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As propriedades ocultas do cério: como os defeitos de oxigênio afetam sua condutividade?
O dióxido de cério (CeO2), também conhecido como cinza de cério, tem aplicações importantes em vários campos devido às suas propriedades químicas únicas. Especialmente em termos de condutividade eletrônica, a presença de defeitos de oxigênio pode afetar significativamente as propriedades condutoras do cério. Este artigo analisará mais detalhadamente as propriedades e a estrutura do cério e como os defeitos de oxigênio alteram sua condutividade.
Características e estrutura do cério
O cério geralmente aparece no estado natural na forma de óxidos, e os principais minérios são basnerita e pedra monoclínica. O dióxido de cério é um pó branco amarelo claro com uma propriedade de conversão reversível única, que pode ser convertido em óxidos não estequiométricos.
A estrutura da fluorita tem cério 8-coordenado (Ce4+) e oxigênio 4-coordenado (O2−). Em altas temperaturas, o dióxido de cério libera oxigênio para formar uma forma não estequiométrica com deficiência de oxigênio.
Química de defeitos
Na fase mais estável da aranha de cério, o óxido de cério apresenta uma variedade de defeitos que dependem principalmente da pressão parcial de oxigênio ou do estado de estresse do material. Vacâncias de oxigênio e pequenos polarons (elétrons localizados no cátion cério) são as presenças mais proeminentes. Em uma alta concentração de vacâncias de oxigênio, a taxa de difusão de ânions de óxido na rede aumenta.
Essa propriedade torna os óxidos de cério excelentes para aplicações em células de combustível de óxido sólido, e tanto o cério dopado quanto o não dopado apresentam alta condutividade eletrônica em baixas pressões parciais de oxigênio. sexo.
Áreas de aplicação
O dióxido de cério é usado principalmente em duas áreas: polimento químico e descoloração de vidro. Especialmente no polimento químico-mecânico, a superioridade do cério fez com que ele substituísse muitos outros óxidos e se tornasse um material importante na indústria.
Os óxidos de cério também apresentam bom desempenho em diversas aplicações emergentes, como catálise, energia e combustíveis, especialmente na geração de energia de hidrogênio, usando as propriedades de defeito de oxigênio do cério para decompor água.
Problemas de segurança
No campo da nanotecnologia, as nanopartículas de dióxido de cério (nanocério) têm sido amplamente estudadas por suas propriedades antibacterianas e antioxidantes. Isso o torna um candidato promissor para uso em protetores solares, especialmente quando comparado ao óxido de zinco e ao dióxido de titânio.
ConclusãoEm resumo, o óxido de cério é amplamente utilizado em muitas indústrias devido às suas propriedades condutoras exclusivas. Defeitos de oxigênio desempenham um papel particularmente significativo na melhoria de sua condutividade e também promoveram o avanço de muitas tecnologias. No futuro, o dióxido de cério liberará mais potencial e valor em uma gama mais ampla de aplicações?
