فا

صفحه اصلی

مقالات

مقالات پتروبافت

اکسید سریوم چیست؟

10 / 10

از 1 کاربر

بازگشت به لیست مقالات » | دوشنبه 2 مرداد 1402 در ساعت 8 : 33 دقیقه | نظرات کاربران ( 0 )

اکسید سریوم

اکسید سریم (سریم اکساید) (Cerium oxide) یک پودر سفید یا زرد مایل به سفید با فرمول شیمیایی CeO2 است. این ترکیب به عنوان اکسید سریم ، دی اکسید سریم ، سریا ، سریم دی اکسید یا دی اکسید سریم نیز شناخته می شود و اکسید فلز سریم است. پودر اکسید سریم محصول مهم تجاری و واسطه ای در تصفیه عناصر از سنگ معدنی است. شرکت رجی پول به عنوان یکی از تامین کنندگان اصلی اکسید سریم در جهان توانسته با تولید اکسید سریم مخصوص پولیش آینه و شیشه با ارائه محصولی با کیفیت عالی طرفداران بسیاری پیدا نماید. جهت خرید پودر اکسید سریم در سایت نانو ثانی در همین صفحه می توانید سفارش خود را ثبت کنید. سفارش شما در کوتاه ترین زمان ممکن تحویل خواهد شد. برای پولیش شیشه و اینه بهترین محصول این مدل پودر اکسید سریم است که جهت این کاربرد تولید شده است.

ساختار اکسید سریم

این ترکیب در پایدارترین حالت بسته به فشار جزئی اکسیژن یا تنش های مختلف نقص های مختلفی از خود نشان می دهد. نقص اصلی ، جای خالی اکسیژن و قطب های کوچک (الکترون های مستقر در کاتیون های سریم) است. افزایش تعداد نقایص اکسیژن باعث افزایش سرعت انتشار آنیون های اکسید در شبکه می شود که در افزایش هدایت یونی منعکس می شود.

این عوامل باعث می شوند سریم اکسید به عنوان یک الکترولیت جامد در سلول های سوختی اکسید جامد، عملکرد مطلوبی داشته باشد. این ترکیب بدون جابجایی و دوپ شده نیز در فشار جزئی اکسیژن به دلیل کاهش یون سریم منجر به تشکیل قطب های کوچک ، رسانایی الکترونیکی بالایی از خود نشان می دهند. از آنجا که اتمهای اکسیژن در کریستال ceria در سطح قرار می گیرند انتشار این آنیون ها آسان خواهد بود و سرعت انتشار با افزایش شدت نقص افزایش می یابد. وجود جای خالی اکسیژن در خاتمه دادن به صفحات ساختاری موثر است. کنترل چنین فعل و انفعالات سطحی کلیدی برای مهار سریا در کاربردهای کاتالیزوری است.

تقسیم بندی اکسید سریم به لحاظ سایز ذرات نیز می تواند انجام شود. سایت نانو ثانی اکسید سریم با خلوص ۹۹.۹% را نیز در سایز های مختلف به فروش می رساند. نانو اکسید سریم با اندازه ذرات زیر ۱۰۰ نانو متر رفتاری متفاوت از میکرو پودر سریم اکسید از خود نشان می دهد. زمانی که سایز ذرات اکسید سریم کاهش پیدا می کنند مقدار ماده بیشتری به سطح می رسند و پارامتری بنام مساحت سطح مخصوص (مساحت سطح ویژه) افزایش چشمگیری پیدا می کند. نانو ذرات سریم اکساید با داشتن مساحت سطح ویژه بسیار بالا می توانند در هر زمینه ای از میکرو پودر اکسید سریم بسیار بهتر عمل کنند. البته برخی اوقات بحث توجیه اقتصادی نیز پیش میاد و میکرو پودرها هم به نوبه خود در برخی کاربردها بسیار عالی می توانند ایفای نقش داشته باشند.

