Language
Country/Area
No result found
Die verborgenen Eigenschaften von Cer: Wie wirken sich Sauerstoffdefekte auf seine Leitfähigkeit aus?
Cerdioxid (CeO2), auch als Cerasche bekannt, findet aufgrund seiner einzigartigen chemischen Eigenschaften in verschiedenen Bereichen wichtige Anwendung. Insbesondere im Hinblick auf die elektronische Leitfähigkeit kann das Vorhandensein von Sauerstoffdefekten die Leitfähigkeitseigenschaften von Cer erheblich beeinträchtigen. In diesem Artikel werden die Eigenschaften und die Struktur von Cer genauer untersucht sowie die Frage, wie Sauerstoffdefekte die Leitfähigkeit verändern.
Eigenschaften und Struktur von Cer
Cer kommt im natürlichen Zustand normalerweise in Form von Oxiden vor und die wichtigsten Erze sind Basnerit und monokliner Stein. Cerdioxid ist ein hellgelbes weißes Pulver mit einer einzigartigen reversiblen Umwandlungseigenschaft, das in nichtstöchiometrische Oxide umgewandelt werden kann.
Die Fluoritstruktur besteht aus 8-fach koordiniertem Cer (Ce4+) und 4-fach koordiniertem Sauerstoff (O2−). Bei hohen Temperaturen setzt Cerdioxid Sauerstoff frei und bildet eine nichtstöchiometrische Form mit Sauerstoffmangel.
Defektchemie
In der stabilsten Cer-Spinnenphase weist Ceroxid eine Vielzahl von Defekten auf, die hauptsächlich vom Sauerstoffpartialdruck oder dem Spannungszustand des Materials abhängen. Am deutlichsten sind Sauerstoffleerstellen und kleine Polaronen (im Cer-Kation lokalisierte Elektronen). Bei einer hohen Konzentration an Sauerstoffleerstellen erhöht sich die Diffusionsrate von Oxidanionen im Gitter.
Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sich Ceroxide hervorragend für Anwendungen in Festoxidbrennstoffzellen, und sowohl undotiertes als auch dotiertes Cer weist bei niedrigem Sauerstoffpartialdruck eine hohe elektronische Leitfähigkeit auf. Sex.
Anwendungsbereiche
Cerdioxid wird hauptsächlich in zwei Bereichen verwendet: chemisches Polieren und Glasentfärbung. Insbesondere beim chemisch-mechanischen Polieren hat die Überlegenheit von Cer dazu geführt, dass es viele andere Oxide ersetzt hat und zu einem wichtigen Material in der Industrie geworden ist.
Ceroxide eignen sich außerdem gut für zahlreiche neue Anwendungsgebiete, beispielsweise in den Bereichen Katalyse, Energie und Kraftstoffe, insbesondere für die Erzeugung von Wasserstoffenergie, wobei die Sauerstoffdefekteigenschaften von Cer zur Zersetzung von Wasser genutzt werden.
Sicherheitsprobleme
Auf dem Gebiet der Nanotechnologie wurden Cerdioxid-Nanopartikel (Nanocer) umfassend auf ihre antibakteriellen und antioxidativen Eigenschaften untersucht. Dies macht es zu einem vielversprechenden Kandidaten für den Einsatz in Sonnenschutzmitteln, insbesondere im Vergleich zu Zinkoxid und Titandioxid.
AbschlussZusammenfassend lässt sich sagen, dass Ceroxid aufgrund seiner einzigartigen Leitfähigkeitseigenschaften in vielen Branchen weit verbreitet ist. Sauerstoffdefekte spielen eine besonders große Rolle bei der Verbesserung der Leitfähigkeit und haben auch zur Weiterentwicklung vieler Technologien beigetragen. Wird Cerdioxid in Zukunft in einem breiteren Anwendungsspektrum mehr Potenzial und Mehrwert entfalten?
