protéger des particules de poussière.
Mesures d'hygiène :
Lavez-vous soigneusement les mains, le visage et toute peau exposée après manipulation.
Ne pas manger, boire ou fumer pendant la manipulation de l’oxyde de cérium.
Identifiants de l'oxyde de cérium :
Synonyme(s) : oxyde cérique, oxyde cérique, cérine
Formule linéaire : CeO2
Numéro CAS : 1306-38-3
Poids moléculaire : 172,11
Numéro CE : 215-150-4
Numéro MDL : MFCD00010933
Code UNSPSC : 12352300
Identifiant de la substance PubChem : 329752315
NACRES: NA.22
Formule linéaire : CeO2
CAS: 1306-38-3
Numéro MDL : MFCD00010933
N° CE : 215-150-4
Beilstein/Reaxys N° : N/A
Pubchem CID: 73963
Nom IUPAC : Dioxocerium
SOURIRES : [Ce+4].O=[N+]([O-])[O-].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+](=O)O.[O-][N+](=O)O.[O-][N+]([O-])=ONN
Identifiant InchI : InChI=1S/Ce.2O
Clé InchI : CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N
Numéro CAS :
Vérification 1306-38-3
12014-56-1 (hydrate)
ChEBI: CHEBI:79089
ChemSpider : 8395107
Carte d'information de l'ECHA : 100.013.774
PubChem CID: 73963
UNII:
619G5K328Y
20GT4M7CWG (hydrate)
Tableau de bord CompTox (EPA) : DTXSID4040214
Propriétés de l'oxyde de cérium :
Formule chimique : CeO2
Masse molaire : 172,115 g/mol
Aspect : solide blanc ou jaune pâle,
légèrement hygroscopique
Densité : 7,215 g/cm3
Point de fusion : 2 400 °C (4 350 °F ; 2 670 K)
Point d'ébullition : 3 500 °C (6 330 °F ; 3 770 K)
Solubilité dans l'eau : insoluble
Susceptibilité magnétique (χ) : +26,0•10−6 cm3/mol
Poids moléculaire : 172,115 g/mol
Nombre de donneurs de liaisons hydrogène : 0
Nombre d'accepteurs de liaisons hydrogène : 2
Nombre de liaisons rotatives : 0
Masse exacte : 171,89528 g/mol
Masse monoisotopique : 171,89528 g/mol
Surface polaire topologique : 34,1 Ų
Nombre d'atomes lourds : 3
Complexité : 18,3
Nombre d'atomes isotopiques : 0
Nombre de stéréocentres atomiques définis : 0
Nombre de stéréocentres d'atomes indéfinis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison définis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison indéfinis : 0
Nombre d'unités liées de manière covalente : 1
Le composé est canonisé : Oui
Formule du composé : CeO2
Poids moléculaire : 172,12
Aspect : Brun à jaune
Point de fusion : 2340 °C (4240 °F)
Point d'ébullition : 3 500 °C (6 332 °F)
Densité : 7,6 g/cm3
Solubilité dans H2O : N/A
Résistivité électrique : 4 10x Ω-m
Chaleur spécifique : 390 J/kg-K
Dilatation thermique : 11 µm/mK
Module de Young : 180 GPa
Masse exacte : 171,895 g/mol
Masse monoisotopique : 171,895264 Da
Niveau de qualité : 200
Dosage : ≥ 99,0 %
forme : solide
aptitude à la réaction :
noyau : cérium
type de réactif : catalyseur
perte : ≤ 0,5 % de perte au feu
densité : 7,13 g/mL à 25 °C (lit.)
Chaîne SMILES : O=[Ce]=O
InChI: 1S/Ce.2O
Clé InChI : CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N
Structure de l'oxyde de cérium :
Structure cristalline : système cristallin cubique, cF12 (fluorite)
Groupe spatial : Fm3m, #225
Constante du réseau :
a = 5,41 Å, b = 5,41 Å, c = 5,41 Å
α = 90°, β = 90°, γ = 90°
Géométrie de coordination : Ce, 8, cubique
O, 4, tétraédrique
Noms de l'oxyde de cérium :
Nom de l'IUPAC :
Oxyde de cérium (IV)
Autres noms :
Oxyde cérique,
Céria,
Dioxyde de cérium