خصوصیات سریم

سریم یک عنصر شیمیایی با نماد Ce و عدد اتمی ۵۸ است. سریم یک فلز نرم ، شکل پذیر و سفید نقره ای است که در معرض هوا لکه دار می شود و به اندازه کافی نرم است که می توان آن را با چاقوی آشپزخانه استیلی برش داد. سریم دومین عنصر از سری لانتانیدها است و گرچه اغلب حالت اکسیداسیون ۳+ را نشان می دهد ، همچنین دارای حالت ۴+ پایدار است که آب را اکسید نمی کند. همچنین یکی از عناصر کمیاب زمین محسوب می شود. سریم هیچ نقش بیولوژیکی در انسان ندارد و خیلی سمی نیست.

علیرغم اینکه همیشه در ترکیب با سایر عناصر کمیاب زمین در مواد معدنی مانند مونازیت و باستناسیت وجود دارد ، استخراج سریم از سنگ معادن آسان است ، زیرا با توانایی منحصر به فرد اکسید شدن در بین لانتانیدها قابل تشخیص است. حالت ۴+ شایع ترین حالت لانتانیدها است و پس از آن نئودیمیم ، لانتانیم و پرازودیمیم قرار می گیرد. سریم بیست و ششمین عنصر فراوان زمین است که ۶۶ پی پی ام از پوسته زمین را تشکیل می دهد ، یعنی نصف کلر و پنج برابر سرب.

سریم اولین لانتانید کشف شده در باستنس سوئد توسط یونس یاکوب برزلیوس و ویلهلم هیسینگر در سال ۱۸۰۳ و به طور مستقل توسط مارتین هاینریش کلاپروت در آلمان در همان سال بود. در سال ۱۸۳۹ کارل گوستاف موساندر اولین کسی بود که این فلز را جدا کرد. امروزه سریم و ترکیبات آن کاربردهای گوناگونی دارند. به عنوان مثال از اکسید سریم (IV) برای صیقل دادن شیشه استفاده می شود و قسمت مهمی از مبدل های کاتالیزوری است. از فلز سریم به دلیل خصوصیات آتش زا در فندک های فروسریوم استفاده می شود. فسفر YAG دوپ شده با سریم همراه با دیودهای ساطع کننده نور آبی برای تولید نور سفید در بیشتر منابع نور LED سفید تجاری استفاده می شود.

فعالیت سطحی و کاتالیزوری اکسید سریم

کاربرد اولیه سریم اکسید در زمینه کاتالیز است. سطوح اکسید سریم در پایدارترین فاز فلوئوریت خود ، تحت تأثیر صفحات کم انرژی قرار دارند که تمایل به نمایش انرژی سطحی کمی دارند. واکنشی که معمولاً توسط سریم (IV) کاتالیز می شود ، واکنش تغییر گاز آب است که شامل اکسیداسیون مونوکسیدکربن است. این ترکیب برای کاتالیز واکنش های مختلف تبدیل هیدروکربنی از جمله متاناسیون CO2 و اکسیداسیون کاتالیزوری هیدروکربن هایی مانند تولوئن مورد استفاده قرار می گیرد.

عملکرد سطحی اکسید سریم عمدتا از آبگریزی ذاتی آن ناشی می شود ، صفتی که در بین اکسیدهای کمیاب زمین معمول است. آبگریزی تمایل به ایجاد مقاومت در برابر غیرفعال سازی آب در سطح کاتالیزور ها دارد و در نتیجه جذب ترکیبات آلی را افزایش می دهد. ویژگی آبگریزی به طور معکوس می تواند به عنوان ارگانوفیلیسیتی شناخته شود و به طور کلی با عملکرد کاتالیزوری بالاتر همراه است که برای سنتز انتخابی با حضور ترکیبات آلی مطلوب است.

قابلیت تبدیل پذیری ترکیبات CeOx اساس استفاده از سریم برای کاتالیزور اکسیداسیون است. از این ویژگی در دیواره کوره های خود تمیز کننده به عنوان کاتالیزور اکسیداسیون هیدروکربن در طی فرآیند تمیز کردن در دمای بالا استفاده می شود. مقیاس کوچک اما مشهور دیگر نقش آن در اکسیداسیون گاز طبیعی در پوشش های گازی است. اکسید سریم بر اساس فعل و انفعالات متمایز سطحی خود کاربرد گسترده تری به عنوان سنسور در مبدل های کاتالیزوری کنترل اگزوز هوا به منظور کاهش انتشار NOx و مونوکسید کربن در اتومبیل های جدید خواهد داشت.

