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Articulo de referencia

Óxido de cerio(III)

3 \n| Solubility = insoluble\n| Solvent1 = sulfuric acid\n| Solubility1 = soluble\n| Solvent2 = hydrochloric acid\n| Solubility2 = insoluble\n| MeltingPtC = 2177\n| BoilingPtC =...

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El óxido de cerio(III) , también conocido como óxido de cerio , trióxido de cerio , sesquióxido de cerio , óxido ceroso o trióxido de dicerio , es un óxido del metal de tierras raras cerio . Su fórmula química es Ce₂O₃ y es de color amarillo dorado. Según la cristalografía de rayos X , los iones Ce(III) son heptacoordinados, un motivo típico de otros óxidos de lantánidos trivalentes. [ 1 ]

Aplicaciones

El óxido de cerio es de interés comercial como catalizador para la oxidación del monóxido de carbono y la reducción de NO x . Estas aplicaciones aprovechan la facilidad del par redox Ce(III)/Ce(IV). [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Se utiliza en convertidores catalíticos ("convertidor catalítico de tres vías") para minimizar las emisiones de CO en los gases de escape de los vehículos de motor. Cuando hay escasez de oxígeno, el óxido de cerio(IV) oxida el monóxido de carbono al dióxido inocuo: [ 5 ] [ 6 ]

2 CeO 2 + CO → Ce 2 O 3 + CO 2

Cuando hay un exceso de oxígeno, el proceso se invierte y el óxido de cerio(III) se oxida a óxido de cerio(IV):

2 Ce 2 O 3 + O 2 → 4 CeO 2

Los catalizadores a base de óxido de cerio se han investigado intensamente para la reducción catalítica selectiva (SCR) de NO x . Estas tecnologías, que tienden a utilizar catalizadores a base de óxido de vanadio en lugar de ceria, se asocian con centrales eléctricas, fundiciones, fábricas de cemento y otras instalaciones de alto consumo energético. [ 7 ]

El óxido de cerio se utiliza como aditivo para combustibles diésel , lo que resulta en una mayor eficiencia del combustible y una menor emisión de partículas derivadas de hidrocarburos , [ 8 ] sin embargo, los efectos en la salud de los gases de escape de los motores que contienen óxido de cerio son un punto de estudio y controversia. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

Otras propiedades

División del agua

El ciclo óxido de cerio(IV)–óxido de cerio(III) o ciclo CeO 2 /Ce 2 O 3 es un proceso termoquímico de división del agua en dos etapas basado en óxido de cerio(IV) y óxido de cerio(III) para la producción de hidrógeno . [ 12 ] [ 2 ]

Fotoluminiscencia

El óxido de cerio(III) combinado con óxido de estaño(II) (SnO) en forma cerámica se utiliza para la iluminación con luz ultravioleta. Absorbe luz con una longitud de onda de 320  nm y emite luz con una longitud de onda de 412  nm. [ 13 ] Esta combinación de óxido de cerio(III) y óxido de estaño(II) es poco común y se obtiene con dificultad a escala de laboratorio.

Producción

El óxido de cerio(III) se produce por la reducción del óxido de cerio(IV) con hidrógeno a aproximadamente 1400 °C (2550 °F) . Las muestras producidas de esta manera se oxidan lentamente al aire, volviendo al dióxido a temperatura ambiente. [ 14 ]  

Referencias

  1. ↑ Bärnighausen, H.; Schiller, G. (1985). "La estructura cristalina de A-Ce 2 O 3 ". Journal of the Less Common Metals . 110 ( 1– 2): 385– 390. doi : 10.1016/0022-5088(85)90347-9 .
  2. 1 2 Montini, Tiziano; Melchionna, Michele; Monai, Mateo; Fornasiero, Paolo (2016). "Fundamentos y aplicaciones catalíticas de materiales a base de CeO 2 ". Reseñas químicas . 116 (10): 5987– 6041. doi : 10.1021/acs.chemrev.5b00603 . hdl : 11368/2890051 . PMID 27120134 . 
  3. ↑ Fronzi, Marco; Piccinin, Simone; Delley, Bernard; Traversa, Enrico; Stampfl, Catherine (2009). "Adsorción de agua en la superficie estequiométrica y reducida de CeO2(111)". Physical Chemistry Chemical Physics . 11 (49): 11376– 11384. doi : 10.1039/B901831J .
  4. ↑ Fronzi, Marco; Soon, Aloysius; Delley, Bernard; Stampfl, Catherine (2009). "Estabilidad y morfología de superficies de óxido de cerio en un entorno oxidante: una investigación de primeros principios". Journal of Chemical Physics . 131 (10): 104701. doi : 10.1063/1.3191784 .
  5. ↑ Bleiwas, DI (2013). Potencial de recuperación de cerio contenido en convertidores catalíticos de automóviles. Reston, Va.: Departamento del Interior de los Estados Unidos , Servicio Geológico de los Estados Unidos .
  6. ↑ "El catalizador de NOx de Argonne comienza extensas pruebas de gases de escape de motores diésel" . Archivado del original el 7 de septiembre de 2015. Consultado el 2 de junio de 2014 .
  7. ↑ Han, Lupeng; Cai, Sixiang; Gao, Min; Hasegawa, Jun-ya; Wang, Penglu; Zhang, Jianping; Shi, Liyi; Zhang, Dengsong (2019). "Reducción catalítica selectiva de NO x con NH 3 mediante el uso de catalizadores novedosos: estado del arte y perspectivas futuras". Chemical Reviews . 119 (19): 10916– 10976. doi : 10.1021/acs.chemrev.9b00202 . PMID 31415159 . 
  8. ↑ "Explorando aditivos para combustible de tamaño nanométrico: científicos de la EPA examinan el impacto de las nanopartículas en las emisiones de vehículos y la contaminación del aire" .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  9. ↑ "Las nanopartículas utilizadas como aditivos en los combustibles diésel pueden viajar de los pulmones al hígado, 18 de noviembre de 2011. Marshall University Research Corporation" .
  10. ↑ Park, B.; Donaldson, K.; Duffin, R.; Tran, L.; Kelly, F.; Mudway, I.; Morin, JP; Guest, R.; Jenkinson, P.; Samaras, Z.; Giannouli, M.; Kouridis, H.; Martin, P. (Abr 2008). "Evaluación de peligros y riesgos de un aditivo para combustible diésel a base de óxido de cerio nanoparticulado: un estudio de caso". Inhal Toxicol . 20 (6): 547– 66. Bibcode : 2008InhTx..20..547P . doi : 10.1080/08958370801915309 . PMID 18444008 . 
  11. ↑ "Explorando aditivos para combustible de tamaño nanométrico: científicos de la EPA examinan el impacto de las nanopartículas en las emisiones de vehículos y la contaminación del aire" .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  12. ↑ Producción de hidrógeno a partir de ciclos termoquímicos solares de disociación del agua. Archivado el 30 de agosto de 2009 en Wayback Machine .
  13. ↑ Peplinski, DR; Wozniak, WT; Moser, JB (1980). "Estudios espectrales de nuevos luminóforos para porcelana dental". Journal of Dental Research . 59 (9): 1501– 1509. doi : 10.1177/00220345800590090801 . PMID 6931128 . 
  14. ↑ Y. Wetzel (1963). "Escandio, itrio, tierras raras". En G. Brauer (ed.). Manual de química inorgánica preparativa, 2.ª ed . Vol. 1. Nueva York, NY: Academic Press. pág. 1151.  
  • Transformación de películas de CeO2(1 1 1) a Ce2O3(0 0 0 1)