Language
Country/Area
No result found
Les propriétés cachées du cérium : comment les défauts d’oxygène affectent-ils sa conductivité ?
Le dioxyde de cérium (CeO2), également connu sous le nom de cendre de cérium, a des applications importantes dans divers domaines en raison de ses propriétés chimiques uniques. En particulier en termes de conductivité électronique, la présence de défauts d'oxygène peut affecter considérablement les propriétés conductrices du cérium. Cet article examinera de plus près les propriétés du cérium, sa structure et la manière dont les défauts d’oxygène modifient sa conductivité.
Caractéristiques et structure du cérium
Le cérium apparaît généralement à l'état naturel sous forme d'oxydes, et les principaux minerais sont la basnérite et la pierre monoclinique. Le dioxyde de cérium est une poudre blanche jaune pâle dotée d'une propriété de conversion réversible unique, qui peut être convertie en oxydes non stoechiométriques.
La structure de la fluorite est composée de cérium à 8 coordonnées (Ce4+) et d'oxygène à 4 coordonnées (O2−). À haute température, le dioxyde de cérium libère de l'oxygène pour former une forme non stoechiométrique avec déficit en oxygène.
Défauts chimiques
Dans la phase d'araignée de cérium la plus stable, l'oxyde de cérium présente une variété de défauts qui dépendent principalement de la pression partielle d'oxygène ou de l'état de contrainte du matériau. Les lacunes d'oxygène et les petits polarons (électrons localisés dans le cation cérium) sont les présences les plus importantes. À une concentration élevée de lacunes d'oxygène, le taux de diffusion des anions oxydes dans le réseau augmente.
Cette propriété rend les oxydes de cérium excellents pour les applications dans les piles à combustible à oxyde solide, et le cérium non dopé et dopé présente une conductivité électronique élevée à de faibles pressions partielles d'oxygène.
Domaines d'application
Le dioxyde de cérium est principalement utilisé dans deux domaines : le polissage chimique et la décoloration du verre. En particulier dans le polissage mécano-chimique, la supériorité du cérium lui a permis de remplacer de nombreux autres oxydes et de devenir un matériau important dans l'industrie.
Les oxydes de cérium fonctionnent également bien dans un certain nombre d'applications émergentes telles que la catalyse, l'énergie et les carburants, en particulier dans la production d'énergie hydrogène, en utilisant les propriétés de défaut d'oxygène du cérium pour décomposer l'eau.
Problèmes de sécurité
Dans le domaine de la nanotechnologie, les nanoparticules de dioxyde de cérium (nanocerium) ont été largement étudiées pour leurs propriétés antibactériennes et antioxydantes. Cela en fait un candidat prometteur pour une utilisation dans les crèmes solaires, en particulier par rapport à l’oxyde de zinc et au dioxyde de titane.
ConclusionEn résumé, l’oxyde de cérium est largement utilisé dans de nombreuses industries en raison de ses propriétés conductrices uniques. Les défauts de l’oxygène jouent un rôle particulièrement important dans l’amélioration de sa conductivité et ont également favorisé l’avancement de nombreuses technologies. À l’avenir, le dioxyde de cérium libérera-t-il davantage de potentiel et de valeur dans une gamme d’applications plus large ?
