CeO2 cú cấu trỳc floride với ụ mạng lập phương tõm mặt, trong đú cỏc ion Ce4+ nằm ở đỉnh, và ở mặt của khối lập phương được bao quanh bởi 8 anion O2- nằm ở tõm của lỗ trống tứ diện. Cỏc anion O2- nằm trong lỗ trống tứ diện và được bao bọc bởi 4 cation Ce4+ như trờn hỡnh 1.8. Với cấu trỳc trờn thỡ CeO2 cú rất nhiều lỗ trống bỏt diện, ảnh hưởng đến sự linh động của cỏc ion, cũng như hỡnh thành cỏc khuyết tật trong cấu trỳc. Cỏc dạng khuyết tật như khuyết tật bờn trong cấu trỳc và khuyết tật bờn ngoài xõm nhập vào. Với cỏc dạng sai khuyết này thỡ CeO2 cú nhiều tớnh chất đặc biệt trong đú
Hỡnh 1.6. Nanocompositee Hỡnh 1.7. Màng gelatin trộn với nano Al2O3
INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/99/Ceria-3D-ionic.png/200px-Ceria-3D-ionic.png" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "http://upload.w ikimedia.org/wikipedia/commons/th umb/e/e8/Cerium%28IV%29_oxide.jpg /200px-Cerium%28IV%29_oxide.jpg" \* MERGEFORMATINET
quan trọng nhất là khả năng lưu trữ oxy (oxygen storage capacity OSC) trong điều kiện chỏy nghốo (dư oxi) và giải phúng oxi (oxigen released capacity ORC) trong điều kiện chỏy giàu (dư nhiờn liệu).
ii. Tớnh chất của CeO2
CeO2 là một loại bột màu vàng. CeO2 khụng hũa tan trong nước, hũa tan vừa phải trong axớt vụ cơ mạnh. CeO2 hỳt ẩm, hấp thụ một lượng nhỏ của hơi nước và khớ CO2 từ khớ quyển.
Cụng thức phõn tử CeO2
Khối lượng phõn tử 172.1142 g/mol
Khối lượng riờng
7,65 g/cm3, pha rắn 7,215 g/cm3, pha floride
Nhiệt độ núng chảy 2400 °C
Nhiệt độ sụi 3500 °C
Độ hũa tan trong nước Khụng hũa tan
Mựi Khụng mựi
Màu Màu trắng hoặc màu vàng nhạt
Tinh thể Lập phương tõm mặt
Bảng 1.3. Một số tớnh chất của CeO2
CeO2 được hỡnh thành khi nung xeri(IV) oxalat Ce(COO)4 hoặc
xeri(IV) hidroxit Ce(OH)4 . Ce(OH)4
0 t
Ce(COO)4
0 t
→ CeO2 + 4CO + O2
Xeri cũng tạo xeri (III) oxit Ce2O3, nhưng CeO2 là giai đoạn ổn định nhất ở nhiệt độ phũng và trong điều kiện khớ quyển. CeO2 là chất oxi húa mạnh trong cỏc điều kiện axớt nhưng ổn định trong cỏc điều kiện kiềm. Nhưng điều kiện kiềm lại là điều kiện mà Ce2O3 trở thành chất khử mạnh, dễ dàng bị oxi húa bởi ụxy cú trong khụng khớ.
Ce2O3 + [O] →t0 CeO2
iii. Ứng dụng của oxit CeO2
Tinh thể CeO2 là một vật liệu ụxớt tiềm năng, được ứng dụng rộng rói trong cỏc lĩnh vực cụng nghiệp khỏc nhau, vỡ cú những tớnh chất húa lý riờng rất đặc biệt như độ cứng cơ học, độ trơ húa học, bền chỏy và khả năng dẫn oxi cao,…Hạt nano CeO2 là chất dẫn hỗn hợp, tức là chất dẫn electron, cũng như ion. Do tớnh dễ lưu trữ và tớnh dễ dàng nhả oxi, CeO2 điều tiết ỏp suất riờng phần của oxi, tạo ra một siờu bóo hũa oxi tại vựng lõn cận của những nguyờn tố hoạt tớnh xỳc tỏc như Pt, Pd,… và sử dụng oxi này để oxi húa cỏc cấu tử khỏc nhau. Khi oxi húa khả năng hạt nano CeO2 nhận oxi và nhường oxi khi khử đảm bảo hoạt tớnh xỳc tỏc của nú. Hạt nano CeO2 là chất kớch thớch mạnh, chất xỳc tỏc trờn cơ sở cỏc kim loại quý và cỏc oxớt đất hiếm. Tớnh chất cú lợi của hạt nano CeO2 đối với động cơ. Cú thể oxi húa muội than và cỏc hydrocacbon cú trong khớ thải của động cơ ở vựng nhiệt độ thấp.
Khi sử dụng nú làm phụ gia trong nhiờn liệu, nú cú thể làm sạch muội than trờn thành buồng đốt của động cơ, tạo điều kiện cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn.
Khi động cơ làm việc trong điều kiện ớt nhiờn liệu và dư oxi, sẽ thu hồi lượng oxi thừa trong khớ thải và khớ NOx dưới tỏc dụng xỳc tỏc cú trong thành phần hỗn hợp nhiờn liệu, biến NOx thành N2 khụng gõy độc hại.
Trong điều kiện dư nhiờn liệu và ớt oxi, CeO2 nhả oxi để đốt chỏy nhiờn liệu làm cho nhiờn liệu chỏy hoàn toàn hơn, ớt tạo thành sản phẩm phụ COx và CHx dư, làm tăng hiệu suất động cơ. Những tớnh chất đặc biệt này cho phộp chế tạo phụ gia cho nhiờn liệu diesel trờn cơ sở hạt nano CeO2, để giảm tiờu hao nhiờn liệu và thành phần phỏt thải độc hại cho động cơ đốt trong.
Ngoài ra CeO2 cũn cú vai trũ khỏc trong hệ xỳc tỏc như: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tăng sự phõn tỏn cỏc kim loại quý trờn chất mang do đú làm giảm sự kết khối cỏc kim loại quý.
Xỳc tiến cho phản ứng Water Gas Ship (WGS) CO + H2O →t0 CO2 + H2
và cỏc phản ứng Steam reforming. Oxi húa CO và khử NOx.
Tăng tớnh bền nhiệt của chất mang.
1.6. Cỏc phương phỏp nghiờn cứu bột CeO2