کاربرد اکسید سریم برای پولیش

کاربرد اصلی صنعتی اکسید سریم برای پرداخت به ویژه برای کاربردهای شیمیایی – مکانیکی (CMP) است. با کاربرد در این زمینه بسیاری از اکسیدهای دیگر را که قبلا استفاده می شدند ، مانند اکسید آهن و زیرکونیا را منسوخ کرده است. از اکسید سریم برای بی رنگ کردن شیشه های حاوی ناخالصی های آهنی سبز رنگ به اکسیدهای فریک تقریباً بی رنگ استفاده می شود. اکسید سریم در فیلترهای مادون قرمز ، به عنوان یک نوع اکسید کننده در مبدل های کاتالیزوری و به عنوان جایگزینی برای دی اکسید توریم در پوشش های رشته ای مورد استفاده قرار گرفته است. فروش اکسید سریوم شیشه به این منظور کاربرد گسترده ای دارد.

کاربرد اکسید سریم برای هدایت الکتریکی

با توجه به انتقال یونی و الکترونیکی قابل توجه اکسید سریم می توان از آن به عنوان یک هادی مخلوط با ارزش قابل توجه در تحقیق و توسعه پیل های سوختی استفاده کرد.

کاربرد اکسید سریم برای کاربردهای پزشکی

نانوذرات اکسید سریم (nanoceria) از نظر فعالیت ضد باکتری و آنتی اکسیدانی بررسی شده است و برای استفاده در پزشکی بسیار مطلوب است.

کاربرد اکسید سریم برای فوتوکاتالیز

اگرچه این ترکیب در برابر نور مرئی شفاف است ، اما اشعه ماورا بنفش را به شدت جذب می کند ، بنابراین جایگزین احتمالی اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم در کرم های ضد آفتاب است ، زیرا دارای فعالیت فوتوکاتالیستی کمتری است. با این حال ، باید خصوصیات کاتالیزوری حرارتی آن با پوشش ذرات با سیلیس آمورف یا نیترید بور کاهش یابد. اکسید سریم به دلیل هدایت یونی اکسیژن نسبتاً بالا (یعنی اتمهای اکسیژن به راحتی از طریق آن در دمای متوسط ۵۰۰-۶۵۰ درجه سانتی گراد حرکت می کنند) و آنتالپی پایین تر در مقایسه با سیستم های زیرکونیا به عنوان ماده ای برای سلولهای سوختی اکسید جامد (SOFC) مورد توجه است.

کاربرد اکسید سریم برای شکافت آب

چرخه اکسید سریم (IV) اکسید سریم (III) یا چرخه CeO2 / Ce2O3 یک فرآیند دو مرحله ای تقسیم آب ترموشیمیایی بر اساس اکسید سریم (IV) و اکسید سریم (III) برای تولید هیدروژن است.

کاربرد اکسید سریم برای آنتی اکسیدان

نانو اکسید سریم به عنوان یک آنتی اکسیدان بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته است. نانو ذرات اکسید سریم همچنین کاربرد بالقوه ای برای اصلاح محیط زیست دارد. فعالیت های فوتوکاتالیستی نانولوله ها و نانوذرات CeO2 کاربرد تجاری دارند.

تولید پودر سریم اکساید:

همانطور که گفتیم سریم به طور طبیعی به شکل مخلوط با سایر عناصر کمیاب زمین در سنگ معدن اصلی آن باستنازیت و مونازیت ظاهر می شود. پس از استخراج یون های فلزی در پایه آبی سریم با افزودن یک اکسیدان و به دنبال آن تنظیم pH از مخلوط جدا می شود. این مرحله از حلالیت کم CeO2 و این واقعیت که دیگر عناصر خاکی کمیاب در برابر اکسیداسیون مقاوم هستند، بهره برداری می کند. اکسید سریم (IV) با کلسینه کردن اگزالات سریم یا هیدروکسید سریم نیز تشکیل می شود. سریم همچنین اکسید سریم (III) ، Ce 2O3 را تشکیل می دهد که ناپایدار است و به اکسید سریم (IV) اکسید می شود.