Qu’est-ce que l’oxyde de cérium ?
L’oxyde de cérium est un composé inorganique en poudre blanche ou jaune clair.
Il est composé de cérium et d’oxygène et a pour formule chimique CeO2, un poids moléculaire de 172,11 et un numéro d’enregistrement CAS de 1306-38-3. Il s’agit d’un oxyde de terre rare, également connu sous le nom de cérium. Son point de fusion est de 2 600 °C, son point d’ébullition ou de première distillation et son intervalle d’ébullition sont de 3 285 °C et sa masse moléculaire est de 7,132. En ce qui concerne la solubilité, il est insoluble dans l’acide chlorhydrique et l’acide nitrique et pratiquement insoluble dans l’eau.
Structure de l’oxyde de cérium
L’oxyde de cérium a la même structure que la fluorine (#225) avec Ce4+ coordonné à 8 et O2- coordonné à 4 et un groupe spatial de Fm3m (#225).
Les défauts du réseau sont produits par la pression partielle d’oxygène et la charge mécanique. La formation de polarons par les défauts d’oxygène et les électrons localisés dans les ions de cérium est particulièrement intéressante. En raison de ses propriétés de conductivité ionique accrue et d’augmentation du taux de diffusion des ions d’oxyde lorsque le nombre de défauts d’oxygène augmente, l’oxyde de cérium a du potentiel en tant qu’électrode solide dans les piles à combustible à oxyde solide (SOFC).
Utilisations de l’oxyde de cérium
1. Abrasif
L’oxyde de cérium est utilisé comme matière première pour la fabrication d’abrasifs pour le verre, les lentilles optiques et les tubes cathodiques. Les abrasifs fabriqués à partir d’oxyde de cérium ne se contentent pas de raser la surface, ils provoquent également une réaction chimique avec le dioxyde de silicium, principal constituant du verre, afin de rendre la surface plus lisse. Traditionnellement, des oxydes tels que l’oxyde de fer et la zircone étaient utilisés, mais ils ont été successivement remplacés par l’oxyde de cérium.
2. Agent de diffusion de la lumière ultraviolette
L’oxyde de cérium est utilisé comme agent de diffusion de la lumière ultraviolette pour la protection du verre contre les UV et pour la protection des couleurs des tubes cathodiques, ainsi que comme additif dans les produits cosmétiques anti-UV. Il attire l’attention en tant qu’alternative au dioxyde de titane et à l’oxyde de zinc.
3. Catalyseur
L’oxyde de cérium est utilisé comme catalyseur pour les réactions d’oxydation en raison de sa propriété de changer de composition de manière réversible. L’oxyde de thorium dopé à l’oxyde de cérium est utilisé dans la partie lumineuse des lanternes blanches à essence, où la chaleur est générée par l’oxydation à l’air des gaz combustibles sur un catalyseur à l’oxyde de cérium. Il est également utilisé dans les capteurs des catalyseurs à trois voies qui décomposent les gaz d’échappement des véhicules, contribuant ainsi à réguler les rapports air-carburant et à réduire les NOx et le monoxyde de carbone.
4. Matériaux optiques
L’oxyde de cérium est également utilisé comme matériau hautement réfringent avec une gamme de longueurs d’onde de transmission allant de la lumière visible à la région infrarouge. Il forme des films cristallins, présente une excellente stabilité chimique et thermique et est considéré comme ayant un réseau équivalent à celui du silicium. Il se caractérise également par une évaporation à des températures relativement basses parmi les matériaux à indice de réfraction élevé, la lumière visible se situant dans la gamme des longueurs d’onde de transmission.
5. Autres utilisations
L’oxyde de cérium est également utilisé comme matière première pour les anodes de batteries et les céramiques fines. Il est également utilisé comme agent décolorant pour le verre et peut transformer les impuretés de fer divalent verdâtres en oxyde de fer trivalent presque incolore. En raison de ses excellentes propriétés ioniques et conductrices, il devrait également être utilisé comme conducteur mixte d’ions et d’électrons.
Autres informations sur l’oxyde de cérium
1. Processus de production de l’oxyde de cérium
L’oxyde de cérium peut être obtenu à partir du cérium naturel produit sous forme de mélange avec d’autres éléments de terres rares à partir de la bastnaésite et de la monazite. Après extraction dans une solution aqueuse basique, un agent oxydant est ajouté et le pH est ajusté pour séparer le cérium. Cette technique tire parti de la faible solubilité de l’oxyde de cérium et du fait que les autres éléments de terres rares ne sont pas oxydés.
2. Précautions de manipulation et de stockage
Les précautions de manipulation et de stockage sont les suivantes :
- Fermer hermétiquement le récipient et le stocker dans un endroit sec, frais et sombre.
- Utiliser uniquement à l’extérieur ou dans des zones bien ventilées.
- Veiller à éviter la dispersion des poussières.
- Porter des gants et des lunettes de protection lors de l’utilisation.
- Se laver soigneusement les mains après manipulation.
- En cas de contact avec la peau, laver avec de l’eau et du savon.
- En cas de contact avec les yeux, rincer soigneusement à l’eau pendant plusieurs minutes.