Was ist eine Ceriumoxid?
Ceriumoxid ist eine weiße oder hellgelbe anorganische Pulververbindung.
Es besteht aus Cer und Sauerstoff und hat die chemische Formel CeO2, ein Molekulargewicht von 172,11 und die CAS-Registrierungsnummer 1306-38-3. Es handelt sich um ein Seltenerdoxid, das auch als Ceroxid bekannt ist. Es hat einen Schmelz-/Gefrierpunkt von 2600 °C, einen Siedepunkt oder ersten Destillationspunkt und Siedebereich von 3285 °C und eine Dichte/relative Dichte von 7,132. Was die Löslichkeit betrifft, so ist es unlöslich in Salzsäure und Salpetersäure und praktisch unlöslich in Wasser.
Struktur des Ceriumoxids
Ceriumoxid hat die gleiche Struktur wie Fluorit (#225) mit 8-fach koordiniertem Ce4+ und 4-fach koordiniertem O2- und einer Raumgruppe von Fm3m (#225).
Gitterdefekte werden durch den Sauerstoffpartialdruck und die mechanische Belastung erzeugt, und von besonderem Interesse ist die Bildung von Polaronen durch Sauerstoffdefekte und in den Cer-Ionen lokalisierte Elektronen. Aufgrund seiner Eigenschaften – erhöhte Ionenleitfähigkeit und erhöhte Diffusionsrate von Oxidionen bei zunehmender Anzahl von Sauerstoffdefekten – hat Ceriumoxid Potenzial als Festelektrode in Festoxidbrennstoffzellen (SOFC).
Anwendungen von Ceriumoxid
1. Schleifmittel
Ceriumoxid wird als Rohmaterial für Schleifmittel für Glas, optische Linsen und Kathodenstrahlröhren verwendet. Aus Ceriumoxid hergestellte Schleifmittel rasieren nicht nur die Oberfläche, sondern bewirken auch eine chemische Reaktion mit Siliziumdioxid, dem Hauptbestandteil von Glas, wodurch die Oberfläche glatter wird. Traditionell wurden Oxide wie Eisenoxid und Zirkoniumdioxid verwendet, die jedoch nach und nach durch Ceriumoxid ersetzt wurden.
2. Mittel zur Streuung von ultraviolettem Licht
Ceriumoxid wird als UV-Streuungsmittel für den UV-Schutz von Glas und für den Farbschutz von Kathodenstrahlröhren sowie als Zusatz in Kosmetika mit UV-Schutz verwendet. Es erregt Aufmerksamkeit als Alternative zu Titandioxid und Zinkoxid.
3. Katalysatoren
Ceriumoxid wird aufgrund seiner Eigenschaft, seine Zusammensetzung reversibel zu verändern, als Katalysator für Oxidationsreaktionen verwendet. Mit Ceriumoxid dotiertes Thoriumoxid wird im leuchtenden Teil von weißen Benzinlaternen verwendet, wo durch die Luftoxidation von Brenngasen über einem Ceriumoxid-Katalysator Wärme erzeugt wird. Es wird auch in Sensoren in Dreiwege-Katalysatoren verwendet, die die Abgase von Kraftfahrzeugen aufspalten und dazu beitragen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu regulieren und NOx und Kohlenmonoxid zu reduzieren.
4. Optische Materialien
Ceriumoxid wird auch als hochbrechendes Material mit einem Transmissionswellenlängenbereich vom sichtbaren Licht bis zum Infrarotbereich verwendet. Es bildet kristalline Schichten, hat eine ausgezeichnete chemische und thermische Stabilität und gilt als gittergleich mit Silizium. Es zeichnet sich auch dadurch aus, dass es bei relativ niedrigen Temperaturen verdampft und zu den Materialien mit hohem Brechungsindex im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts gehört.
5. Andere
Ceriumoxid wird auch als Rohstoff für Batterieanodenmaterialien und Feinkeramik verwendet. Es wird auch als Entfärbungsmittel für Glas verwendet und kann grünliche zweiwertige Eisenverunreinigungen in fast farbloses dreiwertiges Eisenoxid umwandeln. Aufgrund seiner ausgezeichneten ionischen und leitenden Eigenschaften wird es voraussichtlich auch als gemischter Ionen-Elektronen-Leiter verwendet werden.
Weitere Informationen über Ceriumoxid
1. Herstellungsverfahren von Ceriumoxid
Ceriumoxid kann aus natürlichem Cer gewonnen werden, das als Gemisch mit anderen Seltenen Erden aus Bastnaesit und Monazit gewonnen wird. Nach der Extraktion in einer basischen wässrigen Lösung wird ein Oxidationsmittel hinzugefügt und der pH-Wert eingestellt, um das Cer abzutrennen. Die Technik nutzt die geringe Löslichkeit von Ceriumoxid und die Tatsache, dass andere Seltenerdelemente nicht oxidiert werden.
2. Rechtliche Informationen
Ceriumoxid unterliegt keinen wichtigen nationalen Gesetzen oder Verordnungen, wie z. B. dem PRTR-Gesetz.
3. Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung
Bei der Handhabung und Lagerung sind folgende Vorsichtsmaßnahmen zu beachten:
- Den Behälter fest verschließen und an einem trockenen, kühlen und dunklen Ort lagern.
- Nur im Freien oder in gut belüfteten Räumen verwenden.
- Es ist darauf zu achten, dass kein Staub aufgewirbelt wird.
- Bei der Verwendung Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen.
- Nach der Handhabung die Hände gründlich waschen.
- Bei Kontakt mit der Haut mit Wasser und Seife waschen.
- Bei Berührung mit den Augen mehrere Minuten lang sorgfältig mit Wasser ausspülen.