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酸化セリウムについての概要、用途、原理などをご説明します。また、酸化セリウムのメーカー18社一覧や企業ランキングも掲載しております。酸化セリウム関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:ナガセ研磨機材株式会社、2位:株式会社アイテック、3位:有限会社クリスタルベースとなっています。
酸化セリウム (英: cerium oxide) は、希土類元素のセリウムと酸素からなる金属酸化物です。
酸化セリウムには酸化数が異なる形態が存在しますが、通常は酸化セリウム (IV) を指します。酸化セリウムの化学式はCeO2、CAS番号は1306-38-3で、淡黄色または灰黄色の粉末です。
酸化セリウムは、研磨材から触媒まで幅広い産業分野で重要な役割を果たしています。
光学レンズやガラスの研磨剤として広く使用されます。二酸化ケイ素と化学反応を起こし、表面を滑らかにする特徴があります。他の研磨材と比較して最も高い研磨速度を実現できる研磨材です。
酸化セリウムの酸素吸蔵能によって自動車の排気ガス浄化用三元触媒の浄化性能を改善し、NOXや一酸化炭素を削減して浄化ウインドウを拡大させる触媒として用いられます。また、水素生成や有機物分解の光触媒としても利用されます。
紫外線防止用ガラスやブラウン管の電子線吸収、化粧品の紫外線遮蔽剤として使用されています。酸化チタンや酸化亜鉛と同等の性能を持つUV遮蔽材料として注目されており、特にUV-AおよびUV-B波長の効果的な遮断が可能です。
高いイオン伝導性を持つ材料として、主に固体酸化物形燃料電池 (SOFC) の電解質材料として研究されています。希土類元素をドープすることで、高温域での優れた酸素イオン伝導性を示し、SOFCの性能向上に貢献しています。また、特定の条件下では混合伝導体としての特性も示すため、電極材料としての応用も研究対象です。
高屈折率材料として可視光から中赤外領域に透過波長域を持つ光学材料として利用されています。その屈折率は約2.2であり、高屈折率材料の範囲 (1.9〜2.5) に含まれます。また、シリコンとの格子整合性に優れており、半導体デバイスへの応用も可能です。
酸化セリウムは結晶質の膜を形成し、化学的安定性と熱安定性に優れているため、さまざまな光学デバイスや薄膜コーティングに使用されます。さらに、比較的低温で蒸発する特性を持つことから、真空蒸着などの成膜プロセスにも適しています。
モル質量は172.11 g/mol、密度は約7.13 g/cm³です。融点は約2,400 ℃、沸点は約3,500 ℃と高温特性に優れています。比較的低温で蒸発する特性もあります。モース硬度は7で、比較的硬い物質です。屈折率は2.2 (550 nm付近) で、可視光から赤外領域に透過波長域を持ちます。
水には不溶、塩酸や硝酸には溶けにくい性質を持ちますが、熱濃硫酸には溶解します。空気中で安定しており、酸化還元反応において重要な役割を果たす他、酸素吸蔵能を持ちつ物質です。500-650 ℃の中間的な温度で高い酸化物イオン伝導性を示し、高温や低酸素分圧下で酸素欠陥を生じます。酸素分圧が低い環境では、セリウムイオンが還元され、導電性を示します。
蛍石型 (CaF2型) の結晶構造を持ち、8配位のCe4+、4配位のO2-で構成されています。空間群はFm3m (#225) です。酸素分圧や機械的負荷によって格子欠陥を生じますが、特に酸素欠陥とセリウムイオンに局在化した電子による、ポーラロン生成が注目されます。
酸化セリウムは酸素欠陥数の増加に伴いイオン伝導性が増加し、酸化物イオンの拡散速度が上昇するという性質があるため、固体酸化物形燃料電池 (SOFC) の固体電極として期待されています。
酸化セリウムには酸化セリウム (Ⅳ) (CeO2) の他に酸化セリウム (III) (Ce2O3) が存在します。酸化セリウム (III) は空気中で不安定なため容易に酸化されて酸化セリウム (Ⅳ) に変化します。酸化セリウム (III) のCAS番号は1345-13-7、淡青色から紫色の粉末です。主に還元剤として使用され、水には不溶ですが、酸には溶解する性質があります。
酸化セリウムは、GHS分類において眼に対する重篤な損傷性/刺激性が区分2B (眼刺激) に分類されています。粉じんの吸入により肺に障害を引き起こす可能性があり、長期にわたる、または反復ばく露による臓器 (肺) の障害のおそれがあります (GHS区分2) 。取り扱い時には以下の注意が必要です。
日本では消防法や毒物および劇物取締法などの主な法規制の適用はありませんが、取り扱い時には安全データシート (SDS) に従った適切な管理が必要です。
取扱い及び保管上の注意は、下記の通りです。
参考文献
https://labchem-wako.fujifilm.com/sds/W01W0103-1220JGHEJP.pdf
https://www.chem-info.nite.go.jp/chem/chrip/chrip_search/cmpInfDsp?cid=C004-991-87A
https://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen/gmsds/1306-38-3.html
https://www.chem-info.nite.go.jp/chem/chrip/chrip_search/cmpInfDsp?cid=C011-996-77A
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | ナガセ研磨機材株式会社 |
18.1%
|
| 2 | 株式会社アイテック |
12.5%
|
| 3 | 有限会社クリスタルベース |
8.3%
|
| 4 | スピードファム株式会社 |
6.9%
|
| 5 | 日本NER株式会社 |
6.9%
|
| 6 | ニッキ株式会社 |
5.6%
|
| 7 | 株式会社ソルテック |
4.2%
|
| 8 | テクノライズ株式会社 |
4.2%
|
| 9 | 富士フイルム和光純薬株式会社 |
4.2%
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| 10 | 株式会社高南無機 |
2.8%
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