Оксид металла CeO2 в Минске

Оксид церия (CeO) — технические характеристики и применение

Оксид церия (диоксид церия, CeO) — порошкообразный тугоплавкий материал с кубической кристаллической решёткой типа флюорита. В промышленных объёмах выпускается в виде микронных и субмикронных порошков с удельной поверхностью от 5 до 80 м/г. Технический продукт имеет чистоту 99,0–99,99 % и характеризуется высокой термической стабильностью: температура плавления составляет около 2400 C, плотность — 7,13 г/см.

Ключевое свойство CeO — способность обратимо переходить между степенями окисления Ce/Ce с выделением и поглощением кислорода. Это определяет его кислородную ёмкость (OSC) и делает материал востребованным в каталитических системах, электрохимических устройствах и процессах полирования.

Основные марки и гранулометрия

Промышленные марки оксида церия различаются по чистоте, дисперсности и площади удельной поверхности. Для полировальных составов применяют порошки со средним размером частиц 0,3–3 мкм; для катализаторов и твёрдооксидных топливных элементов — нанокристаллические порошки с размером кристаллитов 10–50 нм.

• CeO-П — полировальный порошок, средний размер частиц 0,5–2 мкм
• CeO-Н — нанодисперсный порошок, 20–50 нм, для каталитических покрытий
• CeO-Ч — чистый продукт, 99,95 %, для оптической керамики
• CeO-Э — электролитный порошок, легированный GdO или SmO

Применение в промышленности

Основной объём потребления CeO приходится на производство полировальных суспензий для оптического стекла, кремниевых пластин и прецизионной керамики. Благодаря химико-механическому механизму съёма материала оксид церия обеспечивает высокую скорость полирования и минимальный уровень дефектов поверхности — шероховатость Ra до 0,2 нм на кварцевом стекле.

В катализе CeO используется как компонент трёхмаршрутных катализаторов нейтрализации выхлопных газов, где выполняет функцию кислородного буфера, стабилизирующего стехиометрию реакции в широком диапазоне составов топливовоздушной смеси. В системах селективного каталитического восстановления NO оксид церия выступает промотором, повышающим термическую стойкость активной фазы.

В электрохимических устройствах CeO применяется в качестве материала анода твёрдооксидных топливных элементов (SOFC) и кислородных датчиков лямбда-зондов. Ионная проводимость по кислороду в легированных составах достигает 0,1 См/см при 800 C, что обеспечивает стабильную работу сенсоров в диапазоне температур 300–900 C.

Физико-химические параметры

Требования к условиям эксплуатации

Оксид церия химически инертен по отношению к большинству минеральных кислот и щелочей при комнатной температуре, однако растворяется в концентрированной серной и азотной кислотах при нагревании. Материал гигроскопичен в нанодисперсном состоянии, поэтому хранение требует герметичной тары и исключения контакта с влагой воздуха. При работе с порошком необходимо применять средства индивидуальной защиты органов дыхания — фильтрующие респираторы класса FFP2/FFP3, поскольку вдыхание аэрозоля CeO может вызывать фиброгенное действие на лёгочную ткань.

Для полировальных операций рабочие суспензии готовят с концентрацией твёрдой фазы 50–300 г/л при pH 6–8. Оптимальная температура процесса — 20–40 C. При превышении температуры 60 C скорость съёма материала снижается вследствие агломерации частиц и изменения характера химического взаимодействия с подложкой.

Вопросы и ответы