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氧化鈰粉體特性及其常見應(yīng)用

發(fā)布時間 | 2015-05-04 08:38 分類 | 粉體應(yīng)用技術(shù) 點擊量 | 11414
稀土
導(dǎo)讀: 常見鈰的氧化物有三氧化二鈰(Ce2O3)和二氧化鈰(CeO2)。二氧化鈰中Ce4+/Ce3+具有較小的氧化還原電勢(1.3-1.8V),在不同氧化還原氣氛下可相互轉(zhuǎn)換。 例如,在三效催化系統(tǒng)中,二氧化鈰作為儲...

      常見鈰的氧化物有三氧化二鈰(Ce2O3)和二氧化鈰(CeO2)。二氧化鈰中Ce4+/Ce3+具有較小的氧化還原電勢(1.3-1.8V),在不同氧化還原氣氛下可相互轉(zhuǎn)換。 例如,在三效催化系統(tǒng)中,二氧化鈰作為儲氧材料,對氧氣濃度的變化起到緩沖作用,即在貧燃情況下釋放氧以提高氧濃度,而在富燃條件下吸收氧以降低氧濃度。在實際催化反應(yīng)中,催化劑所處的氣氛會出現(xiàn)氧氣濃度過量與不足的交替變化,在這種情況下,二氧化鈰可以在氧濃度過量的環(huán)境下O2 、NO和 H2O中吸收儲存O2,而在氧濃度不充足的環(huán)境下釋放出氧氣。由于鈰離子在變價過程中可形成不穩(wěn)定的氧空位,因此在催化劑、助催化劑和固態(tài)氧化物燃料電池等方面都有非常獨特的應(yīng)用。純凈的氧化鈰為白色重質(zhì)粉末或立方體結(jié)晶,不純品為淺黃色甚至粉紅色至紅棕色(因含有微量鑭、鐠等),幾乎不溶于水和酸。


氧化鈰分子結(jié)構(gòu)圖                      氧化鈰粉體


      氧化鈰的常見應(yīng)用:

      1、拋光材料應(yīng)用

      氧化鈰拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長的優(yōu)點,與傳統(tǒng)拋光粉—鐵紅粉相比,不污染環(huán)境,易于從沾著物上除去等優(yōu)點。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡,一分鐘完成的工作量,如用氧化鐵拋光粉則需要30~60分鐘。

      玻璃脫色應(yīng)用

      所有玻璃里都含有氧化鐵,其存在形式有兩種:一種是使玻璃顏色變成深藍(lán)的二價鐵,另一種使玻璃顏色變成黃色的三價鐵,脫色原理就是把二價鐵離子氧化成三價鐵,因為三價鐵的色調(diào)強度只有二價鐵的十分之一。用于玻璃脫色的 稀土元素主要是氧化鈰和氧化釹。稀土玻璃脫色劑取代傳統(tǒng)使用的白砒脫色劑,不僅提高效率,而且還避免了白砒的污染。氧化鈰用于玻璃脫色具有高溫性能穩(wěn)定、價格低廉和不吸收可見光等優(yōu)點。


      2、催化劑領(lǐng)域應(yīng)用

      鈰元素外層電子結(jié)構(gòu)相似,鈰元素總的催化活性比不上外層電子結(jié)構(gòu)的過渡元素及貴金屬元素。在現(xiàn)行的實用工業(yè)催化劑中,氧化鈰一般只用作助催化劑或催化劑中的一種活性組分,很少作為主體催化劑。作為貴金屬催化劑的助劑,稀土能夠提高和改變催化劑的性能,其助劑的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)意義上的堿金屬或堿土金屬元素。我國的機(jī)動車排放污染嚴(yán)重,然而我國貴金屬貧乏而稀土資源豐富,因此氧化鈰等稀土材料應(yīng)用于機(jī)動車尾氣處理在我困得到廣泛的應(yīng)用。二氧化鈰還是一種有效的烴類氧化催化劑。在考察Pt/ CeO2 上CO 氧化時發(fā)現(xiàn)Pt 和CeO2 界面處的晶格氧起著重要作用。在真空或還原氣氛中CeO2表面可以產(chǎn)生低價鈰和氧缺陷, 具有優(yōu)異的氧化還原催化性能和氣敏功能, 特別是具有與吸附分子交換電荷、交換物種的功能。


      3、高分子材料添加劑應(yīng)用

      氧化鈰可用于塑料、橡膠中作為抗紫外,抗老化,橡膠熱穩(wěn)定劑。硅橡膠在高溫有氧環(huán)境條件下,主要發(fā)生聚合物側(cè)基的氧化,形成烷基自由基,而自由基的耦合反應(yīng)導(dǎo)致密封的交鏈密度提高,使制品逐漸變硬,乃至發(fā)生開裂(稱為硬化)。在硅橡膠中加入氧化鈰,可以防止聚硅氧烷側(cè)鏈氧化交聯(lián)和主鏈環(huán)化降解。在一定的溫度范圍內(nèi)能夠阻止硅橡膠中由于氧化產(chǎn)生的游離基反應(yīng),而且能在空氣中的O2的作用下再生;通過吸收了硅橡膠中某些能夠催化降解反應(yīng)的微量酸或堿性物質(zhì),從而對硅橡膠起到熱穩(wěn)定作用。氧化鈰特殊的電子結(jié)構(gòu)(f電子層未充滿)使其容易形成配合物,所形成的配合物通過阻止橡膠分子的鏈段運動,抑制了橡膠在溶劑中的溶脹,從而提高了橡膠的耐油性。氧化鈰還可作為塑料潤滑添加劑,提高塑料的潤滑系數(shù)。


      小結(jié):氧化鈰還可應(yīng)用于儲氫材料、熱電材料、氧化鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、燃料電池原料、汽油催化劑、熒光粉等領(lǐng)域??傊?strong>氧化鈰的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊,作為一種相對廉價的稀土材料,它的市場需求非常旺盛。加大氧化鈰生產(chǎn)工藝及行業(yè)應(yīng)用的研究是大有作為的。

(粉體圈 作者:終吉)



作者:粉體圈

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