Cerium Oxide (CeO2) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Cerium Oxide (CeO2) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Đôi nét về Cerium Oxide (CeO2) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng

Cerium Oxide (CeO2), hay còn gọi là Xeri Oxit, là một hợp chất vô cơ màu vàng nhạt. Được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và khoa học. Nó có tính chất quang học và từ tính đặc biệt. Giúp trong việc sản xuất chất xúc tác, sản xuất kính và gương. Cũng như trong các ứng dụng như làm sạch và mài mòn. CeO2 còn được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất pin nhiên liệu và chất xúc tác. Nhằm giảm thiểu khí thải. Xeri Oxit cũng được nghiên cứu trong các ứng dụng điện tử và năng lượng tái tạo.

1. Giới thiệu về Cerium Oxide (CeO2)

Cerium Oxide (CeO2), hay còn gọi là Xeri Oxit, là một hợp chất vô cơ của kim loại cerium thuộc nhóm lanthanide trong bảng tuần hoàn. Nó có dạng bột màu vàng nhạt. Và có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và nghiên cứu khoa học. CeO2 là một oxit kim loại quý, có khả năng chịu nhiệt tốt và tính dẫn điện, từ tính, quang học đặc biệt. Khiến nó trở thành một vật liệu có giá trị trong nhiều lĩnh vực.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của Cerium Oxide là trong ngành công nghiệp mài và đánh bóng. CeO2 được sử dụng làm bột mài trong việc làm sạch và đánh bóng kính, gương. Và cả các bề mặt kim loại. Nó cũng là chất xúc tác quan trọng trong việc giảm khí thải ô nhiễm từ động cơ ô tô. Nhờ khả năng hấp thụ và chuyển hóa khí độc hại. Ví dụ như CO và NOx thành các khí không độc hại.

Ngoài ra, Cerium Oxide còn được sử dụng trong sản xuất các thiết bị quang học, pin nhiên liệu. Và các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Các nghiên cứu gần đây cũng chỉ ra rằng CeO2 có tiềm năng trong các ứng dụng sinh học và y học. Nhờ vào khả năng chống oxy hóa và tính an toàn khi sử dụng.

2. Tính chất Cerium Oxide (CeO2)

Tính chất vật lý

• Hình dáng và màu sắc: CeO2 là một bột màu vàng nhạt hoặc trắng. Có thể có ánh kim loại khi ở dạng tinh khiết.

• Khối lượng riêng: Khoảng 7,13 g/cm³.

• Nhiệt độ nóng chảy: CeO2 có nhiệt độ nóng chảy cao, khoảng 2.400°C, làm cho nó có khả năng chịu nhiệt rất tốt.

• Độ cứng: CeO2 có độ cứng khá cao, vào khoảng 6 – 6,5 trên thang độ cứng Mohs. Nên được sử dụng trong các ứng dụng mài mòn.

Tính chất hóa học

• Tính oxy hóa và khử:
  CeO2 có khả năng thay đổi trạng thái oxy hóa của cerium từ Ce(IV) trong CeO2 sang Ce(III) trong Ce2O3. Sự thay đổi này làm cho CeO2 có tính oxy hóa và khử mạnh mẽ. Điều này giúp nó trở thành một chất xúc tác hữu ích trong việc giảm khí thải. Và cả trong các phản ứng hóa học liên quan đến oxy hóa – khử.

• Khả năng hấp thụ oxy:
  CeO2 có khả năng hấp thụ và giải phóng oxy dưới các điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. Khi CeO2 được gia nhiệt, nó có thể giải phóng một phần oxy. Nhằm làm giảm nó từ trạng thái Ce(IV) (trong CeO2) thành Ce(III) (trong Ce2O3). Khi làm mát, nó có thể hấp thụ lại oxy và quay lại trạng thái Ce(IV).

• Phản ứng với axit và bazơ:
  CeO2 là một oxit kiềm thổ và không phản ứng mạnh với axit loãng. Nhưng có thể phản ứng với axit mạnh như axit nitric (HNO3) để tạo thành muối cerium. Khi tiếp xúc với bazơ, CeO2 có thể phản ứng để tạo ra các hợp chất như cerate.

• Tính chất xúc tác:
  CeO2 hoạt động như một chất xúc tác trong nhiều phản ứng hóa học. Đặc biệt trong các phản ứng oxy hóa – khử. Nó thường được sử dụng trong các bộ lọc khí thải để chuyển đổi các khí độc hại. Ví dụ như CO và NOx thành các khí không gây hại như CO2 và N2.

• Phản ứng với nước:
  CeO2 ít phản ứng với nước ở nhiệt độ thường. Nhưng khi bị gia nhiệt, nó có thể phản ứng với hơi nước để tạo ra các hợp chất cerium-hydroxy. Mặc dù phản ứng này không mạnh mẽ.

3. Cấu tạo của Cerium Oxide (CeO2)

• Công thức hóa học: CeO2

  • Cerium (Ce) là một kim loại đất hiếm, thuộc nhóm lanthanide trong bảng tuần hoàn.

  • Mỗi phân tử CeO2 bao gồm một nguyên tử Cerium (Ce) kết hợp với hai nguyên tử Oxy (O).

• Cấu trúc tinh thể:

  • Cấu trúc fluorit: Trong cấu trúc này, mỗi ion Ce³⁺ (Cerium 3+) được bao quanh bởi 8 ion O²⁻ (oxit) theo một cấu trúc lập phương. Cấu trúc này tạo ra một mạng lưới ba chiều của các ion cerium và oxy, tạo ra một vật liệu vững chắc và ổn định.

4. Ứng dụng của Cerium Oxide (CeO2)

• Chất xúc tác: Giảm khí thải ô tô, chuyển hóa khí độc hại như NOx, CO.

• Mài mòn và đánh bóng: Dùng trong sản xuất kính, gương, vật liệu quang học.

• Năng lượng mặt trời: Cải thiện hiệu suất tế bào quang điện và hấp thụ năng lượng.

• Y học: Chống oxy hóa, bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa.

• Siêu dẫn: Tăng cường tính chất vật liệu siêu dẫn.

• Sản xuất nhiên liệu hydro: Hỗ trợ trong phản ứng chuyển hóa năng lượng.

• Bảo vệ môi trường: Lọc khí thải, xử lý nước thải.

• Sản xuất vật liệu đặc biệt: Dùng trong công nghệ chế tạo vật liệu chịu nhiệt và điện tử.

Cerium Oxide (CeO2) là một hóa chất đa dụng với nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, y học. Tuy nhiên, việc sử dụng Cerium Oxide (CeO2) cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn để đảm bảo hiệu quả và giảm thiểu rủi ro. Quý khách có nhu cầu mua và sử dụng hóa chất cũng như tìm hiểu Cerium Oxide (CeO2) | Tính chất, Cấu tạo và Ứng dụng như thế nào trong đời sống hãy liên hệ ngay số Hotline 0961.951.396 – 0867.883.818 hoặc truy cập trực tiếp website KDCCHEMICAL.VN để được tư vấn và hỗ trợ trực tiếp từ hệ thống các chuyên viên.